潜水自引气曝气机的数值模拟与试验研究

本资料包含pdf文件1个，下载需要1积分

曝气机主要用于污水处理厂的曝气池、曝气沉沙池，也可用于养殖塘增氧、农村小型污水处理装置和工业废水处理.潜水 自引气曝气机是-种高效、节能、环保的机械曝气设备，其特点是占地小，无臭气外溢，无水花外溅，无噪声等；具有充氧、搅拌、混合功能。

国外对曝气机的相关研究开展的较早，对曝气机的设计理论和曝气机理研究较深.Kim等 于2005年对水下曝气机的溶氧机理进行了分析.Wan-chai等 j，Dengl3 对出口扩散管的2种潜水曝气机进行了三维模拟.Deswal ，Verma等 和 Ratkovic等 分别对曝气机各部件不同结构设计进行了试验研究分析通过优化结构设计来提高曝气机的溶氧量。

国内对曝气机的研究在 20世纪末还基本上是空白，进入21世纪以后，开始有企业进行相关产品的生产，许多高校和企业也开始对曝气机尤其是水下曝气机的设计理论和曝气机理进行研究.高继飞等 应用 CFD软件对 自主设计的潜水射流曝气机进行模拟并与试验结果相对照.陈同德 运用设计方法学和机械设计的原理对曝气机进行了总体结构和各零件的设计 ，并验证了设计的合理性.施慧明等 应用流体力学计算软件 Fluent对3种曝气机转轮的构型进行了模拟计算，并 以试验了初步验证.上述研究大都是针对下潜深度较浅 的曝气机(主要是射流曝气机)开展了相关研究，对潜水自引气曝气机，尤其是深水型的潜水自引气曝气机的相关研究较少。

目前国内市场上普遍采用的潜水 自引气曝气机的曝气深度较浅，且曝气机的整体结构较大 ，整机的效率比较低 ，虽然维护费用低 ，但耗电率和制造成本依然很高.因此，研究潜水曝气机的曝气机理 ，开发-种高效、低耗、下潜深度深 的潜水 自引气曝气机将具有重要 的理论意义和广阔的市场前景。

1 潜水自引气曝气机结构与工作原理1.1 潜水自引气曝气机的结构潜水自引气曝气机主要部件包括潜水电动机、轴、轴承、机械密封、支架、转轮、导叶、曝气盘、曝气管、进气管和消声器等，结构如图 1所示.它在水体底部充人空气，使空气混合到水体中，从而完成氧的气相到液相的转移过程。

消声器进气管轴承机械密封转轮导叶图 1 潜水 自引气曝气机结构图Fig.1 Structure of submersible self-aspirating aerator1.2 潜水自引气曝气机的工作原理潜水电动机通过轴带动转轮高速旋转产生强大的离心力，在离心力的作用下，转轮周围形成负压区，从而产生 自吸力，通过吸气管将大气中的大量新鲜空气不断吸人，同时转轮又将水吸入混合室，利用转轮的动能在混合室里将-定比例的气水混合，在离心力作用下，气水两相流沿转轮的切线方向经导叶整流，向四周方向扩散，细碎的微小气泡充分与水融合，从而达到曝气充氧的效果。

1.3 流体部件的设计及三维造型曝气转轮是曝气机内唯-做功的部件，潜水 自引气曝气机的曝气转轮不但要吸人液体，而