水刺法循环水系统中溶气气浮法水处理关键技术研究

论文摘要

水刺法无纺布工艺中循环水的处理直接影响到无纺布的生产质量,而循环水处理中的关键水处理单元——加压溶气气浮水处理系统,对循环水处理的质量产生重要影响。加压溶气气浮法通过溶于水中的微气泡粘附于污物,使污物以较快的速度上浮,并通过排渣装置去除。在水刺法循环水系统中使用最多的是部分回流溶气气浮法。部分回流溶气气浮法的关键技术是如何形成压力溶气水和产生直径很小的微气泡。其中的射流器和溶气释放器是其关键元件。射流器通过其特殊的喉部结构吸入空气,使水与吸入的空气充分混合,并通过后续的加压获取溶气水。溶气释放器则是把一定压力下的溶气水释压,使溶于水的空气迅速释放出来产生微气泡的装置。要改善溶气气浮法的水处理效果,需要研究分析射流器和空气释放器结构性能。本文的主要研究内容如下：1.阐述了气浮法的基本原理。分析了溶气机理、气泡形成及特征、絮粒与气泡的粘附机理、带气絮粒的上升特性。2.通过对溶气水形成机理的研究,提出了一种新型的短喉管结构射流器。应用FLUENT软件对其进行气液两相流的数值模拟,分析射流器主要结构参数对吸气室真空度的影响,对其结构进行优化设计。通过对新型射流器和传统射流器进行比较研究,表明新型射流器的吸气性能优于传统射流器。3.通过对加压溶气水中空气释放特性的研究,提出一种新型的自动补偿间隙的多段湍流结构的释放器,并对其内部流场进行数值模拟,仿真结果表明溶气释放效果较好。将新型释放器与传统的释放器进行比较分析,结果表明新型释放器的性能要优于传统的释放器。4.结合水刺法无纺布生产工艺对水质的要求,对水刺法循环水系统的工艺流程进行简介,说明溶气气浮法在整个工艺过程中所占的关键地位。通过对加压溶气气浮法水处理关键技术的研究,优化设计了其中的关键元件,对提高溶气气浮法水处理的质量具有较好的作用,研究结果对溶气气浮法水处理系统具有重要的工程意义。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 1 绪论
• 1.1 课题的来源与背景
• 1.2 国内外研究现状
• 1.3 课题研究的主要内容和方法
• 2 溶气气浮法基本原理
• 2.1 气浮法概述
• 2.2 溶气气浮法原理
• 2.2.1 溶气机理
• 2.2.2 气泡的形成和特征
• 2.2.3 气泡与絮粒的粘附机理
• 2.2.4 带气絮粒的上升速度
• 2.3 溶气气浮法分类
• 2.3.1 溶气方式分类
• 2.3.2 溶气气浮法分类
• 2.4 本章小结
• 3 气液两相流射流器数值模拟及优化设计
• 3.1 计算流体力学基础知识
• 3.1.1 计算流体力学简介
• 3.1.2 控制方程
• 3.1.3 CFD的求解过程
• 3.1.4 常用CFD软件介绍
• 3.2 气液两相流模型的控制方程组
• 3.3 射流器工作原理和主要结构参数
• 3.3.1 工作原理
• 3.3.2 主要结构参数
• 3.4 数值模拟过程
• 3.4.1 建立几何模型
• 3.4.2 划分网格
• 3.4.3 选择求解器
• 3.4.4 确定湍流模型
• 3.4.5 确定多相流模型
• 3.4.6 确定流体材料及运行环境
• 3.4.7 定义边界条件
• 3.4.8 设置求解控制参数
• 3.4.9 流场初始化并进行迭代计算
• 3.5 数值模拟结果及结构参数优化设计
• 3.5.1 扩散管长径比与真空度之间的关系
• 3.5.2 面积比与真空度之间的关系
• 3.5.3 喉嘴距与真空度之间的关系
• 3.5.4 扩散管锥角与真空度之间的关系
• 3.6 新型射流器与传统射流器分析比较
• 3.6.1 传统射流器数值模拟
• 3.6.2 对比分析
• 3.7 本章小结
• 4 新型释放器数值模拟
• 4.1 释放器概述
• 4.2 新型释放器工作原理
• 4.3 新型释放器数值模拟与分析
• 4.3.1 建立几何模型
• 4.3.2 划分网格
• 4.3.3 选择求解器
• 4.3.4 确定湍流模型
• 4.3.5 确定流体材料及运行环境
• 4.3.6 定义边界条件
• 4.3.7 设置求解控制参数
• 4.3.8 流场初始化并进行迭代计算
• 4.3.9 仿真结果及其分析
• 4.3.10 对比分析
• 4.4 本章小结
• 5 溶气气浮法在水刺法无纺布水处理中的应用研究
• 5.1 水刺法无纺布对水质的要求
• 5.2 水刺法无纺布循环水系统的工作原理
• 5.3 本章小结
• 6 结论与展望
• 6.1 结论
• 6.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 个人简历 在学期间发表的学术论文与研究成果