廢水深度處理反應(yīng)器流體數(shù)值模擬與優(yōu)化

盤愛享， 施英喬， 丁來保， 張華蘭， 田慶文， 房桂干

(1.中國林業(yè)科學(xué)研究院 林業(yè)新技術(shù)研究所,北京 100091; 2.中國林業(yè)科學(xué)研究院 林產(chǎn)化學(xué)工業(yè)研究所;生物質(zhì)化學(xué)利用國家工程實(shí)驗(yàn)室； 國家林業(yè)局 林產(chǎn)化學(xué)工程重點(diǎn)開放性實(shí)驗(yàn)室；江蘇省 生物質(zhì)能源與材料重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室， 江蘇 南京 210042)

廢水深度處理反應(yīng)器流體數(shù)值模擬與優(yōu)化

PAN Aixiang

盤愛享1,2， 施英喬2， 丁來保1,2， 張華蘭1,2， 田慶文2， 房桂干2

(1.中國林業(yè)科學(xué)研究院 林業(yè)新技術(shù)研究所,北京 100091; 2.中國林業(yè)科學(xué)研究院 林產(chǎn)化學(xué)工業(yè)研究所;生物質(zhì)化學(xué)利用國家工程實(shí)驗(yàn)室； 國家林業(yè)局 林產(chǎn)化學(xué)工程重點(diǎn)開放性實(shí)驗(yàn)室；江蘇省 生物質(zhì)能源與材料重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室， 江蘇 南京 210042)

利用Fluent軟件對廢水深度處理反應(yīng)器的流體進(jìn)行三維數(shù)值模擬比較，結(jié)果表明：旋流式布水器可在反應(yīng)器內(nèi)形成類似于槳式攪拌器的流態(tài)形式，攪拌效果好。示蹤劑模擬顯示，相對于消能引流布水器，旋流式布水器粒子滯留時(shí)間更接近理論停留時(shí)間，返混更小，可作為深度處理反應(yīng)器的布水器。對深度處理反應(yīng)器進(jìn)行數(shù)值模擬，結(jié)果顯示流體經(jīng)過催化劑層后只存在上向?qū)恿?，無攪拌混合作用，影響藥液混合反應(yīng)效果，采用螺旋折流板對反應(yīng)器進(jìn)行優(yōu)化，優(yōu)化后的流速矢量發(fā)散并有旋流渦流，流體攪拌更充分，優(yōu)化后速度接近原來的 4倍。優(yōu)化后的深度處理反應(yīng)器壓力降主要位于進(jìn)口處，其次位于催化劑層，螺旋折流板對壓力的損失可以忽略。

深度處理反應(yīng)器；數(shù)值模擬；旋流式布水器

隨著國家對環(huán)保問題的重視，對造紙行業(yè)廢水排放要求的日益嚴(yán)格，廢水的深度處理技術(shù)得到了廣泛的研究[1]。深度處理反應(yīng)器集成化、模塊化、自動(dòng)化的趨勢日益明顯。對于以氧化或混凝為主的廢水深度處理反應(yīng)器而言，反應(yīng)器中流體流動(dòng)狀況嚴(yán)重影響藥液混合和反應(yīng)速率，其原因是流體的不同流動(dòng)狀況使反應(yīng)物料在反應(yīng)器內(nèi)停留時(shí)間不同、混合狀況不同，從而造成反應(yīng)的局部環(huán)境不同，因此研究反應(yīng)器中的流體流動(dòng)模型是反應(yīng)器選型、設(shè)計(jì)和優(yōu)化的基礎(chǔ)[2]。本研究以計(jì)算流體力學(xué)(CFD)的方法，采用Fluent軟件1 ∶1建模，對廢水深度處理反應(yīng)器的流體進(jìn)行三維數(shù)值模擬，從而直觀地對比并選擇進(jìn)水分布器，為生產(chǎn)實(shí)際的進(jìn)水分布器設(shè)計(jì)提供依據(jù)，同時(shí)研究非均相催化劑的布置方式對反應(yīng)器內(nèi)液相速度、壓降的影響，探討合理的反應(yīng)器內(nèi)部結(jié)構(gòu)形式。

