模块化人工湿地水力学性能数值模拟与优化解析

人工湿地应用具有容易维护与节能环保等方面优势,整体投资相对较少,应用前景较为理想。但由于传统人工湿地使用存在一定问题,所以需要进行改造,在此背景下,模块化人工湿地模式开始出现。在对大量人工湿地进行模块化处理之后,会导致其水力效率受到影响。为解决该项问题,需要做好模块化内部水力学性能的研究,确保模块化湿地优势和价值能够得到充分发挥,以便更好地完成相关应用。以此为核心,通过对人工湿地和模块化人工湿地基本情况的介绍,以实验分析为例,对模块化人工湿地水力学性能数值模拟和优化方式方法进行深度研究,希望能够为模块化人工湿地应用提供一些助力。

高通量核用SDMS-350-8型单台多级离心萃取器的水力学性能

离心萃取器作为萃取设备的一种,具有传质效率高、料液停留时间短等优点,然而现有的单台单级离心萃取器通常占地面积较大。为了在控制厂房面积的前提下满足后处理厂通量需求,本研究设计加工了一台转鼓直径为350 mm、总级数为8级的高通量核用SDMS-350-8型单台多级离心萃取器,该萃取器可实现单台设备内的多级离心萃取。基于实际应用工况,以HNO3和30%TBP-煤油为体系,开展了水力学性能实验,研究了转鼓转速、重相堰板尺寸、搅拌桨尺寸对SDMS-350-8型单台多级离心萃取器水力学性能的影响。结果表明:SDMS-350-8型离心萃取器的合适转速范围为1400~1600 r/min,低于1400 r/min时,其难以在需要的流比(200/800)下建立稳定的水力学运行状态,而随着转速的提高,两相夹带量会逐渐提高;不同重相堰板尺寸适用于不同流比,半径113 mm的重相堰板适用于1/5~1/3的流比,半径110 mm的重相堰板适用于1/1~2.5/1的流比,半径107.5 mm的重相堰板适用于5/1的流比;将搅拌桨半径由118 mm提高到122 mm,最大处理通量可达1600 L/h。以上结果表明,所研发的SDMS-350-8型单台多级离心萃取器具有处理通量大、操作范围广、水力学性能好的优点,具备应用于核工程的潜力。

Φ50 mm核用离心萃取器的研制及其水力学性能

离心萃取器具有许多优点,在核工业中正日益受到重视.最近,清华大学核能和新能源技术研究院在成功研制Ф10 mm核用离心萃取器和Ф70 mm核用离心萃取器的基础上,又研制出Ф50 mm核用离心萃取器.该样机采用了模块化设计和陶瓷轴承.以水-煤油为体系研究了其水力学性能.实验结果表明：当重相堰个直径为26、28、30 mm,转速为2 100～3 000 r/min,实验操作流比（A/O）为0.1～10时,其处理能力可达160 L/h.另外,测定了该样机的级存留量为310～340 mL.

用CFD研究潜流人工湿地集水区对其水力学性能的影响

采用计算流体力学(CFD)软件Fluent(Fluent Inc.,Version6.2.16)中的多孔介质模型对潜流人工湿地进行了模拟,并引入颗粒轨道模型讨论了潜流人工湿地层式和护管式两种集水区结构对其水力学性能的影响。模拟结果表明,在考察条件下,平均停留时间相差不大,散度成为人工湿地水力学效能的主要影响因素。集水区为层式结构时,净化区与集水区阻力比越小,其变化对湿地水力学效能影响越大;集水区高度增加,水流散度增大,湿地水力学效能减小。集水区为护管式结构时,减小集水区宽度有利于提高湿地水力学效能和明显减小阻力比对湿地水力学效能的影响;集水区高度的增加对湿地水力学效能影响不大。与层式集水区结构相比,护管式集水区结构的潜流人工湿地水力学效能更高,而且可以通过减小集水区宽度显著提高湿地水力学效能和逐步减小阻力比对其水力学效能的影响,因此护管式集水区结构优于层式结构。

消防水炮水力学性能研究综述

介绍了消防水炮的结构形式,对与消防水炮水力学性能相关的射流稳定性、结构设计与优化和射流轨迹3部分内容进行了分析。总结了目前消防水炮研究过程中存在的局限性,并对未来消防水炮的发展进行了展望。

