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利用厌氧发酵技术处理有机废弃物生产沼气是集环境污染治理、减少碳排放和提供可再生能源于一体的生物质能源产业,在厌氧发酵过程中,加速微生物反应进程成为当前的研究主题,促进液相与微生物之间的底物传递速度会加快反应效率,实现这一目的的重要手段就是搅拌。通常情况下,由于厌氧发酵原料不透明,无法获取实际的流场分布,因此本文对模拟厌氧发酵搅拌流场,分别利用可视化的PIV测量技术以及数值模拟对厌氧发酵拌装置进行研究。文中所采用的搅拌桨叶为二叶折叶桨,试验部分应用PIV测量技术通过对9种工况下的搅拌流场研究,测定各工况下的搅拌轴功率及混合时间,将三种影响因素:搅拌轴转速、桨叶直径、桨叶安装角度结果进行正交试验与极差分析,优化出较优水平组合,为厌氧发酵搅拌桨的设计提供思路,具有一定的应用价值。并应用CFD数值模拟技术将试验优化的发酵罐内流场进行数值模拟,得出流场的速度矢量与涡量分布情况,应用Fluent软件以及标准k-ε模型对体系湍流特性进行描述,通过CFD数值模拟结果与PIV试验测量结果对比分析,得出CFD技术在厌氧发酵中对发酵罐内的流场研究具有高度的可行性,但不排除局部有些地方存在差异的现象。本文的主要工作及研究成果包括:(1)进行试验装置及物料模拟,应用PIV测量技术对9种工况下的速度场进行测量,获得9种工况下的速度分布图,涡量分布图。经分析得出:平面内的流型基本相似,主体大环流方向一致,且速度极值出现在桨叶端部。(2)根据PIV试验、净功率和混合时间的测定结果,对比分析三种因素:搅拌轴转速、桨叶直径、桨叶安装角度,进行正交试验,优化出较优桨叶组合:搅拌轴转速为150r/min、桨叶直径为0.135m、桨叶角度为60°,试验指标轴功率为2.6W,混合时间为5s。(3)将优化结果进行CFD的数值模拟研究,应用标准k-ε模型及其控制方程,将PIV试验所测速度矢量分布与CFD数值模拟的速度矢量分布进行对比分析得出:两者的分布图具有高度的一致性。综合所述,在厌氧发酵搅拌过程对流场分布的测量,应用CFD数值模拟技术是可行的。