1 布水器結(jié)構(gòu)類型選擇

由于廢水深度處理反應(yīng)器的進(jìn)水分布提供流體的初始狀態(tài)，會(huì)顯著影響流體的混合效率，因此，首先對布水器的結(jié)構(gòu)類型進(jìn)行選擇，以期形成反應(yīng)器的進(jìn)水分配裝置，為深度處理反應(yīng)器的設(shè)計(jì)優(yōu)化提供依據(jù)。

1.1 幾何建模與網(wǎng)格劃分

圖1 布水器示意圖Fig.1 The schematic diagram of water distributor

幾何模型的建立是確定計(jì)算區(qū)域、劃分網(wǎng)格及數(shù)值求解的基礎(chǔ)，準(zhǔn)確的幾何模型才能保證后續(xù)計(jì)算結(jié)果有效且準(zhǔn)確[3]。本研究簡化反應(yīng)器結(jié)構(gòu)，單獨(dú)考察進(jìn)水分布器(布水器)對流場的影響及流體的混合程度。建模尺寸與實(shí)際反應(yīng)器相同，去掉內(nèi)部結(jié)構(gòu)，1#布水器采用旋流布水，兩根進(jìn)水管(φ150 mm)切向進(jìn)入，筒體尺寸φ2 000 mm×6600 mm，出水管φ400 mm；2#布水器采用消能引流布水，筒體尺寸φ2000 mm×6600 mm，進(jìn)水管1根φ250 mm，底部圓錐檔板夾角17°，出水管φ400 mm。1#布水器進(jìn)水口直徑相對較小，對網(wǎng)格進(jìn)行加密處理，采用非結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格，1#布水器幾何模型的網(wǎng)格總數(shù)為1 284 500個(gè)；2#布水器網(wǎng)格總數(shù)為 1 029 867 個(gè)。布水器示意圖見圖1。

選擇重整化群RNGκ-ε湍流模型[4-5]，該模型可以計(jì)算低雷諾數(shù)湍流，且考慮到旋轉(zhuǎn)效應(yīng)，對強(qiáng)旋流動(dòng)計(jì)算精度有所提高。計(jì)算域內(nèi)是無浮力影響的三維不可壓縮流，無熱交換，因此整個(gè)流場的連續(xù)性方程、動(dòng)量守恒方程為：

(1)

(2)

(3)

(4)

式中：u—流速矢量，m/s；u—x方向上的流速分量, m/s；v—y方向上的流速分量, m/s；w—z方向上的流速分量, m/s；p—流體微元上的壓力, Pa；ρ—流體密度, kg/m3；μ—?jiǎng)恿︷ざ? Pa·s。

該模型的湍流動(dòng)能(κ)輸送方程和湍流擴(kuò)散方程分別見式(5)和(6)：

(5)

(6)

式中：κ—湍流動(dòng)能，J；ε—湍動(dòng)耗散率，%；t—時(shí)間，s；G—由于平均速度梯度引起的湍流動(dòng)能κ的產(chǎn)生項(xiàng)，J；ui—時(shí)均速度，m/s；xi—i方向的坐標(biāo)，m；xj—j方向的坐標(biāo)，m；μ—流體的運(yùn)動(dòng)黏度，m2/s；μt—湍流黏度，Pa·s。

1.2 邊界條件及求解器確定

邊界條件參照文獻(xiàn)[6]設(shè)定。

入口邊界：假定進(jìn)水口流速、進(jìn)水口斷面的紊動(dòng)動(dòng)能及其耗散率均呈均勻分布，處理水量125 m3/h，對于1#布水器，兩根進(jìn)水管采用速度入口，進(jìn)口流速0.982 m/s，垂直于進(jìn)口截面，湍流強(qiáng)度5%，水力直徑0.15 m；對于2#布水器，進(jìn)口流速0.707 m/s，，垂直于進(jìn)口截面，湍流強(qiáng)度5%，水力直徑0.25 m。

出口邊界：出水口采用壓力出口，操作壓力101.325 KPa，表壓為0 Pa。

自由水面邊界：采用Z=6 600 mm的平面邊界作為自由面，并且認(rèn)為此邊界為無黏性的“剛性蓋”，此種假設(shè)能滿足無界面波動(dòng)的自由液面計(jì)算要求。

