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船舶压载水旋流分离关键技术研究

作　者: 朱利民
导　师: 王成彪；杨义勇
学　校: 中国地质大学（北京）
专　业: 机械设计及理论
关键词: 船舶压载水旋流分离器结构设计系统研究
分类号: U664.9
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要

近年来,远洋船舶压载水造成外来生物的入侵问题引起了全球高度关注,每天超过3000种海洋生物随压载水在全球范围内传播,破坏海洋生物的多样性、近岸和沿海的生态系统,影响甚至威胁当地物种的生存,造成当地水体污染,危害当地居民的健康。我国近海和沿海已成为全球赤潮的多发区,压载水造成的外来生物入侵带来的海洋环境危害严重。国际IMO要求不符合公约规定的压载水不准在港口排放,因此研究压载水处理技术具有紧迫性,在国家科技支撑计划支持下,开展压载水物理净化处理技术的研究,旋流分离是其中一项关键技术。旋流分离去除压载水中的颗粒和生物体,是利用水流的高速旋转运动产生的离心力与向心力,将固体物质、生物和病原体等进行分离。该方法不仅可以去除大多数的多细胞动物和植物、卵、幼虫、胞子(包括进入到淤泥中的有害藻类的休眠期胞子),而且还可以大部分去除将在压载水中舱底淤积的泥砂。论文主要内容如下:1.根据课题组研究内容的要求,设计了用于远洋船舶压载水的旋流分离器。2.加工制造旋流分离器样机,建立了与之配套试验的实验台。3.实验验证旋流分离器的分离性能,特别是与气泡发生器结合后的旋流浮选效果。4.设计加工制造除藻实验系统,进行了一系列的除藻实验研究,通过实验参数优化,得到最佳旋流浮选除藻效果。5.运用FLUENT软件,对船舶压载水旋流分离器进行流体仿真。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-10
第1章绪论  10-22
  1.1 概述  10-11
  1.2 船舶压载水处理技术的研究发展现状  11-15
    1.2.1 置换与稀释方法  11-12
    1.2.2 机械处理方法  12-13
    1.2.3 物理处理方法  13
    1.2.4 化学处理方法  13-14
    1.2.5 基因工程和生物技术处理方法  14
    1.2.6 小结  14-15
  1.3 旋流分离技术的研究发展现状  15-20
    1.3.1 旋流分离器的基本结构与工作原理  15-16
    1.3.2 旋流分离器的主要特点  16-17
    1.3.3 旋流分离器的应用概况  17-20
  1.4 旋流浮选技术的研究  20-21
  1.5 本文研究重点  21-22
第2章旋流分离器方案设计计算  22-47
  2.1 旋流分离器湍流数学模型  22-26
  2.2 旋流分离器主要工艺指标  26-32
    2.2.1 压力降  26-29
    2.2.2 生产能力  29-30
    2.2.3 分离总效率  30-31
    2.2.4 分离粒度  31-32
  2.3 旋流分离器设计方法  32-34
    2.3.1 通用法  32-33
    2.3.2 拉苏莫夫选择计算法  33-34
    2.3.3 克鲁布斯法  34
  2.4 用于船舶压载水的旋流分离器设计  34-47
    2.4.1 300 吨旋分器设计  35-39
    2.4.2 300 吨充气旋流器设计  39-41
    2.4.3 改进300 吨充气旋流器  41-42
    2.4.4 气浮旋分过滤一体化系统  42-44
    2.4.5 30 吨充气旋流器设计  44-46
    2.4.6 设计30 吨旋分器  46-47
第3章实验研究  47-69
  3.1 实验设备研制  47-50
    3.1.1 实验台试制  47-48
    3.1.2 实验台安装试水  48-49
    3.1.3 实验台改造  49-50
  3.2 实验样品来源及性质  50-51
  3.3 实验方案与设计  51-55
    3.3.1 实验装置  51-52
    3.3.2 实验检测仪器  52-53
    3.3.3 检测方案  53-54
    3.3.4 实验内容  54-55
  3.4 实验过程与分析  55-64
    3.4.1 第一阶段实验  55-57
    3.4.2 第二阶段实验  57-59
    3.4.3 第三阶段实验  59-64
  3.5 船舶压载水旋分器参数优化分析  64-69
    3.5.1 气泡发生器内气液压差不同对浮选效果的影响  64-65
    3.5.2 气液比不同对浮选效果的影响  65-66
    3.5.3 底流口的开度对浮选效果的影响  66-67
    3.5.4 排轻口的开合对浮选效果的影响  67
    3.5.5 排藻口加装管道泵对浮选效果的影响  67-68
    3.5.6 结论  68-69
第4章船舶压载水旋分器流体仿真  69-81
  4.1 计算流体力学（CFD）的计算模拟理论  69-70
    4.1.1 什么是计算流体动力学  69-70
    4.1.2 计算流体动力学的工作步骤  70
  4.2 FLUENT 软件介绍  70-71
  4.3 旋流分离器流体仿真  71-81
    4.3.1 模型建立及网格划分  71-72
    4.3.2 压力、速度分析  72-79
    4.3.3 旋流器内流体迹线分布  79
    4.3.4 中心线上的压力分布  79-80
    4.3.5 结论  80-81
第5章结论与展望  81-83
  5.1 结论  81
  5.2 展望  81-83
致谢  83-84
参考文献  84-85

船舶压载水旋流分离关键技术研究

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