循环水养殖水处理系统中UVC-LED光反应器的CFD模拟及优化

作     者：田晔 肖润国 裴洛伟 叶章颖 朱松明 刘鹰 郭建林 王朔 Tian Ye;Xiao Runguo;Pei Luowei;Ye Zhangying;Zhu Songming;Liu Ying;Guo Jianlin;Wang Shuo

作者机构：浙江大学生物系统工程与食品科学学院杭州310058 浙江省淡水水产研究所湖州313001 

基　　金：农业农村部淡水渔业健康养殖重点实验室 浙江省淡水水产遗传育种重点实验室:浙江省淡水水产研究所,开放课题(ZJK202116) 国家重点研发计划项目(2019YFD0900500) 浙江省重点研发计划项目(2021C02024) 

出 版 物：《农业工程学报》 (Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering)

年 卷 期：2022年第38卷第1期

页      码：258-265页

摘      要：为探究循环水养殖水处理系统中紫外发光二极管(Ultraviolet C Light Emitting Diode, UVC-LED)光反应器的合理结构,基于计算流体力学(Computational Fluid Dynamics, CFD)的方法建立了UVC-LED光反应器消毒计算模型,并对该反应器进行了验证与优化。结果表明:该计算模型可以很好的预测反应器的消毒效果,模拟与试验得到的微生物对数灭活率误差在8%以内。通过对整流区圆柱流道的优化可以提升反应器的消毒效果,当反应器具有10个圆柱形流道时,等效还原辐射剂量较之于原反应器提升了19.6%;内壁反射系数的增加对辐射强度的提升具有显著的影响,在高透光率的水环境中表现更为明显。构建了两种不同内壁材料的反应器模型,在紫外光穿透率(Ultraviolet Transmission, UVT)80%、UVT85%和UVT90%透光率下,高反射率模型比低反射率模型的等效生物验证剂量(equivalent Reduction Dose, RED)分别提高了47.74%、55.02%和66.87%。本研究用CFD建模对UVC-LED光反应器进行表征、优化和消毒性能分析,为循环水养殖水处理系统中新型紫外消毒光反应系统设计提供理论参考。

主 题 词：水产养殖 LED 循环水养殖 消毒反应器 内壁反射系数 CFD 

学科分类：0830[工学-生物工程类] 0906[农学-水产类] 09[农学] 0815[工学-矿业类] 0901[农学-植物生产类] 0812[工学-测绘类] 

核心收录：

D　O　I：10.11975/j.issn.1002-6819.2022.01.029

馆 藏 号：203109109...