φ10mm离心萃取器水力学性能研究

为将φ10mm离心萃取器用于Purex流程钚纯化循环反萃段的实验研究中,当水相和有机相流比为1∶4,离心萃取器的重相堰直径分别为6.4、6.6和6.8mm时,考察了两相出口料液的夹带情况以及环隙和转筒内液体体积随转速的变化等水力学性能。研究表明,当两相总流量小于9.0mL/min、转速大于4 000r/min时,离心萃取器处于稳定可操作区间。此时两相出口料液均不夹带,两相混合区内液体量约为0.7mL,转筒内液体量约为2.2mL。结合总流量可进一步计算得出两相接触时间。

φ20mm离心萃取器的水力学性能

为将φ20mm离心萃取器用于Purex流程2A段的研究中,针对2A段的工艺参数进行了φ20mm离心萃取器的水力学性能研究。固定其重相堰直径为10.8mm,采用30%TBP/煤油-HNO3体系,研究了流比(A∶O)、流速、转速变化对两相出口料液的夹带及环隙和转筒内液体体积变化的影响。研究表明:当流比(A∶O)为1∶1、两相总流速小于70.0mL/min及流比为5∶1、两相总流速小于28.8mL/min时,当转速大于3 000r/min时,该类型离心萃取器处于稳定可操作区间;此时两相出口料液均不夹带,两相混合区内液体量约为5.1mL,转筒内液体量约为12.3mL。结合总流速可算出两相接触时间t=5.1×60/vt,vt为总流速。结果表明,该类型离心萃取器可满足Purex流程中2A段工艺实验研究的需要。

星型稳流器及其改进结构的水力学性能

稳流器是改善流道内部流场紊流状态的关键部件,研究其水力学性能对提高流动系统稳定性具有重要意义。以某消防水炮的星型稳流器为研究对象,建立三维流体域几何模型和有限元模型,确定两种稳流器水力学性能评价指标为压力损失和稳流性能。分别星型稳流器的均布叶片数量、圆角尺寸和轴向长度对其水力学性能的影响规律,对比不同叶片数量的星型稳流器改进结构的水力学性能。通过稳流器的水力学性能实验,验证了均布叶片数量为6的改进型星型稳流器具有较优的综合性能,为稳流器类元件的水力学性能研究提供参考。

稳流器结构对消防直流水枪水力学性能的影响

在消防直流水枪内置入稳流器,稳流器沿轴向分为1~6段,相邻两段错位布置.对6种稳流器进行实验与数值模拟比对,研究不同入口压力和湍流强度条件下稳流器对水枪内流场流体力学性能的影响.结果表明:稳流器分段数量增加,流动阻力增加,进出口湍流动能差值减小;随着进口压力的提高,流动阻力和湍流动能差值均增加.对流体通过稳流器后横截面研究表明:稳流器分为2段的轴向速度大于1倍入口速度的面积最大,比不分段的面积增加了7.34%;分为5段的稳流器对降低水枪射流扩散有一定作用;分为3段的稳流器轴向涡量最低,有效降低涡旋强度.

TP环状填料的几何及水力学性能的研究

为了推广填料在工业上的应用 ,对新型 TP环状填料的几何参数及水力学性能的进行了测定 .并对所测数据进行分析和讨论 ,通过对简便算法的修正 。

不同管径孔口式低压滴灌系统的水力学性能

节水灌溉是目前农业灌溉的主要发展方向,孔口式低压滴灌系统由于使用方便、造价低等优点,已成为现今滴灌发展的主要方向。为孔口式低压滴灌系统的设计及应用提供理论依据,对孔口式滴灌管(Φ12、Φ16)的水力学特性及灌水均匀度进行了研究。结果表明:孔口式低压滴灌管滴头流量均随压力水头的增高而增大,管径相同时孔径1.2mm的流量比孔径0.6mm的大4倍以上;所有管径、孔距下的滴灌管内部流态均为紊流;Φ16孔距50cm、孔径1.2mm滴灌管具有较好的灌水均匀度。

全喷射塔盘水力学性能和传质性能的研究

针对错流塔盘板上存在液位梯度、造成大型塔器气液分布不均的现象,提出了一种穿流全喷射塔板(TST),并以空气-水和空气-CO_2-水体系为操作介质,对其水力学和传质性能进行了实验研究。实验结果表明,与其他喷射塔板相比,TST具有压降小,漏液和雾沫夹带少的特点。在高板孔动能因子区,TST获得了比New VST更高的传质效率。

