热等离子体处理制革污泥的数值模拟

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1、四川大学硕士学位论文热等离子体处理制革污泥的数值模拟化学工艺专业研究生：白向蓉指导教师：唐建华教授制革污泥问题是困扰皮革工业健康迅速发展的一个严峻的问题。目前我国制革污泥的处理处置方式主要以填埋、焚烧、堆肥为主，这些处理处置方式都存在着一系列问题。因此，开辟一条新的污泥资源化利用途径显得尤为重要。采用热等离子体技术处理制革污泥可以有效避免二次污染，被公认为是今后污泥处理领域的一项重要而具有发展潜力的新技术。热等离子体处理制革污泥伴随着复杂的物理化学过程。等离子体反应器内物料的浓度分布、运动速度、停留时间，气相的流动速度、温度压力分布情况都直接影响反应器内制革污泥的热解。本文旨在通过

2、研究反应器内等离子体一颗粒气固两相流动特性、污泥的热解与流动参数之间的关系，为反应器的优化设计、运行调控提供依据。通过构造反映等离子体反应器内部流动规律的基本方程组，建立描述等离子体反应器内部的复杂物理化学过程机制数学模型：模拟等离子发生器内部流动特性的k—s双方程湍流流动模型；模拟污泥颗粒在等离子体流中制革污泥热解的涡耗散模型；模拟污泥进入等离子体反应器后的运行轨迹以及颗粒与等离子体流之间的传热、传质过程的颗粒轨道模型。在数值模拟过程中，对等离子反应器的计算区域的空间离散化引入贴体坐标体系，对于控制方程采用一阶迎风的差分格式进行离散，壁面处理采用壁面函数法；采用SIMPLE算法来

3、解决压力速度耦合问题。应用上述模型和算法，首先在不同进几条件下模拟了等离子体反应器内三维气相湍流流场，获得反应器内的速度、温度和组分浓度场。继而在不同的进口四川大学硕士学位论文参数(等离子体进口速度、污泥颗粒进口速度、污泥颗粒大小、污泥成分)条件下模拟了反应器内冷态等离子体一颗粒气固两相三维流场。最后在气相流场和冷态等离子体一颗粒气固两相三维流场模拟的基础上，通过大量的计算和分析研究，模拟了反应器内污泥热解的气固两相流场，得到了反应器内速度、温度和组分浓度场。数值模拟结果表明采用数值模拟的手段研究热等离子体处理制革污泥是切实可行的，对等离子体反应器的优化设计和工艺参数优化的具有重要

4、意义。关键词：热等离子体制革污泥数值模拟Il四川大学碗士学位论文NumericalsimulationofthermalplasmatechnologyOiltannerysludgetreatmentMajor：ChemicalteclmologyPostgraduate：BAIXiangRongSupervisor：．Prof．TANGJianHuaTannerysludgetreatmentisacrucialandemergentproblemforsustainabledevelopmentofleatherindustry．AtpresentinChinathemain

5、processingmethodstodisposethetannerysludgeinvolvelandr丑Lcinerationandcompost．However,therearelotsofproblemsinexistenceforthesetraditionalmethods．TofindanewwaytoreutilizethetannerysludgeisparticularlyurgentnOW．ThermalplasmatechnologyisanewmanliertodealthisproblemandCallpreventthesecondpollution

6、effectively．Asapromisingtechnology,thermalplasmatechnologyisveryimportantinthesindgetreatmentfieldandworthytobedeveloped．Intheprocessofthetreatmentoftannerysludgeusingthermalplasmatechnology,SOmanycomplexphysicalandchemicalprocesseshappen．Manyparametersincludingconcentrationdistribution,flowve

7、locity,residencetime，gasvelocity,pressureandtemperaturedistributionetc．，willimpactthepyrolysisprocessoftannerysludgeinplasmareactordirectly．Inthisprojectthecharacteristicsofplasma—particletwo-phaseflowandtherelationshipbetweenthenuidpar