水力碎浆机内酒糟-废水两相流动特性模拟方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种水力碎浆机酒糟

【技术实现步骤摘要】
水力碎浆机内酒糟
‑
废水两相流动特性模拟方法及系统


[0001]本专利技术涉及酒糟分离处置
，更具体的说是涉及一种水力碎浆机酒糟
‑
废水两相流动特性模拟方法及系统。

技术介绍

[0002]白酒生产过程中会产生大量湿酒糟，白酒糟可以通过酒糟及高浓度废水的厌氧发酵产生沼气作为能源来利用。不仅可以解决酒糟的环境污染问题，实现二次能源的转换，经发酵后产生的沼液、沼渣还可以用作农田肥料还田利用。酒糟厌氧发酵是当前处理酒糟的有效手段，但是由于酒糟组分结构特殊，在酒糟中存在约50％的稻壳成分(干基)，这些稻壳在发酵过程中无法被微生物降解，增加了发酵罐内沉积与结浮渣的风险，也加大了后端固液分离系统的运行负担，严重影响发酵的稳定运行。
[0003]为了解决该问题，目前提出了一种酒糟分离技术，先采用水力碎浆机将稻壳和有机质分离，然后单独处理稻壳和有机质，目前该技术正处于研发过程中，其中的关键技术问题之一在于水力碎浆机内的稻壳、有机质和废水的混合流动规律。稻壳、有机质的密度、粘度相差较大，和废水的混合属于两相流动。水力碎浆机包括转子和壳体，转子在高转速下对稻壳、有机质进行破碎和分离，同时与废水进行混合。因此这属于复杂几何下的两相流动的旋转机械问题，目前缺乏可靠、快捷的流动特性模拟方法。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，本专利技术提供了一种水力碎浆机酒糟
‑
废水两相流动特性模拟方法及系统，以解决
技术介绍
中存在的问题。
[0005]为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种水力碎浆机酒糟
‑
废水两相流动特性模拟方法，具体步骤包括如下：
[0006]构建水力碎浆机的几何模型，包括壳体和转子；
[0007]基于所述几何模型进行流体域抽取，构建酒糟
‑
废水流动的计算域；
[0008]基于所述计算域进行材料属性设置，对所述流体域附加转子的转速，并将所述壳体设为绝对静止壁面，所述转子设为相对静止壁面；
[0009]对所述流体域进行特征初始化，并进行瞬态计算和稳态计算，得到水力碎浆机内酒糟
‑
废水两相流动特性。
[0010]可选的，所述计算域分为三层，从上到下依次为空气层、酒糟层和废水层。
[0011]可选的，将酒糟分为稻壳和粮渣，废水作为流动的主流体，稻壳和粮渣作为次流体。
[0012]可选的，根据水力碎浆机间歇式工作原理，对所述流体域进行特征初始化，酒糟的初始条件为在所述废水层的上层，与废水分离。
[0013]可选的，所述转子的转速根据电机的极数或额定转速进行修改；如果水力碎浆机的壳体为回转体，则直接采用单参考系法对所述流体域附加转速；如果所述壳体内含有挡
板，则采用动网格方法附加转速。
[0014]可选的，材料属性包括密度参数、粘度参数。
[0015]另一方面，提供一种水力碎浆机酒糟
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废水两相流动特性模拟系统，包括机器模型建立模块、计算域模型建立模块、参数设置模块、数据处理模块；其中，
[0016]所述机器模型建立模块，用于构建水力碎浆机的几何模型，包括壳体和转子部分；
[0017]所述计算域模型建立模块，用于基于所述几何模型进行流体域抽取，构建酒糟
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废水流动的计算域；
[0018]所述参数设置模块，用于基于所述计算域进行材料属性设置，对所述流体域附加转子的转速，并将所述壳体设为绝对静止壁面，所述转子设为相对静止壁面；
[0019]所述数据处理模块，用于对所述流体域进行特征初始化，并进行瞬态计算或稳态计算，得到水力碎浆机内酒糟
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废水两相流动特性。
[0020]经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本专利技术公开了一种水力碎浆机酒糟
‑
废水两相流动特性模拟方法及系统，具有以下有益的技术效果：
[0021](1)本专利技术方法具有计算量小，稳定性高，适用酒糟
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废水实际情况、工况易于调整、可解析工作时间等优势；
[0022](2)可以准确地模拟低浓度水力碎浆机内酒糟