模块化人工湿地水力学性能数值模拟与优化

针对模块化人工湿地系统构建过程中存在的关键性问题,借助数值模拟方法对不同湿地基质铺设顺序、基质厚度和导流板设置方式下湿地内部的水力学性能进行系统评价。结果表明,保持各基质层铺设厚度一致(200mm)的前提下,由上至下依次按照中、大、小的阻力系数顺序铺设基质时,湿地模块内的水力学性能最优,水力效率(λ)可达0.912,在此铺设顺序下,当上、中、下层基质的厚度比设置为1∶4∶1并在模块湿地底部中间位置处(600mm)设置与下层基质等高(100mm)的导流板,湿地内部水力效率最佳,λ达到0.965。

Qc90La256轻瓷多孔填料在煤气除氨中的水力学性能分析

梅花轻瓷填料用于煤气洗涤塔内，清除煤气中的氨成份，在更换填料塔内的填料时对梅花轻瓷填料的水力学性能进行了比较，分析填料在塔内的吸收效果，以便于在生产中推广使用该填料。

确定含水层水力学性能的测井方法

评价含水层出水量时含水层的水力学性能对水文地质工作者来说是非常重要的(传导率和导水率)。通常是对一口井整个裸露段应用泵压和注水试验来确定这些参数的，但是这种试验却难以确定水力性能随深度的变化情况。原则上，仔细研究自然条件下或开泵注水条件下水的运动，可以确定井下含水层的水力学参数。现代测井仪和特殊的现场评价方法便于对井中水的运动进行仔细研究，进而达到仔细评价含水层水力参数的目的。高分辨温度测井在确定井中水的运动特征中起主导作用，可用其确定出现向上流动和向下流动以及流入流出的深度范围。在有利条件下，温度测井可援供单层对井中总产量的贡献的信息。用螺旋式流量计(适用于流速大于0．01ms^-1的水层)或用示踪剂对井水处理后进行时间序列电阻率，光度或温度测井获得其它辅助信息，后面提及的几种技术适合于适度小于0．00005ms^-1的水流，还可用稀释技术探测井中的近于水平流动。本文阐述的捷克共和国的Boinerman Massif地区运用测井研完水力学参数的实例。北测井方法得出的水力传导率和导水率同泵压注水试验得出的结果对比，两者完全吻合。

化工传质设备及其水力学性能的计算机模拟

化工传质过程需应用多种类型的设备,其中广泛应用的是塔式设备(主要有填料塔和板式塔),塔设备的构造、操作原理及其水力学性能,仅用传统教学手段难以表达清楚。3DS MAX提供了将这些抽象概念在三维空间加以形象描述和模拟的有力工具。本文利用3DS MAX R3动画制作技术(三维建模、材质和环境设置、粒子系统、动画制作等)制作模拟了化工传质塔设备的构造、操作过程及其水力学性能的状况。学生可以用此课件从不同角度观察塔的内部构造、运行情况以及载液、液泛等水力学性能的表现。用3DS MAX制作化工教学的MCAI课件,使这一应用性的学科更加形象和具体,学生更易理解和掌握。

高密度管层流冷却设备水力学性能的研究

根据流体力学原理,建立高密度管层流冷却系统水动力学模型,详细分析了各环节流动能量损失,利用VB语言开发出一套水力性能计算系统,为设备的设计提供依据,并定量的分析了各结构参数对水力学性能的影响。该计算系统经多套设备实际数据检验,误差不超过5%。

丝网波纹填料塔液泛水力学特征

引言 在炼油、石油化工、精细化厂、食品及医药等部门,塔器均属量大面广的重要单元设备,其投资—般占投资总额的20%左右,有些甚至高达50%,塔器广泛应用于蒸馏、吸收、萃取、洗涤、

阀片侧开新型浮阀塔板水力学试验研究

针对板式塔传统上下开启式浮阀应用中的不足,设计了阀片侧开的新型T1阀和T2阀,搭建了实验室水-空气系统水力学试验装置,以新型T1塔板、T2塔板以及F1塔板、3D塔板代表的传统塔板为试验塔板,进行干板压降、总板压降、漏液点气速、液泛点气速、气速上限以及气速下限的测定,结合阀片结构和塔内流体流动阻力特点,采用对比方法综合分析了试验数据。结果表明,与F1塔板相比,新型塔板总板压降降低4%~28%;与3D塔板相比,新型塔板总板压降低8%~25%。研究了T1塔板和T2塔板的漏液点气速和液泛点气速,讨论了T1塔板和T2塔板的操作弹性。