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厌氧发酵反应器是沼气发酵工程的重要装置,由于其内部反应十分复杂,因此发酵反应器内的局部流动和传热过程的研究一直是一个颇具研究价值的问题。掌握反应器内的温度分布是厌氧发酵过程控制工艺优化的基础,对反应器的温度控制起着至关重要的作用。为此,采用CFD(计算流体力学)的数值模拟方法对发酵料液内的温度场、速度场进行模拟,分析了反应器内料液的流动和换热情况。由于发酵料液的流动速度非常微小,基本可以忽略不计,因此反应器内部料液与反应器侧壁和地面之间热量传递方式以导热为主,可以忽略对流换热作用。由此为今后进一步研究提供理论依据。 相似文献
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为实现干清粪便的无害化处理，提高干清粪便的厌氧发酵效率，设计了一款300 m3适合干清粪便的半干式连续厌氧发酵反应器。介绍了半干式连续厌氧反应器的基本构造与工作原理，通过对发酵罐体的结构参数，主要装置部件等设计计算，利用有限元分析进行强度的校核，并利用Fluent流场模拟软件对物料运动状态进行仿真，确定了厌氧发酵反应器结构参数，并进行中试试验。试验结果表明：半干式连续厌氧反应器可在工作过程中维持稳定的工作环境，并且能够迅速将发酵原料进行厌氧消化反应，能够维持平均日产气量在410.6 m3,容积产气率达1.37 m3·m-3d-1。针对畜禽干清粪便厌氧发酵来说，半干式连续厌氧发酵更为适合，并且能够维持较高的产气效率，沼气工程整体运行稳定，工作性能可靠。 相似文献
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提升厌氧反应器温度可提高其在低温环境条件下的反应效率。为了优化厌氧反应器加热保温装置工艺参数，降低加温系统投资，以永州市某科研项目现场已有的小型仿生肠道式厌氧反应器为对象，利用计算流体力学的数值模拟方法对装置内部的温度场展开研究。重点考察加热温度和保温材料的选用对反应器加热保温效果的影响，同时以温度场模拟结果为基础计算装置的热能损耗量，并对不同加热方式进行经济性评价。综合分析后得出：当热风送风温度为35℃、选择发泡水泥作为保温材料时，热风加热保温工艺在满足中温厌氧发酵条件下加热保温效果最优，该条件下装置的总热能损耗量为428.24 MJ·d-1;采用沼气发电余热利用的加热方式最为经济，其电能出售收入为20281元，费用年值为4047元。此优化方案可为仿生肠道式厌氧反应器热风加热保温装置的设计改进提供理论指导。 相似文献
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通过对单轴桨叶混合机搅拌装置的结构特点和混合机理进行综合分析,以提高混合质量、增强混合效率、降低能耗、提高可靠性为目标,对HHDJD1型单轴桨叶混合机搅拌装置的桨叶组件、传动轴、侧面密封装置、轴承组件和动力装置等结构和参数进行优化设计。经过实际生产应用,取得了良好效果。 相似文献
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为及时有效地监测和预警厌氧发酵系统的运行稳定性,根据Nordmann滴定法的原理,设计了一种沼气工程厌氧发酵液总挥发酸(VFA)质量浓度和碳酸氢盐(TIC)质量浓度自动滴定装置。本装置以Lab VIEW为平台,可精确测定厌氧发酵液的VFA质量浓度和TIC质量浓度,并能够实现p H计自动标定、自动滴定与补液、生成实时滴定曲线、数据处理与存储等功能。利用该装置对人工配制的混合模拟样品溶液和实际沼气工程的猪粪厌氧发酵液进行滴定试验,结果表明:测定混合模拟样品溶液和实际厌氧发酵液VFA质量浓度和TIC质量浓度的相对标准偏差均在5%以内,结果重复性好,准确度和精密度均比手动滴定法高,可有效避免手动滴定人为误差,提高工作效率,降低劳动强度;装置在连续运行15 h条件下测定结果稳定,运行性能良好,该装置在沼气工程监测和预警方面具有推广价值。 相似文献
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堆肥反应器的分散性能会直接影响好氧堆肥反应的进程和结果,而堆肥反应器的通气搅拌结构是影响其分散性能的关键部件。为改善好氧堆肥反应器的分散性能,通过计算流体力学(CFD)方法对实验室用堆肥反应器的单层通气桨叶结构、单层通气桨叶双层搅拌桨叶结构和三层通气桨叶结构分别进行了气液两相流模拟,对比分析了这3种通气搅拌结构性能的优劣,并进一步研究了单层通气桨叶双层搅拌桨叶结构的安放角对其分散性能的影响。结果表明:采用单层通气桨叶双层搅拌桨叶式通气搅拌结构的分散性能更佳,堆肥反应器有较高平均气含率为0.408,不均匀性系数为0.035;不同安放角下,堆肥反应器内湍动能的分布规律基本保持一致,沿径向呈现双峰趋势,而堆肥反应器的单位体积功率随着安放角的增大而增大;综合考虑,通风搅拌结构的安放角为45°时,堆肥反应器的平均气含率最高且搅拌功率适宜,更适于气液混合搅拌。该结果可为堆肥反应器的设计提供参考。 相似文献
