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《昆明理工大学》 2008年
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高效节能搅拌器的数值模拟及性能预测

朱培模  
【摘要】:随着我国经济的持续、快速发展,城市化和工业化规模的不断扩大,城市污水排放量急剧增加。低成本,高效率的处理污水已经成为每个城市迫切需要解决的问题。搅拌器作为主要的污水处理设备,其搅拌效率和能耗对污水处理产业有着重要影响。研发低能耗,高效率的搅拌设备显得十分必要。本文根据某污水处理厂委托的高效节能搅拌器研发项目的研究要求,自主研发一种新型的高效节能立式搅拌器。 根据搅拌器的设计理论、计算流体动力学知识和一些参考资料,建立叶轮直径为1500mm,搅拌池宽为4.8m,长为8.0m,水深为6.0m的三维实体模型。基于RNG k-ε湍流模型结合VOF方法数值模拟搅拌器分别以30、40、50 r/min的速度在搅拌池中的运行过程。其中搅拌池自由液面的位置确定采用几何重构格式进行处理;速度-压力耦合项采用PISO算法分离求解;动量、湍动能和湍流耗散率采用二阶迎风格式进行离散;迭代格式采用低亚松弛格式进行计算。 通过对搅拌池流场的数值模拟及计算结果分析得出:自主研发的搅拌器在以30r/min速度运行时,搅拌池内最小速度达到0.02m/s最大速度达到0.20m/s,其速度满足搅拌要求。搅拌池内从水面到池底速度逐渐增加,从搅拌器中心到搅拌池壁面速度逐渐减小,池中水流在叶轮的推动下形成垂直旋流,同时又在叶轮旋转带动下产生水平旋流,其流场达到了良好的混合与搅拌效果。在不考虑叶轮、传动轴自重和减速箱摩擦耗能的情况下,转速为30r/min,耗能为337.0W;转速为40r/min,耗能为868.1W;转速为50r/min,耗能为1679.8W;在同等条件下,与传统的潜水搅拌器相比具有效率高,能耗低等特点。
【学位授予单位】:昆明理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2008
【分类号】:X703.3

【参考文献】
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