对光催化反应堆的水力动力性能评估,其中包括流道中的阻隔和粗度:采用模拟方法与实验验证
M G Rasul1, S Ahmed1, M A Sattar1,2
1School of Engineering and Technology, Central Queensland University, Rockhampton, Queensland, 4702, Australia.
Heliyon
|October 9, 2023
概括
光催化反应堆中的分离器和粗表面显著增加了污染物质量转移,提高了废水净化. 这项研究验证了一种计算模型,该模型显示,随着这些修改,质量转移增加了多达37%.
科学领域:
- 环境工程 环境工程
- 化学工程是化学工程的重要组成部分.
- 流体动力学 流体动力学
背景情况:
- 污水净化对于环境可持续性至关重要.
- 使用二氧化 (TiO2) 的光催化反应器对于污染物降解是有效的.
- 反应堆的效率受限于污染物质量转移到反应表面的不良情况.
研究的目的:
- 为了研究波形和表面粗度对光催化反应堆性能的影响.
- 分析压力下降,质量转移和水力动力学的影响.
- 用实验数据验证计算流体动力学 (CFD) 模型.
主要方法:
- 开发了一个CFD模型来模拟流体流动和质量转移.
- 整合了四个顶部波段和三种表面粗度 (半圆形,三角形,矩形).
- 使用实验数据验证了CFD模型,将酸 (FA) 作为污染物.
主要成果:
- 差价合约模型与实验数据显示良好一致 (误差在5%以内).
- 偏差和粗度增加了流动力的动能 (min. 8%) 和质量转移 (最大8%) 和质量转移 (最大8%) 37%) 的比例.
- 在流下的特定粗度元素中观察到最高的壁切应力 (40Pa) 和压力下降 (8kPa).
结论:
- 波形和表面粗性显著提高了光催化反应堆中的污染物质量转移.
- 使用这些元素优化反应堆设计可以提高整体净化效率.
- CFD建模是预测和优化光催化反应堆性能的可靠工具.
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