连续砂滤器的设计与研究

论文摘要

连续砂滤器是一种高效的污水处理机械,相比于其他砂滤机械它具有结构简单紧凑、连续操作、处理能力大、过滤效果好、消耗能量少、占地面积小、安装简便、维护成本低等优点,广泛的应用于城市污水处理行业,也可在油田污水处理行业中发挥作用。本课题参考国内外过滤设备最新发展,比较了近年来连续砂滤器结构特点。基于过滤行业的广泛性和复杂性,分析出更适合市场的机型与结构。本课题设计的连续砂滤器,与市场上现有的连续砂滤器相比,在结构上做了若干改进,包括洗砂器、提砂系统与布水器的设计。解决提砂低效、提砂管易堵塞与布水不均匀等问题。本课题基于CFD计算流体软件对连续砂滤器中关键流场进行数值模拟,为洗砂器结构合理性提供依据。利用对布水器流场的分析对布水器进行优化设计。用VOF模型模拟出盖瑟泵中气液两相流流场,通过模拟泰勒气泡产生与消失的过程以及对流场的分析阐明了盖瑟泵在提砂性能方面比空气泵优越的原因。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 本课题研究的背景
• 1.2 固液过滤分离简介
• 1.3 砂滤技术的概述
• 1.3.1 普通砂滤器的简介
• 1.3.2 连续砂滤器技术的现状
• 1.3.3 连续砂滤器的性能特点
• 1.4 课题的研究内容
• 1.5 课题的研究方法
• 1.5.1 计算流体力学简介
• 1.5.2 FLUENT分析软件简介
• 1.6 本课题研究的意义
• 第二章 连续砂滤器的应用与进展
• 2.1 国内外连续砂滤器技术的简介
• 2.1.1 国外砂滤技术的应用
• 2.1.2 国内砂滤技术的应用
• 2.1.3 原始提砂系统的应用
• 2.2 几种新型砂滤器的比较
• 2.2.1 两种砂滤器简介
• 2.2.2 砂滤器的比较
• 2.3 连续砂滤器的发展改进
• 2.3.1 双重砂滤
• 2.3.2 外循环砂滤
• 2.4 提砂系统的概述
• 2.4.1 内循环提砂系统的改进
• 2.4.2 外循环提砂系统的改进
• 2.5 本章小结
• 第三章 连续砂滤器的总体设计
• 3.1 污水过滤方法及过滤理论
• 3.1.1 污水处理方法
• 3.1.2 过滤理论
• 3.2 滤床的模型
• 3.2.1 滤料选取
• 3.2.2 滤床压降的数学模型
• 3.2.3 滤床过滤的数学模型
• 3.3 连续砂滤器的设计
• 3.3.1 连续砂滤器结构设计
• 3.3.2 连续砂滤器的设计校核
• 3.4 重要零件的设计
• 3.4.1 砂水分离器的设计
• 3.4.2 洗砂器的设计
• 3.4.3 布水器的设计
• 3.5 本章小结
• 第四章 连续砂滤器提砂系统改进
• 4.1 提砂的原理
• 4.1.1 提砂管中流态的三相流模型
• 4.1.2 两相流模型
• 4.2 盖瑟泵概述
• 4.2.1 空气泵的简介
• 4.2.2 盖瑟泵的发明
• 4.3 盖瑟泵的结构与原理介绍
• 4.3.1 盖瑟泵简介
• 4.3.2 盖瑟泵的类型
• 4.4 盖瑟泵的性能分析
• 4.4.1 盖瑟泵的理论分析
• 4.4.2 弹状流与泰勒气泡
• 4.4.3 盖瑟泵对空气泵的性能优势
• 4.5 本章小结
• 第五章 数值分析
• 5.1 基本物理模型
• 5.1.1 连续与动量方程
• 5.1.2 物理模型
• 5.2 洗砂器的优化计算
• 5.2.1 模型的建立
• 5.2.2 网格的划分
• 5.2.3 数值模拟
• 5.2.4 计算结果的后处理与优化
• 5.3 洗砂器中不同因素对冲洗滤砂排水流量的影响
• 5.3.1 液位差对冲洗滤砂排水流量的影响
• 5.3.2 洗砂器栅格数量对冲洗滤砂排水流量的影响
• 5.4 布水器数值分析
• 5.4.1 等孔径的数值计算
• 5.4.2 不等孔径的数值计算
• 5.5 盖瑟泵的数值分析
• 5.5.1 盖瑟泵的前处理
• 5.5.2 盖瑟泵的求解器求解
• 5.5.3 盖瑟泵的计算结果与分析
• 5.6 本章小结
• 第六章 结论与展望
• 6.1 结论
• 6.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 研究成果及发表的学术论文
• 作者和导师简介
• 附件