壁面邊界：反應(yīng)器壁面采用標(biāo)準(zhǔn)壁面函數(shù)，壁面上流速為零。

模擬中采用Fluent 6.3壓力基隱式求解器進(jìn)行定常流動(dòng)計(jì)算，壓力和速度耦合采用標(biāo)準(zhǔn)SIMPLE方法，參數(shù)均保持默認(rèn)值，標(biāo)準(zhǔn)格式的離散壓力方程。動(dòng)量方程、湍動(dòng)能方程和耗散率方程均采用一階迎風(fēng)格式，殮差均為10-3。生成的速度矢量圖見圖2。

為進(jìn)一步考察布水器的流體混合與分配效果，采用離散相模型，選中“與連續(xù)相交互(Interaction with Continuous Phase)”，從進(jìn)水口釋放粒子，模擬示蹤劑的加入，計(jì)算示蹤劑的停留時(shí)間與軌跡分布。

設(shè)定粒子的粒徑1 μm，質(zhì)量流量為進(jìn)水流量的1%，假設(shè)密度與水相同998.2 kg/m3(298 K)，結(jié)果見圖3。

1.3 布水器類型對比

1#布水器和2#布水器的速度矢量圖可見圖2，從Z=200 mm斷面可以看到1#布水器由于進(jìn)水流體的“力矩”旋流作用，流體被推動(dòng)，速度梯度變化明顯，類似于槳式攪拌器的流場和作用；2#布水器中心進(jìn)水管及周邊速度最大，壁面其次，應(yīng)為流體受引流板導(dǎo)流后速度分量沖向壁面所致。從Z=1 200 mm斷面可以看到1#布水器仍有旋流作用，2#布水器趨于均勻。

圖2 1#和2#布水器速度矢量圖

從圖3可以看出，1#布水器示蹤劑粒子基本呈螺旋型上升流態(tài)，旋轉(zhuǎn)混合和上流同時(shí)發(fā)生，臨近出水口由于出流作用發(fā)生變化，粒子最大停留時(shí)間為846 s，略大于理論停留時(shí)間600 s。從圖3還可以看出，2#布水器在進(jìn)水口處流速被消能，之后流體紊流上升至出流，粒子最大停留時(shí)間為1 540 s，大于理論停留時(shí)間。

圖3 布水器的示蹤粒子軌跡圖

通過模擬，可以看出： 1#布水器在進(jìn)水口處理發(fā)生類似于槳式攪拌器的流態(tài)形式，攪拌效果更強(qiáng)，而1#布水器滯留時(shí)間更短，返混更小。因此以下研究選用1#布水器作為反應(yīng)器的布水裝置。

2 反應(yīng)器計(jì)算流體模擬分析

2.1 幾何建模與網(wǎng)格劃分

圖4 AT反應(yīng)器結(jié)構(gòu)示意圖Fig.4 The schematic diagram of AT reactor

深度處理反應(yīng)器(以下簡稱AT反應(yīng)器)主要結(jié)構(gòu)如圖4所示，主要由進(jìn)水口、催化劑層、超聲波振板和出水口組成，兩根進(jìn)水管φ150 mm切向進(jìn)入，催化劑分兩段放置，間隔尺寸1 500 mm，催化劑單層高400 mm。筒體尺寸φ2 000 mm×6 600 mm，出水管φ400 mm。

對流體的流動(dòng)性質(zhì)而言，待處理污水與純水物理性質(zhì)基本一致，為簡化計(jì)算，流體介質(zhì)選用純水。催化劑為圓形，粒徑5.4～6.3 mm，任取10顆催化劑量取粒徑，平均值為5.93 mm，實(shí)驗(yàn)測得催化劑堆積空隙率0.454。催化劑層采用多孔介質(zhì)模型作簡化處理[7-9]。

進(jìn)水口及超聲波振板處作網(wǎng)格加密處理，采用非結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格，AT反應(yīng)器幾何模型的網(wǎng)格總數(shù)為863 078個(gè)。

