转盘过滤器流场模拟及结构研究

摘要

转盘过滤器在污水处理中具有广泛的应用，它最初是由国外引进而来。目前国内也有一些公司对其进行自主研究，并推出相应的转盘过滤器产品。但是，国内外关于转盘过滤器公开的系统化研究几乎没有。本文针对这一问题，对其进行系统化研究，对转盘过滤器的国产化和标准化具有重要的意义。研究内容如下:
　　 (1)利用制图软件对外直径为2200mm，内直径为970mm，含有6个盘的转盘过滤器进行结构设计，并给出其内部核心部件的零件图，并对其进行系列化;
　　 (2)利用分析软件FLUENT，对直径为2200mm的转盘过滤器的流场分布情况进行研究。在传统U型过滤盘的基础上提出了V型过滤盘的结构，进行了对比分析;研究了过滤速度和过滤介质多孔参数对流场分布的影响;以U型盘为对象，研究了三维情况下，4盘和8盘过滤器的流场分布情况;
　　 (3)对转盘过滤器的结构进行研究。对U型，V型过滤盘进行结构研究，得出U型过滤盘在r等于0.57m-0.62m，b等于0.04m-0.06m的结构。V型盘在r等于0.62m-0.66m范围，当c值不变时，b值范围为0.02m-0.03m比较合适;在c值变化时，c值的范围为0.02-0.06m比较合适。之后，对过滤支撑进行结构分析得出，支撑数为14的结构较为合适;最后，对反冲洗布水管进行结构研究，得出合理的布水管结构;
　　 (4)搭建局部过滤试验装置，进行局部试验，并将试验结果与数值模拟结果进行对比研究，得出试验结果与数值分析结果具有很好的一致性。

目录

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摘要

符号说明

第一章 绪论

1．1 课题研究背景

1．2 过滤设备的发展及研究现状

1．2．1 颗粒滤料过滤设备

1．2．2 多孔介质滤料过滤设备

1．3 转盘式过滤器

1．3．1 转盘过滤器基本结构和工作原理

1．3．2 转盘过滤器的优点

1．3．3 转盘过滤器的相关产品研究现状

1．4 本论文的研究内容

1．5 本论文创新点

第二章 转盘过滤器结构设计

2．1 转盘过滤器的总体结构设计

2．2 转盘过滤器的主要零部件结构设计

2．2．1 过滤转盘

2．2．2 转鼓装置

2．2．3 反冲洗管路

2．2．4 反冲洗污水收集装置

2．2．5 箱体结构设计

2．3 转盘过滤器的系列化

2．4 本章小结

第三章 转盘过滤器流场分析

3．1 计算流体力学简介

3．2 转盘过滤器过滤单元的数学模型和物理模型

3．2．1 湍流模型的选取及控制方程

3．2．2 DPM(离散化颗粒模型)

3．2．3 过滤单元相关参数的计算

3．2．4 过滤单元几何模型的建立及边界条件的设置

3．3 相同操作参数和多孔介质参数下两种盘型流场分布及结果分析

3．3．1 U型盘二维模型流场分布结果

3．3．2 V型盘二维模型流场分布结果

3．3．3 U型盘和V型盘二维模型流场分布结果比较

3．4 不同操作参数和多孔介质参数下两种盘型流场分布及结果分析

3．4．1 U型盘二维模型流场分布结果

3．4．2 V型盘二维模型流场分布结果

3．4．3 U型盘和V型盘二维模型流场分布结果比较

3．5 转盘过滤器三维流场分析

3．6 本章小结

第四章 转盘过滤器结构研究

4．1 结构研究方法的确定

4．2 U型盘结构研究

4．2．1 数学模型和物理模型

4．2．2 几何模型

4．2．3 r／(R-r)值对过滤性能的影响

4．2．4 b值对过滤性能的影响

4．3 V型盘结构研究

4．3．1 模型选取

4．3．2 r／(R-r)值对过滤性能的影响

4．3．3 过滤面积相等时，b值对过滤性能的影响

4．3．4 过滤面积不相等时，c值对过滤性能的影响

4．4 转盘过滤器支撑装置的结构研究

4．4．1 几何模型的建立

4．4．2 网格划分

4．4．3 材料特性

4．4．4 载荷施加

4．4．5 有限元计算结果及分析

4．5 反冲洗布水管的结构研究

4．5．1 数学模型和物理模型

4．5．2 几何模型

4．5．3 分支管与布水管交接位置对流场分布的影响

4．5．4 开孔孔径对流量分配的影响

4．6 本章小结

第五章 转盘过滤器局部试验研究

5．1 转盘过滤局部试验装置设计

5．1．1 转盘过滤局部试验装置组成

5．1．2 转盘过滤局部试验思路

5．1．3 过滤局部试验装置系统设计

5．2 局部过滤试验过程

5．2．1 试验前准备

5．2．2 试验步骤

5．2．3 试验数据采集

5．3 数据处理及结果分析

5．4 本章小结

第六章 结论和展望

6．1 结论

6．2 展望

参考文献

致谢

研究成果及发表的学术论文

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