升流式生物制氢反应器流场模拟方法

摘要

升流式生物制氢反应器流场模拟方法，涉及一种升流式生物制氢反应器流场模拟方法。解决了目前升流式反应器由于控制参数选择，导致的不利于传质和生物发酵降解的流态现象的问题。模拟方法：一、将反应器剖面划分网格单元；二、建立二维计算域欧拉-欧拉三相流体模型；三、建立升流式生物制氢反应器剖面的葡萄糖发酵降解动力学模型；四、确定边值条件和初始条件；五、求解耦合模型，获得升流式生物制氢反应器剖面内每个网格单元的流场数据。本发明适用于升流式生物制氢反应器的设计领域。

主权项

升流式生物制氢反应器流场模拟方法，其特征在于它是对升流式生物制氢反应器的模拟，所述升流式生物制氢反应器由反应区(1)、进水区(2)、边壁(3)、溢流槽(4)、气体收集区(5)和三相分离区(6)组成，所述边壁(3)为圆柱形空心体，边壁(3)下端底部为进水区(2)，进水区(2)的底部设置有进水口，反应区(1)在边壁(3)内部并且设置在进水区(2)上方，三相分离区(6)设置在边壁(3)的内部并且在边壁(3)的上部，三相分离区(6)的上方设置有气体收集区(5)，三相分离区(6)与气体收集区(5)相连通，气体收集区(5)与三相分离区(6)衔接部位设置有溢流槽(4)，所述溢流槽(4)的底部设置有出水口；具体过程如下：步骤一、将升流式生物制氢反应器剖面按照反应区(1)、进水区(2)、边壁(3)、溢流槽(4)、气体收集区(5)和三相分离区(6)分别划分网格单元，所述网格单元的网格线与反应区(1)、进水区(2)、边壁(3)、溢流槽(4)、气体收集区(5)和三相分离区(6)各自剖面内流体流动方向一致；步骤二、建立升流式生物制氢反应器剖面的二维计算域欧拉-欧拉三相流体模型，获得质量守恒方程和动量守恒方程，其中废水为液态相，污泥为固态相，发酵气体为气态相；步骤三、建立升流式生物制氢反应器剖面的葡萄糖发酵降解动力学模型，获得葡萄糖发酵降解速率方程；步骤四、确定求解步骤二所述的二维计算域欧拉-欧拉三相流体模型的边值条件和初始条件；步骤五、按照步骤一所划分网格单元，采用分离式解法中的SIMPLE算法，耦合葡萄糖发酵降解速率方程，求解步骤二所述的质量守恒方程和动量守恒方程，获得升流式生物制氢反应器剖面内每个网格单元的流场数据；步骤六、判断步骤五获得的每个网格单元的流场数据是否小于收敛残差；如果是，则返回升流式生物制氢反应器剖面内每个网格单元的流场数据，否则，重新确定网格单元的疏密程度，返回执行步骤一。