热水循环加热厌氧反应器的稳态数值模拟分析

摘要

对于厌氧发酵系统,温度分布是否均匀是影响产气效率的关键因素。本研究通过在10L厌氧反应器中分别对水和TS为12.4%（质量分数）的发酵料液进行加热的热平衡试验,运用Fluent软件对厌氧污泥传热特性进行仿真模拟,通过传感器监测温度变化,得出水的温度分布与高TS料液有很大差异,而且在没有搅拌装置的情况下进行高TS料液的传热仿真,不能将其物性参数默认为水。在对水进行传热仿真时发现,对于低TS料液进行仿真要考虑料液间的对流换热,因此需调用Boussinesq假设,调用该假设后,模拟与试验最大误差仅为4.2%。对换热管壁面厚度设置作出分析并得出：在Fluent中设置虚拟壁面与在Gambit中直接绘制壁面模型两种方法具有相同效果,而前者可以简化模型并减少计算时间。此外,在进行高TS仿真时发现最适合这种热水循环加热系统的湍流模型为可实现k-ε模型（Realizable k-ε）。