一种自引气式潜水曝气机的水力设计方法技术

本发明专利技术的一种自引气式潜水曝气机的水力设计方法，包括如下步骤：步骤1，根据电机输出功率P

【技术实现步骤摘要】
一种自引气式潜水曝气机的水力设计方法


[0001]本专利技术属于曝气机
，具体涉及一种自引气式潜水曝气机的水力设计方法。

技术介绍

[0002]曝气是活性污泥法处理污水的重要工艺流程之一。自引气式潜水曝气机利用潜水电机驱动叶轮旋转，使附近的水流进入叶轮。同时，叶轮离心力在进口处制造真空，通过引气管吸入空气。这些空气和水在导叶内充分混合，通过曝气盘上的射流管喷射而出，形成有效的对流循环。空气被分割成大量细小的气泡，与活性污泥、污水充分混合，促进好氧微生物的生长，降解水体中的有机污染物，净化污水。
[0003]自引气式潜水曝气机实现曝气功能的核心是水力部件，由叶轮、导叶、曝气盘组成。水力部件的几何尺寸决定了曝气机的性能，所以需要设计一种水力方法来提高曝气机的曝气性能。

技术实现思路

[0004]因此，本专利技术要解决的技术问题在于现有的水力设计方法复杂繁琐，获取的曝气机的性能无法满足淹没深度下进气量的要求的问题。
[0005]为此，采用的技术方案是，本专利技术的一种自引气式潜水曝气机的水力设计方法，包括如下步骤：
[0006]步骤1，根据电机输出功率P
轴
、额定转速n、淹没深度h、进气量Q
气
计算叶轮的参数，
[0007]步骤2，计算导叶的尺寸参数；
[0008]步骤3，计算曝气盘的尺寸参数。
[0009]优选的，所述步骤1包括：
[0010]所述叶轮的参数包括：
[0011]引气管尺寸D
气
[0012][0013]风速V
气
取7—12m/s，取与计算值相近的标准管路尺寸；
[0014]叶轮进气口直径D0[0015]D0＝k
D0
×
D
气
[0016]k
D0
取0.6—0.8；
[0017]叶片进气口直径D1[0018]D1＝k
D1
×
D0[0019]k
D1
取1.05—1.3；
[0020]叶轮出口处的气体流量(压缩后)Q
气2
[0047][0048]叶轮外径的计算值为D2[0049][0050]D2与D
2假
进行比较，如果两者相同，则叶轮外径取该值；如果两者相差较大，则重新假设D
2假
，按照步骤重新进行计算，直到D2与D
2假
相同或相近为止；
[0051]盖板与叶片的交点不超过叶片长度的前1/3，该交点直径记为叶片进水口D
1水
[0052]假设叶轮进水口的直径D
0水
[0053]测量D
0水
内叶轮盖板间的总面积，即叶轮的进水面积，记为S
0水
；
[0054]进水流速V
水
[0055][0056]进口流速V
水
为3m/s，如果V
水
计算值偏差较大，则重新假设D
0水
，直到V
水
满足要求。
[0057]优选的，所述步骤2包括：
[0058]所述导叶的尺寸参数包括：
[0059]导叶进口直径D3[0060]D3＝k
D3
×
D3[0061]式中k
D3
取1.01—1.02。
[0062]导叶出口直径D4[0063]D4＝k
D4
×
D3[0064]式中k
D4
取1.4—1.6。
[0065]优选的，所述步骤3包括：
[0066]所述曝气盘的尺寸参数包括：
[0067]曝气盘的内径等于导叶出口直径D4[0068]曝气盘由多个射流管组成，射流管的数量与导叶的数量相同，安放角度与导叶流道的工作面相切；射流管形状采用矩形管，矩形断面大于导叶出口的流道尺寸；
[0069]射流管的当量水力直径D
当量
[0070][0071]式中a为矩形管过流断面的长度，b为矩形管过流断面的宽度；
[0072]选取曝气盘外径D5，测出射流管的长度L，为保持水流稳定并防止气泡过分膨胀，射流管的长度为当量水力直径的3—4倍。
[0073]本专利技术技术方案具有以下优点：本专利技术的一种自引气式潜水曝气机的水力设计方法，通过考虑了气水混合比例、气体压缩、射流稳定性等因素，采用该方法可以简单方便地设计出曝气机的水力部件，并且经样机测试，满足设计淹没深度下的进气量。
