振蕩射充氧混合設(shè)備的實(shí)驗(yàn)研究

     背壓由壓力表測量；水流量用超聲多普勒流量計測量；風(fēng)速由熱球風(fēng)速計測量。在測風(fēng)速的過程中，由于吸氣管處氣流的不均勻性，我們把吸氣管的橫截面用坐標(biāo)網(wǎng)格劃分，在測量時，測每個網(wǎng)格交點(diǎn)處的速度，然后用面積加權(quán)法，求出截面的平均風(fēng)速，從而得到流量，如此測得的結(jié)果更為可靠。
     3.1.2  實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析
     實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表1、表2和表3。其中Lz代表噴嘴距（噴嘴至混合管入口的距離），Lt代表混合管長度，h代表背壓水深，μ代表氣水流量比，Qair代表吸氣量，D代表混合管直徑。實(shí)驗(yàn)過程保持混合管橫截面積與噴嘴橫截面積之比一定。

    （1）噴嘴距對吸氣能力的影響
     從表1可以看出，噴嘴距的改變對其吸氣量的影響是較明顯的，氣水流量比隨著噴嘴距的增大而增大。說明當(dāng)噴嘴距增大時，就會有更多的空氣進(jìn)入接收室與水摻混從而使引氧機(jī)吸氣量增加。這一點(diǎn)與俄國學(xué)者索柯洛夫的論斷有所不同。
    （2）混合管長度對吸氣能力的影響
     從表2可以看出，應(yīng)存在一個最佳混合管長度使得吸氣能力最強(qiáng)。因?yàn)樯淞髟诨旌瞎芾镞M(jìn)行著斷面速度場、濃度場和溫度場的不斷均化過程，伴隨著這種均化過程，軸向靜壓力也在一定程度上逐漸恢復(fù)。如果混合管有足夠長度的話，那么在混合管的某一斷面處速度場會趨于穩(wěn)定，從而靜壓力也會恢復(fù)到最大值。在這一斷面之后，速度場不再發(fā)生變化，氣液混合流會以穩(wěn)定的紊流狀態(tài)運(yùn)動。由于摩擦阻力的存在，然后靜壓力會逐漸下降。因此，當(dāng)這一速度場趨于穩(wěn)定，靜壓力恢復(fù)到最大值的斷面相對應(yīng)的管長即為混合管最佳長度。如果混合管長度過長，會增加摩擦損失；相反混合管過短，則射流的吸氣能力得不到充分顯示的機(jī)會，吸氣量尚未達(dá)到其可能達(dá)到的最大值。
    （3）工作水箱的水深（出口背壓）對吸氣能力的影響
     從表3可以看出，隨著混合管出口背壓的增大，吸氣管的吸氣量逐漸減小，即吸氣量與出口背壓成反比。
     另外，在固定噴嘴距的條件下，當(dāng)背壓高于臨界值時，射流吸氣現(xiàn)象將不再發(fā)生。本試驗(yàn)在各參數(shù)都為較佳范圍內(nèi)，混合管直徑為Ф80mm時，改變泵功率并測得了相應(yīng)的引氧機(jī)停止吸氣時的臨界值，實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表4。   

     3.2  充氧混合設(shè)備充氧曝氣性能的測定
     3.2.1  實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)
     在對充氧曝氣性能測定時，在優(yōu)化各參數(shù)的基礎(chǔ)上，把引射器水平安裝方式改為垂直安裝方式，并把原來的接收室改為流線形漸變段，其他參數(shù)不變，如圖2所示。

                                    
     增加漸變段，可以減少水氣摩阻，使引射充氧更加充分。另外還增加了利用流體自控振蕩射流技術(shù)自行研制的多級自控射流振蕩器。一方面由于脈沖射流在水體中掃蕩剪切作用，加大了速度梯度，使氣泡尺寸變得更小，從而延長氣泡在水中停留的時間。另一方面由于輪流換向噴射，增加了水氣質(zhì)團(tuán)交替變換接觸的機(jī)率，加快了氣泡周圍液體的更新速率。這些都有利于氧轉(zhuǎn)移動力效率的提高。
     3.2.2  氧總轉(zhuǎn)移系數(shù)及氧動力效率的計算方法
     曝氣充氧過程屬于傳質(zhì)過程。氧為難溶于水的氣體，在氧由氣相向液相轉(zhuǎn)移過程中，阻力主要來自液膜，液膜內(nèi)氧傳遞微分方程式為：