選擇重整化群RNGκ-ε湍流模型[4-5]，求解器按1.2節(jié)設(shè)定，殘差設(shè)為10-4。

2.2 邊界條件的確定

入口邊界：假定進(jìn)水口流速、進(jìn)水口斷面的紊動(dòng)動(dòng)能及其耗散率均呈均勻分布，處理水量分別為125、187.5和250 m3/h，兩根進(jìn)水管采用速度入口，垂直于進(jìn)口截面，對應(yīng)的進(jìn)口速度分別為0.982、1.473和1.964 m/s。

出口邊界：出水口采用壓力出口，操作壓力101.325 KPa，表壓為0。

自由水面邊界：采用Z=6 600 mm的平面邊界作為自由面，并且認(rèn)為此邊界為無黏性的“剛性蓋”，此種假設(shè)能滿足無界面波動(dòng)的自由液面計(jì)算要求。

壁面邊界：反應(yīng)器壁面采用標(biāo)準(zhǔn)壁面函數(shù)，壁面上流速為零。

2.3 計(jì)算結(jié)果分析

在AT反應(yīng)器內(nèi)部，液相速度推動(dòng)著廢水與藥液的混合，并促進(jìn)與催化劑的接觸，流體速度的矢量分布是液體流動(dòng)的直觀表現(xiàn)[10]。進(jìn)口速度在0.982、1.473和1.964 m/s條件下，分別經(jīng)過計(jì)算1 406、1 420和1 508步后滿足收斂條件。不同的處理水量(進(jìn)口速度不同)，其液相速度影響的數(shù)值模擬結(jié)果見圖5。計(jì)算結(jié)果表明：由于底部進(jìn)水的“旋流力矩”作用下，催化劑以下區(qū)域流液被帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)，筒壁周圍速度很快，中心部分速度逐漸變慢，有助于流體的混合，以進(jìn)流速度0.982 m/s為例，在Z=400 mm斷面，周邊流速0.5～0.6 m/s，中心流速0.01～0.05 m/s。底部旋流區(qū)，隨著進(jìn)流速度的增大，旋流速度加劇。液流在超聲波振板處形成擾流，速度增大，分別在垂直方向和水平方向均形成漩渦，造成液流回流，同時(shí)也促進(jìn)了混合。

圖5 AT反應(yīng)器X=0截面液速矢量分布圖

圖6是AT反應(yīng)器內(nèi)X=0截面上從Y=0至Y=980 mm不同位置處的液相速度垂直方向分布圖。從圖6中可以看出，在相同的軸向位置處，液流速度隨著進(jìn)水流速的增加而增大，0～1 m范圍內(nèi)最大速度均位于y=750 mm處，此處是速度入口，并且不受壁面效應(yīng)的影響。

圖6 AT反應(yīng)器X=0截面液速垂直分布圖

從圖5和圖6還可以看出，經(jīng)過兩層催化劑區(qū)后，液流消能，之后以近似于層流的流態(tài)向出口流動(dòng)，不同的進(jìn)口速度結(jié)果均一致。查反應(yīng)器垂直高度4.0 m位置(上層催化劑位于2.9 m)Fluent面積加權(quán)平均速度報(bào)告，不同進(jìn)口速度0.982、1.473和1.964 m/s條件下的液速分別為0.010 5，0.015 7和0.020 7 m/s，基本相當(dāng)于層流狀態(tài)下速度(0.011 0， 0.016 6， 0.022 1 m/s)。因此，此時(shí)反應(yīng)器已經(jīng)沒有擾流作用，影響反應(yīng)進(jìn)程。因此，需要對反應(yīng)器內(nèi)結(jié)構(gòu)狀態(tài)進(jìn)行優(yōu)化。

