电子束辐照水处理反应器的CFD模拟与优化

以处理量较大的射流式电子束辐照水处理反应器为例,运用计算流体力学方法,以反应器出口水流流速分布均匀为目标,对反应器内部水流的水动力特性及反应器构型对出口水流流速分布均匀性的影响进行了研究,并据此优化反应器的构型.研究结果表明,影响反应器水动力特性的关键构型参数为反应器进口管径、反应器水平收缩段长度和反应器弯曲段构型.反应器进口管道直径越大、水平收缩段长度越大,则反应器出口水流流速分布越均匀.最终确定最优反应器的构型参数为:进口管径0.2m,水平收缩段长度0.45m,反应器弯曲段构型贴合水流运动方向.计算结果表明,最优反应器的水动力条件得到极大改善,反应器出口水流流速分布非常均匀.物理模型试验验证了最优反应器出口水流流速分布的均匀性.

电子束辐照水处理反应器研究进展

目前国内外对电子束辐照水处理中反应动力学的研究较为深入,但对反应器流体力学特性和吸收剂量分布规律的研究相对薄弱,而反应器的流体力学特性和吸收剂量分布均匀性决定了辐照水处理的效率。本文对现有电子束辐照水处理反应器进行了分类、分析和对比,并对它们的优缺点进行了讨论:瀑布式和射流式反应器产生的水流与电子束要求的水流特性较为相似,且应用较为广泛,但缺乏系统的研究;喷雾式反应器处理量相对较小且缺乏对其雾化水流的研究;上流式与折流式反应器容易引起水流吸收剂量分布的不均匀。指出了目前反应器研究都没有考虑水流细部的流体力学特性及其对吸收剂量分布均匀性的影响。提出了电子束辐照水处理反应器进一步的研究方向为,采用计算流体力学与蒙特卡罗模拟粒子输运相结合的方法,研究反应器水流流速分布、厚度分布与雾化水流密度分布等流体力学特性与吸收剂量分布规律,并据此优化反应器。