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从干式厌氧发酵的温度和搅拌方式、筒体加热方式和强度校核、搅拌轴的机械强度校核等方面全面阐述了反应器的设计过程。中温机械搅拌是干式厌氧发酵的优选方式，短管支撑式蜂窝夹套不仅可以保持温度相对恒定，而且还可以增加筒体强度，很好地满足工艺和设计要求。同时，夹套设计中拉撑的设计需要从拉撑间距和单根拉撑所需截面面积两方面进行强度校核。搅拌轴的设计应首先考虑搅拌功率，然后从搅拌轴的屈服强度、挠度、疲劳强度和刚度几个方面来对搅拌轴机械强度进行校核。该反应器的设计，为干式厌氧发酵技术应用提供支持。 相似文献
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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。通过在10 L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)。 相似文献
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《中国沼气》2020,(5)
该研究验证了水力搅拌在沼气工程启动阶段的显著优化作用,用3台653.5 L的厌氧发酵实验罐进行接种液启动实验,通过42天连续发酵,采用底部进水高位集中压力出水(单口)和底部进水高位分散式压力出水(四口)两种循环流化水力搅拌方案均取得了显著的优化效果,但四口方案的优化程度明显高于单口方案。利用计算流体动力学(Computational Fluid Dynamics, CFD)数值计算方法,模拟搅拌流场,通过图形识别流场形态缺陷和改进方法,阐述流动规律和产气率、甲烷含量、酸性、COD浓度、氨氮浓度等指标的内在联系,在一定程度上揭示了优化设计水力搅拌方案内在的流体力学机理。 相似文献
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针对传统混药过程中混合不均匀等问题,设计一种卧式植保混药机并对其混合均匀性进行模拟试验。首先对混药机的搅拌功率、输药、输水装置和混药搅拌装置等关键部件进行设计,其中搅拌器的功率为6 W,搅拌轴的直径为30 mm。然后对混药均匀性进行模拟试验,探究混药机结构参数(入口数和桨叶数)对流场、压力场和混药均匀性的影响。研究结果发现,混药机桨叶数对药液流场和压力场影响显著,流场的变化会影响混药均匀性;桨叶数越多对流体内部的搅动越明显,当入口数和桨叶数都为4个时,混药均匀性最高。本文对提高卧式混药机混合均匀性提供理论研究基础。 相似文献
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图形化的LabVIEW语言在测试及自动控制领域具有广泛应用,但在生物技术领域应用较少。厌氧发酵是一个复杂的微生物代谢过程,工艺操作上依然没有摆脱"黑箱作业"的传统模式。针对CSTR厌氧发酵过程的特点,利用PAC硬件系统开发有效的智能反馈控制技术,保证微生物菌群动态平衡和生物能源转化的高效性,是解决当前沼气生产系统普遍存在的效率低下和经济性差等瓶颈问题的有效途径。文章基于LabVIEW图形化语言及实时控制器,介绍了实时监控系统的结构和硬件组成以及各功能模块的关键技术,实现了CSTR厌氧发酵过程智能控制系统的开发,以期提升实验室和规模化厌氧消化系统的设备化和自动化水平。 相似文献
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沼液回流对牛粪厌氧发酵产气特性及其动力学的影响 总被引：4，自引：0，他引：4
在中温条件(37±1)℃下采用连续搅拌反应器(CSTR)研究了沼液长期回流对牛粪厌氧发酵过程中产气特性及其微生物动力学的影响,对不同有机负荷下发酵罐运行参数的动态变化进行了持续监测,并进行了相关的动力学分析。结果表明:在水力停留时间为40 d,有机负荷为3.0 g/(L·d)的条件下,将50%的沼液进行回流时,能够提高基质产甲烷率,促进厌氧发酵系统中微生物的合成代谢,但由于难降解物质累积,传质效果降低仍使得回流组日产气量及甲烷产量呈下降趋势,处理组的沼气容积日产气量从1.07 L/L逐渐降至0.83 L/L,降低了22.4%。沼液回流引起了p H值、NH+4-N、溶解性化学需氧量(SCOD)等指标的升高,但未达到抑制水平。回流导致牛粪厌氧发酵产气量下降的最主要因素可能是由于粘度从50 m Pa·s迅速升高至116 m Pa·s而引起的传热传质阻力变大。在以牛粪为原料的沼气工程应用沼液回流工艺时需要合理选择回流比例或在回流前对沼液进行适当的处理来保证工程的长期稳定运行。 相似文献
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种苗栽培基质在线混合装置设计与试验 总被引：1，自引：0，他引：1
针对国内基质混合装置存在结构复杂、维护不便、产能低等问题,提出了一种旋转混合方式的基质在线混合装置。首先对提出的基质在线混合装置进行探究试验,确定基质在线混合装置结构。通过固定混合机构阻挡试验优化基质在线混合装置结构参数,在试验样机上进行了固定混合与转轮机构复式混合试验,测量基质成分均匀性。试验结果表明:在搅拌杆杆间距30mm、下落高度616mm、椰糠含水75%、泥炭含水率低、旋转混合轮转速20Hz、待混合原料厚度60mm时,混合后基质成分均匀程度达到现行基质生产企业采用基质生产方式的最优标准,基质在线混合装置的产能可达批量混合装置的4 5倍。该研究结果可为基质在线混合装置的设计开发提供参考。 相似文献