气动射流除泡器参数仿真分析及优化

摘要

为解决发酵中大量泡沫导致的工作体积减小、环境污染等问题,研制出一种环保生物发酵除泡器,用纯机械的拉瓦尔结构达到无污染、高除泡效率的目的.通过三维共轭有限体积模拟,比较了传统螺旋式和拉瓦尔式除泡器结构在同等工作条件下的进口流速和负压性能.针对拉瓦尔结构进行了参数分析,利用ANSYS Workbench进行了响应面和敏感度分析,并进行了优化.结果表明:相较于螺旋式除泡器,以拉瓦尔结构为核心的除泡器泡沫进口处平均气体流速提高了2~4倍,入口平均负压提高了57~599 Pa;拉瓦尔结构的最佳喉部半径为5 mm,压缩段长度50 mm,扩张段长度85 mm.采用拉瓦尔结构除泡器有望推动生物发酵行业低能耗、零排放,助力"双碳"目标的实现.