Modelowanie numeryczne procesu mieszania w wydzielonych komorach fermentacyjnych

• Autorzy: Gicala B.

Identyfikatory

DOI

10.15199/17.2017.2.8

Warianty tytułu

EN

Numerical modeling of mixing processes in digestion chamber

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W artykule przybliżono zagadnienie modelowania przepływu przy zastosowaniu numerycznej mechaniki płynów, jako metody wspomagającej dobór mieszadła do wydzielonej komory fermentacyjnej biologicznej oczyszczalni ścieków. Opisano skrótowo podstawy teoretyczne i metodologię modelowania. Przedstawiono przykładowe wyniki modelowania pola prędkości, mocy mieszania, sił osiowych pochodzących od wirników mieszadeł dla rzeczywistej pracującej wydzielonej komory fermentacyjnej. Symulacje przeprowadzono dla stanu ustalonego i nieustalonego, z uwzględnieniem nienewtonowskich właściwości mieszanego medium. Zastosowano model lepkości Herschel-Bulkley'a. Parametry modelu przyjęto na podstawie danych literaturowych. Przedstawiono wyniki symulacji dla dwuwirnikowego mieszadła pionowego, zainstalowanego w wydzielonej komorze fermentacyjnej z dnem stożkowym. Wyniki obliczeń pola prędkości w zbiorniku przedstawiono w formie wykresów konturowych prędkości.

EN

The issue of flow modeling by means of Computational Fluid Dynamics (CFD), as a supporting method of mixer selection, for digestion chamber of biological waste water treatment plant is briefly highlighted in the paper. The theoretical basics and modeling methodology has been shortly discussed. The results of CFD simulations of velocity field, mixing power, axial forces generated by mixer impellers are presented, for real scale digestion chamber. The steady and unsteady state simulations are carried out taking into account non-Newtonian rheological properties of the fluid. The Herschel-Bulkley viscosity model has been applied. The model parameters have been assumed from literature data. The results of CFD simulations for top entry vertical mixer with two impellers, installed in fermenter with conical bottom are presented. The calculated field is presented as contour plots of velocity magnitude.

Słowa kluczowe

PL

numeryczna mechanika płynów; fermentacja beztlenowa; wydzielona komora fermentacyjna; mieszadło; biogaz; model Herschel-Bulkley

EN

computational fluid dynamics; anaerobic digestion; digestion chamber; mixer; biogas; Herschel-Bulkley model

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Gaz, Woda i Technika Sanitarna
• Rocznik: 2017
• Tom: Nr 2
• Strony: 72--76
• Opis fizyczny: Bibliogr. 6 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Gicala B.

• Redor sp. z o.o., ul. Grażyńskiego 71, 43-300 Bielsko-Biała

Bibliografia

• [1] Ansys Inc. 2011. Ansys Fluent v 14.0 Theory guide. Ansys Inc.
• [2] Batchelor G.K. 1967. "An Introduction to Fluid Dynamics." In An Introduction to Fluid Dynamics, by G.K. Batchelor. Cambridge: Cambridge Univ. Press.
• [3] Flora Markis, Jean-Christophe Baudez, Rajarathinam Parthasarathy, Paul Slatter, Nicky Eshtiaghi. 2014. "Rheological characterization of primary and secondary sludge: Impact of solids concentration." Chemical Engineering Journal: 526-537.
• [4] Reynolds W.C. 1987. "Fundamentals of turbulence for turbulence modeling and simulation." Lecture Notes for Von Karman Institute Agard Report No. 755.
• [5] Shih T.H., W.W Liou, A. Shabir, Z. Yang, and J. Zhu. 1995. "ANew k-e Eddy-Viscosity Model for High Reynolds Number Turbulent Flows - Model Development and Validation." Computers Fluids, 24(3): 227-238.
• [6] Spalding B.E. Launder and D.B. 1972. "Lectures in Mathematical Models of Turbulence." London: Academic Press.

Uwagi

Opracowanie ze środków MNiSW w ramach umowy 812/P-DUN/2016 na działalność upowszechniającą naukę (zadania 2017).

Praca współfinansowana w ramach działania 1.4 Program Operacyjny Innowacyjna Gospodarka 2007-2013