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废水两相流动特性，包括速度场、压力、固相体积分数和运动迹线等。尤其是能够真实模拟酒糟内稻壳和粮渣在碎浆机内的体积分数分布，并且能够计算不同的搅拌时间下，碎浆机内的体积分布。这对间歇式碎浆机的运行参数设置具有关键作用。本专利技术方法思路明晰，实施操作步骤易行，模拟方法可靠，具有良好的价值和前景。
附图说明
[0023]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
[0024]图1为本专利技术的方法流程图；
[0025]图2为本专利技术的水力碎浆机壳体模型图；
[0026]图3为本专利技术的水力碎浆机转子模型图；
[0027]图4为本专利技术的酒糟
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废水流动域简化结构及分区图；
[0028]图5为本专利技术的转子中截面速度分布图；
[0029]图6为本专利技术的转子中截面压力分布图；
[0030]图7为本专利技术的稻壳体积分数图；
[0031]图8为本专利技术的粮渣体积分数图；
[0032]图9为本专利技术的稻壳的迹线分布图；
[0033]图10为本专利技术的系统结构图。
具体实施方式
[0034]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完
整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0035]本专利技术实施例1公开了一种水力碎浆机酒糟
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废水两相流动特性模拟方法，如图1所示，具体步骤包括如下：
[0036]S1、构建水力碎浆机的几何模型，包括壳体和转子；
[0037]水力碎浆机包括转子(刀盘)和壳体，如附图2和附图3所示。由于酒糟
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废水在水力碎浆机内的搅拌为间歇性，即一段时间放料、一段时间搅拌、一段时间放浆，因此可以采用附图4所示的简化结构，单独模拟搅拌过程，可以将壁面视为回转体。
[0038]S2、基于几何模型进行流体域抽取，构建酒糟
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废水流动的计算域；
[0039]在壳体和转子之间，是流体混合的区域，为了区分酒糟的特点，将流体域分为三层，从上到下分别为空气层、酒糟层和废水层。这表示酒糟进入水力碎浆机内的初始状态。不同分区划分的大小取决于实际运行时的酒糟的体积浓度。若体积浓度大，则酒糟层的区域也会变大。本实施例主要针对于低浓度水力碎浆机，因此酒糟的体积浓度一般低本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种水力碎浆机酒糟
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废水两相流动特性模拟方法，其特征在于，具体步骤包括如下：构建水力碎浆机的几何模型，包括壳体和转子；基于所述几何模型进行流体域抽取，构建酒糟
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废水流动的计算域；基于所述计算域进行材料属性设置，对所述流体域附加转子的转速，并将所述壳体设为绝对静止壁面，所述转子设为相对静止壁面；对所述流体域进行特征初始化，并进行瞬态计算和稳态计算，得到水力碎浆机内酒糟
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废水两相流动特性。2.根据权利要求1所述的一种水力碎浆机酒糟
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废水两相流动特性模拟方法，其特征在于，所述计算域分为三层，从上到下依次为空气层、酒糟层和废水层。3.根据权利要求1所述的一种水力碎浆机酒糟
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废水两相流动特性模拟方法，其特征在于，将酒糟分为稻壳和粮渣，废水作为流动的主流体，稻壳和粮渣作为次流体。4.根据权利要求2所述的一种水力碎浆机酒糟
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废水两相流动特性模拟方法，其特征在于，根据水力碎浆机间歇式工作原理，对所述流体域进行特征初始化，酒糟的初始条件为在所述废水层的上层，与废水分离。5.根据权利要求1...

【专利技术属性】
技术研发人员：张自强，陈冠益，张永刚，颜蓓蓓，李宁，周生权，朱小超，杨琦，
申请(专利权)人：中节能绿碳环保有限公司，
类型：发明
国别省市：