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氣浮裝置的排水量與水位調節方法

氣浮裝置的排水量與水位調節方法 

發布時間:2018-04-24

氣浮技術由于其效率高、裝置體積小、容易操作、管理簡單而被廣泛應用。但是氣浮技術也還有不完善待改進的地方,如釋放器堵塞問題。盡管現有的釋放器設計了許多防堵措施,但仍不理想,還不時會出現堵塞。又如刮渣機的設計還不能很好地解決浮渣上升堆積的問題。本文主要就氣浮池水位與排水量之間的調節進行一些探討。

1 水位與排水量調節方法

筆者在設計氣浮裝置時,也遇到了氣浮池水位與出水量調整的問題,經過反復比較,最后確定如圖1所示的調節機構。該機構的原理是:由浮筒鉸點2處調節浮筒連桿的高度來確定調節閥桿4和調節閥5的高度,調節閥直接作用到橡膠管8上,改變橡膠管的過水面積,控制氣浮池的排水量。當池內水位升高時,浮筒上升,杠桿上移,帶動連桿4和調節閥5上移,放大橡膠管通水面積,增加排水量;排水量增大后,氣浮池水位必然要下降。反之,若氣浮池水位下降,浮筒就下降,帶動連桿4和調節閥5下移,調節閥5下移必然縮小橡膠管過水斷面,減少排水量,排水量減水后,氣浮池水位隨之而上升。這樣自動調節平衡,只要根據撤除浮渣的要求,確定了水位高度,則水位與排水量之間自動平衡,省人省力。這種裝置結構簡單,巧妙實用,是小型氣浮裝置中適宜的機構。


2 水力學計算

  孔口出流計算公式:

    Q=μω(2gH)1/2 (1)

  式中:Q-孔口出水量,m3/s;

     μ-流速系數;

     ω-孔口面積,m3,ω=πd2/4 (d為排水管徑);

     H-水位,m。

  根據(1)孔口出流計算方法[1],將上述調節機構簡化為如圖2所示:

  若水位往上調高為△H,要保證排水量Q不變,必然要縮小排水管面積,設縮小面積為△ω,孔口變形后,μ值不變,則有如下公式成立。

    ω(2gH)1/2=(ω-Δω)[2g(H+ΔH)]1/2 (2)

  變換等式:

   [ω/(ω-Δω]2=(H+ΔH)/H

  設變換后的孔口面積為ω1則為:

    [(ω1+Δω)/ω1]2=(H+ΔH)/H      (3)

    1+2(Δω/ω1)+(Δω/ω1)2=1+ΔH/H   (4)

  合并同類項:(Δω/ω1]2值太小,忽略不計,則有

    2(Δω/ω1)=ΔH/H      (5)

  上式可以寫成:

    ΔH/H=2(ω/ω1-1)      (6)

  從(6)式中可以看出,H、ω為定值,ΔH的變化只與ω1有關,此公式推導可為調節方法的可行性從理論上作進一步證明。


3 計算舉例

  某一氣浮裝置參數如下:處理水量Q=20m3/h,水位高H=1.6m,排水管d=40mm,欲提高水位0.04m,求排水管面積改變多少?

  將參數代入公式(6)中,有

    0.04/1.6=2(ω/ω1-1)

  得:

    ω/ω1=1.0125

  則:

    ω1/ω=1/1.0125≈98.8%

結果是排水管面積變化為原來的98.8%,這么小的改變量用橡膠管來做變形部分的排水管,是完全能夠滿足水位調節要求的。


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