Analiza pracy cyrkulacyjnego wirnikowego urządzenia do dezintegracji substratów biologicznych przed procesem fermentacji metanowej z zastosowaniem technik CFD

• Autorzy: Stępień Michał , Krawczyk Piotr , Mikołajczak Aleksandra , Wołowicz Marcin , Żubrowska-Sudoł Monika

Identyfikatory

DOI

10.15199/62.2019.9.20

Warianty tytułu

EN

The analysis of operating conditions of circulating rotor device for disintegration of biological substrates before the methane fermentation with use of CFD techniques

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Zaprezentowano koncepcję cyrkulacyjnego, wirnikowego dezintegratora przeznaczonego do obróbki substratów biologicznych (m.in. osadów ściekowych) przed procesem ich fermentacji metanowej. Prezentowane urządzenie stanowi wersję rozwojową przepływowego dezintegratora hydrodynamicznego. Zaprojektowane urządzenie niszczy strukturę osadów ściekowych oraz innych substratów biologicznych, wykorzystując do tego celu zjawisko kawitacji. Dzięki konstrukcji podwójnego cylindra umożliwia cyrkulację wewnętrzną czynnika, przy jednoczesnym braku wpływu na przepływowy charakter urządzenia. Zaprezentowano również wybrane wyniki obliczeń przepływowych dezintegratora realizowane z wykorzystaniem numerycznej mechaniki płynów. W tym celu przygotowano model matematyczny procesów przepływowych, który zaimplementowano do programu typu CFD (computational fluid dynamics). Do realizacji obliczeń wykorzystano komercyjne oprogramowanie Ansys Fluent. Na podstawie uzyskanych wyników modelowania dokonano analizy pracy urządzenia, w szczególności wpływu prędkości obrotowej na tworzenie się stref obniżonego ciśnienia, kluczowych dla wystąpienia kawitacji, w całej objętości roboczej urządzenia. Zaobserwowano, że proces kawitacji zachodzi w wyprofilowanych kanałach w obszarze wirnika oraz w okolicy podstawy żeber.

EN

Rotational disintegrator was designed for the treatment of bid. substrates (including sewage sludge) before the MeH fermentation. It was a more advanced version of a flow hydrodynamic disintegrator, where cavitation phenomena occurred. They contributed to a breakdown of the structure of sewage sludge and biol. substrates. The internal circulation of the medium did not change the flow character of the system thanks to the double cylinder design. A computational model of the fluid dynamics was developed and then implemented to the com. Ansys Fluent software. The rotational speed was found to be crucial for decreasing the pressure needed for the cavitation occurred in channels milled in the rotor volume and in the areas around the base of the ribs.

Słowa kluczowe

PL

stabilizacja beztlenowa; substraty biologiczne; fermentacja metanowa; CFD

EN

anoxygenic stabilization; Ansys Fluent software; methane fermentation; CFD techniques

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Przemysł Chemiczny
• Rocznik: 2019
• Tom: T. 98, nr 9
• Strony: 1442--1444
• Opis fizyczny: Bibliogr. 11 poz., rys.

Twórcy

autor

Stępień Michał

• Instytut Techniki Cieplnej, Politechnika Warszawska, ul. Nowowiejska 21/25, 00-665 Warszawa

autor

Krawczyk Piotr

• Politechnika Warszawska

autor

Mikołajczak Aleksandra

• Politechnika Warszawska

autor

Wołowicz Marcin

• Politechnika Warszawska

autor

Żubrowska-Sudoł Monika

• Politechnika Warszawska

Bibliografia

• [1] M. Stępień, P. Krawczyk, M. Wołowicz, A. Mikołajczak, Rynek Energii 2018, 138, nr 5, 15.
• [2] M. Żubrowska-Sudoł, J. Podedworna, P. Krawczyk, J. Walczak, Gaz Woda Tech. Sanitarna 2013, 87, nr 12, 496.
• [3] W. Jędral, Pompy Pompownie 2018, nr 1, 20.
• [4] Zgł. pat. pol. WP-84/JW/3766/18 (2018).
• [5] Pat. USA US5522553 (1994).
• [6] Pat. USA US6402065 (1998).
• [7] ANSYS Inc., Ansys Fluent, Moving zones.
• [8] M. Domagała, Metodyka modelowania zaworów maksymalnych bezpośredniego działania, Rozprawa doktorska, Kraków 2007 r.
• [9] J.F. Thompson, Z.U.A. Warsi, Numerical Grid Generation, Foundations and Applications, North Holl 1985.
• [10] J.H. Ferziger, M. Peric, Computational methods for fluid dynamics, Springer Verlag, 2002.
• [11] Praca zbiorowa, Handbook of computational fluid mechanics, (red. Roger Peyret), Academic Press, 1996.

Uwagi

Opracowanie rekordu w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2019).