无锡市格立水处理设备有限公司专业生产各种曝气器、水处理填料、环保配件,格栅除污机,压滤机等产品。

射流曝气器专题:5、结构参数

发布时间:2020-03-17 19:34 浏览量:194

射流曝气器的结构参数

射流曝气器由喷嘴、喉管入口、喉管及吸气室等部件组成。一般采用铸造和焊接两种结构,在组装时要保证喷嘴、喉管和扩散管的同心度。其主要部件结构形式如下:
①喷嘴:喷嘴形状有多种,其中以流线形喷嘴效率最好,但加工困难,所以不如圆锥形喷嘴使用范围广泛。由于射流器的工作介质为废水或废水与活性污泥的混合物,为防止喷口堵塞,喷口直径不宜太小,也不宜过大,一般由工作流体流量与工作压力而定。
本研究选定喷嘴形状为收缩圆锥形。其计算公式为:
 

d1 =
(2-8)

 

 
根据陆宏圻编写的《射流泵技术的理论及应用》一书中的关于圆锥形收缩喷嘴流量系数试验值表,可得流量系数 μ1 为 0.975,由于本实验室条件限制,经重庆大学廖振方教授多年来的实验总结,所能达到的流量系数 μ=0.95,并得出经验

 
公式(2-9)。本文按照重庆某环保公司现场试验要求,所用循环浆液泵流量 16m3/h,扬程 40m,为对浆液罐实现更好的搅拌作用,结合实验室条件,将流量均分为三股,从而得到d1 = 9mm 。经公式(2-9)验证,其结果相吻合。
 

d1 = 0.69
(2-9)

 
式中, Q0 ——工作液体流量,L/min;
P ——循环泵工作压力,MPa。
②喉管入口:喉管属于圆形管道,其阻力系数V 2 可以通过试验确定。流速系数j2 是一个与流量比 q 等有关。计算时,可以近似取j2 = 0.98 。欲计算出喉管直
径,先需确定喉管与喷嘴面积比 my。射流曝气器面积比是基本方程中的一个重要参数,计算过程如下:
a 确定工作压力Dp0 和出口压力Dpc :
 

Dp0 = H - h
g B

(2-10)

 

Dpc   = pc  - ps


(2-11)

g g g
 
lu 2

式中, h B = d
, l 为喷嘴摩阻系数,与喷嘴加工的光洁度有关。
2g

 

b 压力比h = Dpc
Dp0
c 确定最优面积比my :

(2-12)

 
æ 0.981Dp + 0.32 ö1.02

my  = ç 0 ÷
(2-13)

è
 
其中, Dp0
0.66
 
= p0
ø
 
- p(105 Pa)

 
综合(2-9)-(2-12)四式可得my , h 的值。
 

喉管直径
d3 = d1
(2-14)

 
代入my 即可求出喉管直径 d3
在射流曝气器工作过程中,当工作压力,吸入压力和出口压力变化时,会出

 
现不吸气或吸气量不能增大的情况,这种工作状态称为极限状态。另外,如果射流曝气器喉管入口处或管内压力降低到接近液体的汽化压力,造成液气分离,使原本具有平均物理特性的单相假想流体,即泡沫流变成两相流。此时需要修正各项参数,如改变面积比与喉嘴距,避免汽蚀的产生。本项目主要研究吸入气体产生激波的极限状态,即当进气量达到极限值,相应的流量比qk3 的值。根据气体动力学及液气射流泵性能方程可得:

é
q = m(m -1)êk

k+1
2   ö -1
 

1
 

ù 2
0 ú
 


(2-15)

k3 ê  ç k + 1÷ 2aD ú
ë  è ø 0 û
对于空气,绝热系数 k=1.4,气体常数 R=287J/(kg·K ),Tk 气体绝对温度,取 293k, g 0 = r0g ,流量系数m = 0.95 ,喉管进口函数a = 1。
在设计时,必须保证qk3 ³ q设计 。根据液气射流泵基本方程简化式:

h /j 2  = 2j k  / m - A(1+ q)/ m2
(2-16)

1 2   i i
ì 1.96m-0.14
ï  i j 2j

对长喉管 ï 1 2
(m £ 5)
m
(2-17)

ï
îï   i
=(1.75e-0.182m  + 0.1)
1

上式中,取 e=2.7,j1 = 0.975,j2 = 0.98 ,代入my 、h 值,便可确定流量比
q 的值。
最后解得: qk3 = 18.5 ³ q设计 = 3.1,射流泵符合理论设计的极限状态方程。如不能满足上述条件,改变面积比,重复上述步骤进行计算。
③喉嘴距:即喷嘴出口断面到喉管入口断面之间的距离。它对射流曝气器的性能影响很大,一般在Lc =(0.5 ~ 2)d1 ,具体倍数可通过实验得出。
④吸气室:吸气室一般为圆筒状,气体截面积为喷嘴出口面积的 6~10 倍,
进气口直径(2~4)d1。为了便于空气吸入后进到喉管,一般认为吸入气体的进入方向和工作水的进入方向之夹角以 60~90°为好。
⑤喉管长径比(L/D):用射流器曝气,喉管是一个关键部件。喉管的适当长度及大小,对加强氧的转移作用以及为充分发挥活性污泥的生物学特性具有重要作用。陆宏圻认为,对液-气射流泵 L/D=5~7 或 6~8;还有资料提到 L/D=4~7。同样需通过实验得出最优喉管长径比。
⑥扩散管长度:扩散管的作用是把射流泵喉管出口处的动能转变为压能。
LD  =(7   ~ 10)(dc   - d3),dc 为扩散管出口断面直径。dc  = 2 ~ 4d3 ,或者
L    = (dc   - d3 ) ctg b , b 为扩散管出口收缩角,一般采用均匀扩散角b = 60  ~ 80 。

D 2 2

 
射流曝气器个数为 3,经过对喷嘴出口直径、喉管与喷嘴面积比、喉管直径及扩散管长的计算并对喷嘴收缩角、吸气室直径、喉嘴距及喉管长径比进行初始赋值,得出其参数取值范围,结果见表 2.1:
 
表 2.1  射流曝气器结构参数取值范围
Table 2.1 Value range of jet aeration structural parameters

喷嘴出口
喉管直 
喉嘴距/
扩散管长/
喷嘴收
吸气室直 
喉管与喷嘴 喉 管

直 径 /
(mm)
径(/
mm)
(mm)
(mm)
缩角/°
径/(mm)
面积比 长 径比


 
 
9 18~20 5~18 192~218 12~15 54~90 2.5~5.4 4~8
 

    网站地图版权所有 无锡市格立水处理设备有限公司 www.wxglscl.com