卧式CSTR生物制氢反应器设计与流场数值模拟  被引量:2

DESIGN AND FLOW FIELD NUMERICAL SIMULATION OF HORIZONTAL CSTR BIOHYDROGEN REACTOR

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作  者:李峰哲 丁杰[1] 郭婉茜[1] 金正首 任南琪[1] Ri Pong-Chol;Ding Jie;Guo Wanqian;Kim Jong-Su;Ren Nanqi(School of Municipal and Environment Engineering,Harbin Institute of Technology,Harbin 150090,China;Faculty of Global Environmental Science,KIM IL SUNG University,Pyongyang 999093,Democratic People's Republic of Korea;Faculty of Life Science,KIM IL SUNG University,Pyongyang 999093,Democratic People's Republic of Korea)

机构地区:[1]哈尔滨工业大学市政与环境工程学院,哈尔滨150090 [2]金日成综合大学地球环境科学系,平壤999093 [3]金日成综合大学生命科学系,平壤999093

出  处:《太阳能学报》2021年第10期305-310,共6页Acta Energiae Solaris Sinica

基  金:水体污染控制与治理科技重大专项(2013ZX07201007);国家高技术研究发展计划(863)计划(2011AA060905);哈尔滨工业大学城市水资源与水环境国家重点实验室自主课题项目(2012DX04)。

摘  要:为在一定程度上弥补连续流搅拌槽式反应器(CSTR)生物制氢反应器的缺陷,及指导生物制氢反应器的放大设计,该文研究设计卧式CSTR制氢反应器。采用多重参考系法(MRF)和标准k-ε湍流模型模拟在50 r/min的较低转速下具有相同桨径、不同叶宽结构的5种搅拌桨(搅拌桨的叶宽W分别为30、40、50、60、70 mm)的搅拌特性。结果表明叶宽为60 mm的搅拌桨能产生合理的径向、轴向速度分布使活性污泥与底物充分接触,适合生物制氢反应器的工艺需要。通过计算得到不同叶宽结构下的搅拌功率与扭矩,对进一步研究生物制氢反应器的工业化应用和运行控制提供参考价值。In this study,a horizontal continuous stirred-tank reactor(HCSTR)hydrogen reactor was researched for making up the drawbacks of the vertical CSTR biohydrogen reactor and guiding the scale up design of the biohydroge reactor.The multi-reference system(MRF)and the standard k-ε turbulence model were used to simulate the five kinds of impeller with the same blade diameter and different blade width at 50 r/min.The width of the stirring blades was 30,40,50,60 and 70 mm,respectively.The results show that the stirring blade with a width of 60 mm can produce reasonable radial and axial velocity distribution,indicating that the sludge and substrate are well mixed and suitable for scale up.The calculation of the stirring power and torque under different blade widths are carried out which prorides reference value for Hudying fwther the industrial application and operation control of biological hydrogen production reactor.

关 键 词:生物制氢 卧式连续流搅拌槽式反应器 计算流体力学 流场数值模拟 生物制氢反应器 

分 类 号:X703.1[环境科学与工程—环境工程]

 

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