3 反應(yīng)器流態(tài)的優(yōu)化

在化工處理單元，換熱器通常采用折流板來改善殼程流體的層流狀態(tài)，促進(jìn)擾流，增加傳熱系數(shù)。對于單弓形折流板流體以Z字形流動(dòng)，流體流經(jīng)每一塊折流板后都會(huì)產(chǎn)生返混，且滯留區(qū)內(nèi)流體返混情況更加嚴(yán)重。而在螺旋折流板中，殼程流體以螺旋狀流過，其流動(dòng)只有少量返混，死區(qū)幾乎沒有，更接近柱塞流，同時(shí)由于受到離心力作用，邊界層得到充分分離[11]。商麗艷等[12]測試了螺旋折流板換熱器在12，18，30，40°等不同螺旋角的傳熱性能和殼程壓力降，結(jié)果發(fā)現(xiàn)在相同雷諾數(shù)(Re)下，18°螺旋角的傳熱系數(shù)最高，且壓降最低，為最優(yōu)螺旋角。因此針對反應(yīng)器上部混合效果差的情況，本研究借鑒采用折流板改善反應(yīng)器流動(dòng)狀態(tài)，采用三分之一扇形螺旋折流板，18°螺旋角，并建模對反應(yīng)器進(jìn)行流體模擬，進(jìn)口速度采用0.982 m/s，三維模型如圖7所示。

3.1 壓力降的模擬計(jì)算結(jié)果分析

AT反應(yīng)器一大部分的電力消耗來源于進(jìn)水泵，AT反應(yīng)器內(nèi)結(jié)構(gòu)的布置直接影響到液體的流過阻力，圖8是優(yōu)化后反應(yīng)器內(nèi)靜壓力分布圖，其中圖9(b)是垂直方向A～E(400～6 000 mm均分)共5個(gè)剖面的壓力分布圖。

圖7 AT反應(yīng)器優(yōu)化結(jié)構(gòu)示意圖

Fig.7 The schematic diagram of optimized AT reactor

圖8 優(yōu)化AT反應(yīng)器壓力圖

Fig.8 Pressure of optimized AT reactor

從圖8可以看出，圖中有兩個(gè)明顯的臺階(紅色區(qū)域)，為流體通過催化劑層的壓降，催化劑之前、之后和層間壓降均無大的變化，壓降損失主要集中在催化劑層。從A剖面可以看出由于液流的旋流作用，壓力主要集中于外側(cè)，過催化劑后，壓力在橫截面上基本均勻。

由Fluent的報(bào)告，將AT反應(yīng)器進(jìn)口處和A～E剖面的總壓力數(shù)據(jù)列于表1。兩個(gè)進(jìn)口的數(shù)值取平均值，結(jié)果亦見表1。

表1 AT反應(yīng)器各截面總壓力表

1)*:未記入重力，重力造成的靜壓力按P=ρgh處理gravity ignored, can be calculated byP=ρgh;2) 兩個(gè)進(jìn)口的數(shù)值取平均值mean of the two inlets

從表1可以看出，從進(jìn)口到A剖面，壓力下降了631.14 Pa，為壓力主要下降范圍，其次為A剖面到B剖面和B剖面到C剖面，壓力分別下降了236.60和142.92 Pa，此處為催化劑的位置。C到D剖面，壓力下降很小，可以看出螺旋折流板對液流壓力的降低基本無影響。

3.2 優(yōu)化反應(yīng)器液相速度分布

為考察優(yōu)化后AT反應(yīng)器的液體混合效果，縱剖截取Y=0截面反應(yīng)器的速度矢量圖，結(jié)果見圖9。

從圖9可以看出，液流經(jīng)過螺旋折流區(qū)后，單一的上向?qū)恿鞅桓淖?，液流受到擾動(dòng)，客觀上加強(qiáng)了藥液與廢水的混合。

圖10是優(yōu)化前后經(jīng)過催化劑層后的液速矢量分布圖，從圖中可以看出，優(yōu)化前AT反應(yīng)器液速矢量基本垂直于Z截面，為上向平流，優(yōu)化后的液速矢量發(fā)散，并有旋流渦流，流體攪拌更充分。從Fluent中讀出Z=4 000 mm截面液流平均速度，優(yōu)化前后分別為0.010 5和0.037 3 m/s，可以看出優(yōu)化后速度接近原來的4倍。

圖9 優(yōu)化AT反應(yīng)器Y=0截面液速矢量分布圖

Fig.9 Velocity vector at sectionY=0 of optimized AT reactor

圖10 優(yōu)化前后AT反應(yīng)器Z=4 000 mm截面液速矢量分布圖

Fig.10 Constrast of velocity vector at sectionZ=4 000 mm beforeand after being optimized

