Lars Uby
(ITT飛力泵業(yè)有限公司，上海200003 )

　　中圖分類(lèi)號(hào)：X703.2
　　文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：D
　　文章編號(hào)：1000-4602(2002)12-0091-02

1　攪拌系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

　　在污水處理廠中潛水?dāng)嚢杵饔卸喾N用途。在活性污泥工藝中采用潛水?dāng)嚢杵骺煞乐刮勰喑练e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(lèi)似的功能。
　　攪拌器設(shè)計(jì)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)了新的高效的攪拌系統(tǒng)，故能量密度標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)轉(zhuǎn)而用來(lái)表示最大能耗了。
　　有效的攪拌是在整體流動(dòng)條件下獲得的，水池中的介質(zhì)整體都在發(fā)生運(yùn)動(dòng)，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(jì)參數(shù)。由于無(wú)循環(huán)通道的水池也存在著如何正確定義和測(cè)量所需流速的問(wèn)題，故只在學(xué)術(shù)上規(guī)定一個(gè)整體流速是不夠的。直到今天，整體流速仍是污水處理中最可行的對(duì)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(lái)定量表示攪拌度的工作正在進(jìn)行之中。
　　整體流動(dòng)是由攪拌器射流的動(dòng)量驅(qū)動(dòng)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(dòng)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(jì)算?

　　最近的一篇報(bào)道顯示，使用計(jì)算機(jī)流體動(dòng)力學(xué)(CFD)可以準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)潛水?dāng)嚢杵魉a(chǎn)生的流量。為了計(jì)算流量，必須解出納維—斯托克斯方程，這可依靠計(jì)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(jì)算中所采用的計(jì)算網(wǎng)格。解納維—斯托克斯方程時(shí)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(dòng)量通量)也有一定的關(guān)系，但沒(méi)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(jì)工具的準(zhǔn)確性。在這些設(shè)計(jì)中，攪拌器推力是最重要的定量因素，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(guò)程就完成了。

3 測(cè)量推力的試驗(yàn)臺(tái)

?　ITT飛力試驗(yàn)臺(tái)如圖1所示，包括一個(gè)專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)的容器、一個(gè)帶導(dǎo)桿的框架和所需的負(fù)載單元及與計(jì)算機(jī)相連的推力測(cè)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(jì)法)和電流。
　　該試驗(yàn)臺(tái)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(huì)影響攪拌器的性能，其目的是為了獲得穩(wěn)定的、與無(wú)限液體體積中相類(lèi)似的試驗(yàn)條件。這些條件在設(shè)計(jì)攪拌系統(tǒng)時(shí)可作為基準(zhǔn)點(diǎn)，而攪拌器性能還要根據(jù)周?chē)牧鲃?dòng)情況加以修正。
　　試驗(yàn)裝置(裝有攪拌器和推力測(cè)量設(shè)備)在1∶10的試驗(yàn)?zāi)Ｐ椭泄策M(jìn)行了40多次試驗(yàn)，最終是將攪拌器放置在與前中心板上的一個(gè)孔相對(duì)的地方，前中心板與兩個(gè)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(gè)“A”字形狀。在流量大的情況下這兩個(gè)流量收縮(一個(gè)位于“A”與罐壁之間，另一個(gè)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(gè)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(cè)量標(biāo)準(zhǔn)化

　　因?yàn)橐耘ｎD表示的攪拌器推力正逐漸成為被廣為接受的潛水?dāng)嚢杵鬟x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(cè)量的標(biāo)準(zhǔn)化工作。在EuroPump中由ITT飛力召集了一個(gè)推力測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)小組，而美國(guó)水力委員會(huì)(ITT飛力是其成員)也開(kāi)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(lái)在推力測(cè)量方面所獲得的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)。
　　用于潛水?dāng)嚢杵鞯臄嚢杵魍屏?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(yàn)臺(tái)圖紙，希望以此加快推力標(biāo)準(zhǔn)引入的進(jìn)程。

5　結(jié)語(yǔ)?

　　攪拌器推力是一個(gè)能夠充分表現(xiàn)潛水?dāng)嚢杵餍阅艿膮?shù)，因?yàn)樗枋隽藬嚢杵魉峁┑膰娚鋭?dòng)量，而網(wǎng)頁(yè)http://www.flygt.com/mixer上有根據(jù)推力進(jìn)行攪拌器選型的工具包。
　　如果系統(tǒng)設(shè)計(jì)師和工程師接受攪拌器推力作為潛水?dāng)嚢杵鬟x型的首要參數(shù)，那么在行業(yè)內(nèi)進(jìn)行攪拌器推力測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)化就顯得尤為重要了。

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　　收稿日期：2002-08-30