[0074]本专利技术的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本专利技术而了解。本专利技术的目的和其他优点可通过在所写的说明
书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
[0075]下面通过附图和实施例，对本专利技术的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
[0076]附图用来提供对本专利技术的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本专利技术的实施例一起用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的限制。在附图中：
[0077]图1是本专利技术的流程图。
[0078]图2是本专利技术一个实施例的水力部件平面图。
[0079]图3是本专利技术一个实施例的叶轮的平面图。
[0080]图4是本专利技术一个实施例的叶片的平面图
[0081]图5是本专利技术一个实施例的导叶的平面图。
[0082]图6是本专利技术一个实施例的曝气盘的平面图。
[0083]图7是本专利技术的曝气机的结构示意图。
[0084]其中，1.叶轮，2.导叶，3.曝气盘，4.叶轮进气口直D0，5.叶片进水口D
1水
，6.叶轮外径D2，7.叶片进气口直径D1，8.叶轮进水口直径D
0水
，9.叶片出口安放角β2，10.叶轮进水面积，11.导叶进口直径D3，12.导叶出口直径/曝气盘内径D4，13.曝气盘外径D5，14.射流管的长度L，15.矩形管过流断面的长度a，16.矩形管过流断面的宽度b，17.射流管。
具体实施方式
[0085]以下结合附图对本专利技术的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。
[0086]本专利技术提供了一种自引气式潜水曝气机的水力设计方法，如图1-7所示，设计输入
[0087]电机输出功率P
轴
＝3.3kW；
[0088]额定转速n＝1380转每分钟；
[0089]设计淹没深度h＝4m；
[0090]设计进气量Q
气
＝55m3/h；
[0091]设计步骤
[0092]叶轮的设计
[0093]引气管尺寸D
气
[0094][0095]引气管中的风速V
气
取7—12m/s，取与计算值相近的标准管路尺寸，引气管尺寸D
气
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种自引气式潜水曝气机的水力设计方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1，根据电机输出功率户
轴
、额定转速n、淹没深度h、进气量Q
气
计算叶轮的参数；步骤2，计算导叶的尺寸参数；步骤3，计算曝气盘的尺寸参数。2.根据权利要求1所述的一种自引气式潜水曝气机的水力设计方法，其特征在于，所述步骤1包括：所述叶轮的参数包括：引气管尺寸D
气
风速V
气
取7-12m/s，取与计算值相近的标准管路尺寸；叶轮进气口直径D0D0＝k
D0
×
D
气
k
D0
取0.6-0.8；叶片进气口直径D1D1＝k
D1
×
D0k
D1
取1.05-1.3；叶轮出口处的气体流量(压缩后)Q
气2
式中P0为当地大气压(Pa)，ρ
水
为水的密度(kg/m3)，g重力加速度(m/s2)；曝气机中的水流量Q
水
式中V为水在气水混合物中的比例，取40％——60％；叶轮出口处的气液混合物的密度ρ
混
式中ρ
气
为当地大气压下的空气密度(kg/m3)；曝气机的水力效率η
h
曝气机的总效率ηη＝k
η
×
η
h
式中k
η
取0.6-0.8；曝气机的扬程H
曝气机的理论扬程H
t
叶轮出口宽度b2式中k
b2
取0.6-0.8；斯托道拉滑移系数σ式中z为叶片数，取4-7枚；β2为叶片出口安放角，取60
°-
90
°
；叶轮外径的假设值为D
2假
叶轮...

【专利技术属性】
技术研发人员：白羽，王得安，马超，李宁，
申请(专利权)人：赛莱默欧洲有限公司，
类型：发明
国别省市：