1 攪拌系統(tǒng)的設(shè)計
在污水處理廠中潛水?dāng)嚢铏C(jī)有多種用途。在活性污泥工藝中采用潛水?dāng)嚢铏C(jī)可防止污泥沉積在池底部,將污水與回流和再循環(huán)水流混合在一起使懸浮固體均勻分布,從而使微生物與污水之間有充分的接觸。在污泥處理中它們可以執(zhí)行其他類似的功能。
攪拌器設(shè)計中通常需要考慮的因素是能量密度(w/m3)和整體流速(m/s),特別是在污水處理中。由于已經(jīng)出現(xiàn)了新的的攪拌系統(tǒng),故能量密度標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)轉(zhuǎn)而用來表示大能耗了。
有效的攪拌是在整體流動條件下獲得的,水池中的介質(zhì)整體都在發(fā)生運(yùn)動,并且成為攪拌工藝的一部分。整體流速通常為0.15~0.35m/s,現(xiàn)在往往被用作攪拌程度的設(shè)計參數(shù)。由于無循環(huán)通道的水池也存在著如何正確定義和測量所需流速的問題,故只在學(xué)術(shù)上規(guī)定一個整體流速是不夠的。直到今天,整體流速仍是污水處理中可行的對通用攪拌狀態(tài)進(jìn)行定量分析的方法,而以沉積量、活體積、污泥分布均勻度等參數(shù)來定量表示攪拌度的工作正在進(jìn)行之中。
整體流動是由攪拌器射流的動量驅(qū)動的,其根本上就是攪拌器的反應(yīng)推力,它與攪拌器的位置共同決定著所產(chǎn)生的流動形式。如果攪拌器的位置和某一應(yīng)用中所需要的推力以及攪拌器的推力數(shù)據(jù)已知,就可據(jù)此進(jìn)行設(shè)備選型了。
2 流量的計算
近的一篇報道顯示,使用計算機(jī)流體動力學(xué)(cfd)可以準(zhǔn)確地預(yù)測潛水?dāng)嚢铏C(jī)所產(chǎn)生的流量。這可依靠計算機(jī)的幫助并采用雷諾數(shù)平均的方法,還需要正確選擇湍流、攪拌器型式以及計算中所采用的計算網(wǎng)格。解納維—斯托克斯方程時所施加的力必須包括在內(nèi),如射流沖力(即攪拌器推力,單位:牛頓)。另外,與攪拌器力矩(角動量通量)也有一定的關(guān)系,但沒有那么重要。
依照攪拌器推力和攪拌器位置,正確使用cfd可以進(jìn)一步增進(jìn)攪拌器系統(tǒng)設(shè)計工具的準(zhǔn)確性。在這些設(shè)計中,攪拌器推力是重要的定量因素,由于itt飛力系列各種攪拌器所產(chǎn)生的推力是已知的,因此攪拌器選型過程就完成了。
3 測量推力的試驗臺
itt飛力試驗臺如圖1所示,包括一個專門設(shè)計的容器、一個帶導(dǎo)桿的框架和所需的負(fù)載單元及與計算機(jī)相連的推力測量設(shè)備??蚣苁沟脭嚢杵魉a(chǎn)生的推力可以施加在負(fù)載單元上,除了推力以外還有其他的儀表記錄電機(jī)輸入功率(采用3w計法)和電流。
該試驗臺具有的導(dǎo)流板系統(tǒng)和安裝在罐中的有孔板保證了回流水不會影響攪拌器的性能,其目的是為了獲得穩(wěn)定的、與無限液體體積中相類似的試驗條件。這些條件在設(shè)計攪拌系統(tǒng)時可作為基準(zhǔn)點,而攪拌器性能還要根據(jù)周圍的流動情況加以修正。
試驗裝置(裝有攪拌器和推力測量設(shè)備)在1∶10的試驗?zāi)P椭泄策M(jìn)行了40多次試驗,終是將攪拌器放置在與前中心板上的一個孔相對的地方,前中心板與兩個成一定角度的側(cè)導(dǎo)流板相連,幾乎到達(dá)了罐的邊緣,形成一個“a”字形狀。在流量大的情況下這兩個流量收縮(一個位于“a”與罐壁之間,另一個位于“a”的入口)可大大提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性。放置在“a”的入口上方的一個帶孔的板阻斷了返混,更進(jìn)一步提高了系統(tǒng)穩(wěn)定性。
4 攪拌器推力測量標(biāo)準(zhǔn)化
因為以牛頓表示的攪拌器推力正逐漸成為被廣為接受的潛水?dāng)嚢铏C(jī)選型參數(shù),所以各攪拌 器供應(yīng)商所提供的數(shù)值必須是直接可比的。在這方面,itt飛力已經(jīng)在iso發(fā)起了有關(guān)攪拌器性能測量的標(biāo)準(zhǔn)化工作。在europump中由itt飛力召集了一個推力測量標(biāo)準(zhǔn)小組,而美國水力委員會(itt飛力是其成員)也開始了同一領(lǐng)域的工作——除iso內(nèi)部外,還自己獨(dú)立進(jìn)行工作。標(biāo)準(zhǔn)化工作大量采用了itt飛力十幾年來在推力測量方面所獲得的知識和經(jīng)驗。
用于潛水?dāng)嚢铏C(jī)的攪拌器推力標(biāo)準(zhǔn)能夠保證更為透明的攪拌器選型程序,將大大造福于工業(yè)。itt飛力愿向任何感興趣的各方提供全套試驗臺圖紙,希望以此加快推力標(biāo)準(zhǔn)引入的進(jìn)程。
5 結(jié)語
如果系統(tǒng)設(shè)計師和工程師接受攪拌器推力作為潛水?dāng)嚢铏C(jī)選型的首要參數(shù),那么在行業(yè)內(nèi)進(jìn)行攪拌器推力測量標(biāo)準(zhǔn)化就顯得尤為重要了。