4 結(jié) 論

4.1 對廢水深度處理反應(yīng)器進(jìn)行流體力學(xué)模擬，結(jié)果表明：旋流布水器在進(jìn)水口發(fā)生類似于槳式攪拌器的流態(tài)形式，攪拌效果更強(qiáng)；模擬示蹤劑運(yùn)行結(jié)果顯示，相對消能引流布水器，旋流布水器滯留時(shí)間更短，返混更?。贿M(jìn)口的旋流混合作用經(jīng)過催化劑層消失殆盡，只存在上向?qū)恿?，影響藥液混合反?yīng)效果。

4.2 采用螺旋折流板對反應(yīng)器進(jìn)行優(yōu)化，優(yōu)化后的深度處理反應(yīng)器，改變了液流的層流狀態(tài)，流速矢量發(fā)散并有旋流渦流，流體攪拌更充分，優(yōu)化后速度接近原來的4倍。壓力降模擬顯示：優(yōu)化后的深度處理反應(yīng)器壓力降主要位于進(jìn)口處，其次位于催化劑層，螺旋折流板對壓力的損失可以忽略。

[1]盤愛享,施英喬,房桂干,等.深度處理反應(yīng)器處理化機(jī)漿生化廢水實(shí)驗(yàn)研究[J].造紙科學(xué)與技術(shù),2012,33(5):88-92. PAN A X,SHI Y Q,FANG G G,et al.Study on the chemimechanical pulping effluent treatment with an integrated advanced-treatment teactor[J].Paper Science & Technology,2012,33(5):88-92.

[2]范奎,敬世平.A2/O工藝反應(yīng)器水力流態(tài)研究[J].工業(yè)用水與廢水,2012,43(4):40-43. FANG K,JING S P.Study on dydraulic flow state of A2/O reacter[J].Industrial Water & Wastewater,2012,43(4):40-43.

[3]王福軍.計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)分析——CFD軟件原理與應(yīng)用[M].北京：清華大學(xué)出版社，2004：113-124. WANG F J.Computational Fluid Dynamics Analysis—Principle and Application of CFD Software[M].Beijing:Tsinghua University Press,2004:113-124.

[4]CHEN Y L,WU C,WANG B.Three-dimensional numerical simulation of vertical vortex at hydraulic intake[J].Procedia Engineering,2012,28(2012):55-60.

[5]溫正,石良辰.FLUENT流體計(jì)算應(yīng)用教程[M].北京:清華大學(xué)出版社，2008. WEN Z,SHI L C.Tutorial on FLUENT Fluid Computation[M].Beijing:Tsinghua University Press,2008.

[6]劉偉京,李根鋒,徐軍,等.厭氧折流板反應(yīng)器的水力流態(tài)模擬及優(yōu)化[J].中國給水排水,2012,28(11):6-13. LIU W J,LI G F,XU J,et al.Simulation and optimization of hydraulic flow pattern in anaerobic baffled reactor[J].China Water & Wastewater,2012,28(11):6-13.

[7]LI L Y,ZOU X M,LOU J J,at al.Pressure drops of single/two-phase flows through porous beds with multi-sizes spheres and sands particles[J].Annals of Nuclear Energy,2015(85):290-295.

[8]SOARES C,PADOINA N,MULLER D,et al.Evaluation of resistances to fluid flow in fibrous ceramic medium[J].Applied Mathematical Modelling,2015,39(23/24):7197-7210.

[9]TSENG C C,LI C J.Numerical investigation of the inertial loss coefficient and the porous media model for the flow through the perforated sieve tray[J].Chemical Engineering Research and Design,2015(106):126-140.

[10]李春麗,田瑞,張維蔚,等.氣升式反應(yīng)器氣液兩相流流態(tài)特性模擬[J].環(huán)境工程學(xué)報(bào),2012,6(12):4333-4338. LI C L,TIAN R,ZHANG W W,et al.Simulation on flow pattern of gas-liquid two phase flow in airlift reactor[J].Chinese Journal of Environmental Engineering,2012,6(12):4333-4338.

