水力空化水力特性研究

发布时间：2020-11-20 06:26

　　 水力空化因其在发生过程中产生巨大的能量,近年来成为众多水处理学者的研究重点,然而这种技术并不成熟还没有被工厂大规模使用,因此需要研究水力空化特性,为将来应用奠定基础。为探究水力空化应用前景,本文主要通过FLUENT流场模拟、亚甲基蓝降解、纳米羟基磷灰石分散研究了水力空化的氧化特性与分散特性。基于FLUENT软件K-ε模型对孔板水力空化反应器中流体流动进行数值模拟,选择孔隙率与孔数相同排布不同、孔数与排布相同孔隙率不同、孔隙率相同孔数不同三种规律的系列孔板模拟分析初步得出结论:所做系列孔板空化器中,圆环排布比交错排布、十字排布的孔板空化器的空化效果要好;相同排布的孔板孔径小的孔板空化器空化效果要好;相同孔隙率孔数多的孔板空化器空化效果要好。水力空化降解有机物特性采用亚甲基蓝为水中模拟污染物,研究了操作条件与孔板结构对亚甲基蓝降解效果的影响,其中孔板结构采用了与模拟部分相同的规律,除了讨论水力空化氧化降解有机物特性外,目的还在于对模拟部分进行实验验证。通过实验数据分析得出以下规律,亚甲基蓝降解率随着初始浓度的增加而降低,随着溶液温度与入口压力增加有先增大后减小的趋势,随着空化时间的延长不断增加,最终趋于平缓。水力空化技术降解亚甲基蓝最佳操作条件为:入口压力0.35 MPa、时间4.0 h、MB初始浓度0.53 mg·L-1、溶液温度35 ℃,最佳工艺下MB降解率平均值为11.9%。水力空化降解有机物符合一级动力学反应模型。将最佳孔板空化器进行应用性研究,对水中纳米羟基磷灰石进行分散实验,由Zeta电位仪、SEM分析得知,水力空化-分散剂联合作用对水中纳米羟基磷灰石分散效果较好。水力空化-分散剂分散水中纳米羟基磷灰石最佳工艺为:HA浓度0.50 g·L-1、Nap:HA为10:1、入口压力0.35 MPa、空化时间25 min、空化温度20 ℃。分散后的分散体系剩余沉降率平均为82.0 w%,粒径平均为191.2 nm。
【学位单位】：天津科技大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2017
【中图分类】：TV131.3
【部分图文】：

?天津科技火学硕士学位论文???１．６．２研究内容??课题研宄内容为：ＦＬＵＥＮＴ软件模拟、水力空化氧化降解特性、水力空化分散特??性．具体包括如下：??（１）基于ＦＬＵＥＮＴ软件ｋ－Ｓ模型对孔数与孔径相同孔排布方式不同、孔数相同孔??径不同、孔隙率相同孔数不同的多孔孔板空化器进行数值模拟，由湍动能分布图初步??探讨孔板平面结构对空化效果的影响，模拟流程如图１－１所示；???????

２．２．１水力空化装置??水力空化实验装置主要是由管路系统、冷却系统、测量系统组成的一个循环系统，??实验装置见图２－１，具体实物见图２－２。管路系统包括水泵、空化反应器、水箱，冷却??系统是由冷凝管构成，测量系统由压力表、温度传感器、流量计等组成。循环系统管??路有主路和旁路，冷凝器维持水温恒定，旁路上的调节阀３可以调节入口压力和主路??流量，主路上安装有孔板水力空化反应器。???＼??压力表１?压力表２??＿?ｙｊＫ?ｐｉ??０?０?ａ?ｆ?？??－Ｔ?＇?？??调节阀３?Ａ?空化反应器?温度传感器???ｘ?ｎ???调节阀１???出水口??：箱圍二雜器??进水口??Ｑ?＾?ｖ??Ｌ?＼?调节阀２??水泵??图２－１水力空化实验装置结构示意图??Ｆｉｇ．?２－１?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｈｙｄｒａｕｌｉｃ?ｃａｖｉｔａｔｉｏｎ?ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ??，ｍ??畫重」：ｙ??图２－２水力空化实验装置实物图??Ｆｉｇ．?２－２?Ｈｙｄｒａｕｌｉｃ?ｃａｖｉｔａｔｉｏｎ?ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ?ｄｅｖｉｃｅ?ｐｈｙｓｉｃａｌ?ｍａｐ??ｌｉ??

２．２．１水力空化装置??水力空化实验装置主要是由管路系统、冷却系统、测量系统组成的一个循环系统，??实验装置见图２－１，具体实物见图２－２。管路系统包括水泵、空化反应器、水箱，冷却??系统是由冷凝管构成，测量系统由压力表、温度传感器、流量计等组成。循环系统管??路有主路和旁路，冷凝器维持水温恒定，旁路上的调节阀３可以调节入口压力和主路??流量，主路上安装有孔板水力空化反应器。???＼??压力表１?压力表２??＿?ｙｊＫ?ｐｉ??０?０?ａ?ｆ?？??－Ｔ?＇?？??调节阀３?Ａ?空化反应器?温度传感器???ｘ?ｎ???调节阀１???出水口??：箱圍二雜器??进水口??Ｑ?＾?ｖ??Ｌ?＼?调节阀２??水泵??图２－１水力空化实验装置结构示意图??Ｆｉｇ．?２－１?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｈｙｄｒａｕｌｉｃ?ｃａｖｉｔａｔｉｏｎ?ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ??，ｍ??畫重」：ｙ??图２－２水力空化实验装置实物图??Ｆｉｇ．?２－２?Ｈｙｄｒａｕｌｉｃ?ｃａｖｉｔａｔｉｏｎ?ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ?ｄｅｖｉｃｅ?ｐｈｙｓｉｃａｌ?ｍａｐ??ｌｉ??
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本文编号：2891081