[11]劉朋標(biāo)，朱為明.螺旋折流板換熱器工藝計(jì)算優(yōu)化[J].煉油技術(shù)與工程，2014，44(5)：7-10. LIU P B,ZHU W M.Process calculation and optimization of shell-and-tube heat exchangers with helical baffles[J].Petroleum Refinery Engineering,2014,44(5)：7-10.

[12]商麗艷，李萍，陳保東，等.不同螺旋角的螺旋折流板換熱器性能試驗(yàn)研究[J].壓力容器，2008，25(3)：9-11，20. SHANG L Y,LI P,CHEN B D,et al.Study of heat transfer character of shelf and tube heat exchangers with different spiral baffles[J].Pressure Vessel Technology,2008,25(3):9-11,20.

計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)器具 竭誠歡迎使用檢定

松香色度標(biāo)準(zhǔn)塊

本產(chǎn)品具有國內(nèi)行業(yè)中質(zhì)量檢驗(yàn)的權(quán)威性

長期、周到的售后服務(wù)讓客戶無后顧之憂

松香色度標(biāo)準(zhǔn)裝置(又名《松香顏色分級標(biāo)準(zhǔn)》玻璃比色塊)，是符合我國松香光學(xué)特性具有完整體系的松香顏色分級標(biāo)準(zhǔn)。1982年榮獲林業(yè)部科技成果二等獎(jiǎng)。1987年至今，被《脂松香》、《松香試驗(yàn)方法》國家標(biāo)準(zhǔn)所采用，并多次經(jīng)國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)檢疫總局復(fù)查考核合格。

Flow Numerical Simulation and Optimization for WastewaterAdvanced Treatment Reactor

PAN Aixiang1，2， SHI Yingqiao2， DING Laibao1，2, ZHANG Hualan1,2， TIAN Qingwen2， FANG Guigan2

(1.Research Institute of Forestry New Technology, CAF, Beijing 100091, China; 2.Institute of Chemical Industry of ForestProducts, CAF; National Engineering Lab. for Biomass Chemical Utilization; Key and Open Lab.of Forest ChemicalEngineering, SFA; Key Lab. of Biomass Energy and Material, Jiangsu Province, Nanjing 210042, China)

Simulated with Fluent, swirling water distributor could make a fine mixing effect as similar with the flow pattern of paddle agitator. Discrete Phase Model showed the residence time of particle in swirling water distributor is closer to theoretical value, and back flow was less than in cone water distributor. Swirling water distributor could be used as wastewater advanced reatment reactor. Numerical simulation showed that the laminar flow without mixing effect is occured after throughing catalysts layer. The advance treatment reactor was optimized with helical baffle installed up the catalysts, then the velocity vector was divergent and fluid was mixed efficient, the velocity was nearly four times than that before.The pressure drop of optimized reactor was mainly located at the inlet, then at the catalysts, the pressure loss of helical baffle could be ignored.

advanced treatment reactor; numerical simulation; water distributor

聯(lián)系地址：210042 南京市鎖金五村16號中國林科院林產(chǎn)化學(xué)工業(yè)研究所電 話：(025)85482449，85482448聯(lián)系人：譚衛(wèi)紅傳 真：(025)85482450

2016- 12- 19

中國林科院中央級公益性科研院所基本科研業(yè)務(wù)費(fèi)專項(xiàng)資金(CAFYBB2016SY029)

盤愛享(1979— )，男，瑤族，湖南雙牌人，高級工程師，博士生，主要從事環(huán)境保護(hù)技術(shù)研究和環(huán)境工程設(shè)計(jì)；E-mail: aixiangpan@163.com

*通訊作者：房桂干(1966— )，男，研究員，博士生導(dǎo)師，主要從事制漿、造紙及水污染控制技術(shù)研究；E-mail: fangguigan@icifp.cn。

10.3969/j.issn.0253-2417.2017.04.014

TQ914；X793

A

0253-2417(2017)04-0095-08

盤愛享，施英喬，丁來保，等.廢水深度處理反應(yīng)器流體數(shù)值模擬與優(yōu)化[J].林產(chǎn)化學(xué)與工業(yè)，2017，37(4)：95-102.