長(zhǎng)柄濾頭水頭損失之單獨(dú)氣反沖洗模擬
水頭損失的定義是水流在運(yùn)動(dòng)過程中單位質(zhì)量液體的機(jī)械能的損失。長(zhǎng)柄濾頭性能的好壞,水平高度是否等高嚴(yán)重影響著直接影響著過濾程序的正常運(yùn)行。單獨(dú)氣反沖洗時(shí),長(zhǎng)柄濾頭對(duì)水頭損失應(yīng)該怎么計(jì)算呢?會(huì)造成什么影響?今天,嵩鑫濾材就拋磚引玉,向大家談?wù)剢为?dú)氣反沖洗時(shí)長(zhǎng)柄濾頭對(duì)水頭損失的模擬試驗(yàn)和測(cè)算。
模擬一個(gè)連通的等高測(cè)壓管,濾柱內(nèi)的水在氣反沖洗以前是靜止的。這時(shí)由于氣壓相同且無外力的因素,左側(cè)與右側(cè)側(cè)壓管內(nèi)的水位是相同的。我們開始從濾柱下部送入空氣,用氣進(jìn)行反沖洗來試驗(yàn)。這時(shí)會(huì)出硯左側(cè)測(cè)壓管里的水位低于右側(cè)測(cè)壓管的硯象。原因在哪里呢?這是由于在長(zhǎng)柄濾頭內(nèi)部氣液分部不均勻,液體的密度不同所導(dǎo)致的,使測(cè)壓管水頭差出現(xiàn)負(fù)值。出現(xiàn)這種情況時(shí),便不能盲目的用測(cè)壓管水頭差來表示水頭損失。
當(dāng)開始向?yàn)V柱下部送入空氣時(shí),空氣先聚集在隔板下并形成氣層,接著氣層不斷增厚,氣層下面的水面不斷下降,當(dāng)水面降至長(zhǎng)柄濾頭濾桿上的小孔時(shí),空氣開始經(jīng)小孔流入濾桿,并在小孔以上的濾桿中形成氣液混合物,這時(shí)可以觀察到左側(cè)測(cè)壓管中的水位突然下降,兩測(cè)壓管的水頭位出現(xiàn)負(fù)值。負(fù)值的大小應(yīng)該于濾頭內(nèi)空氣排開的水柱高度相當(dāng)。若空氣流量較小,當(dāng)流進(jìn)隔板下配氣室的氣城量與經(jīng)小孔流走的氣流量相等時(shí),水面便停止下降并穩(wěn)定于一定位置,形成一個(gè)穩(wěn)定的氣層厚度。若空氣流量很大.水面會(huì)一直下降到濾桿下部的縫隙處。這時(shí),空氣開使怪縫隙流入濾桿,并在縫隙以上的濾桿中形成氣水混合液。這時(shí)左側(cè)測(cè)壓管中的水位又一次突然下降,使測(cè)壓管水頭差的負(fù)值顯著增大。由此可見,當(dāng)空氣只經(jīng)小孔流入濾桿時(shí),水頭差負(fù)值基本上與空氣流量無關(guān);當(dāng)空氣經(jīng)縫隙流入濾桿時(shí),水頭差負(fù)值隨空氣流量增大而增大。
模擬結(jié)果顯示,長(zhǎng)柄濾頭左側(cè)測(cè)壓管水頭表示配氣室水的壓力,其值在氣反沖洗以前最大,氣反沖洗以后減小。所以,剛開始向配氣室送氣時(shí)需要克服的壓力最大,為最不利情況。因此,單獨(dú)用氣反沖洗時(shí),送入濾池底部配氣室的空氣壓力,只要不小于水靜壓力就可以了。為了濾池下部配氣室內(nèi)分布空氣,要求氣層有一定的厚度。事實(shí)上,氣層厚度與空氣流經(jīng)小孔的水頭損失有關(guān)。當(dāng)水面處于穩(wěn)定高度,這時(shí)小孔外面的空氣壓力與水面上的壓力相同。由于小孔內(nèi)外水體相連,根楊連通管原理,小孔內(nèi)外空氣壓力差應(yīng)等于小孔與水面的標(biāo)高H,這正是空氣流經(jīng)小孔的水頭損失。
由此可見,當(dāng)小孔流速較小時(shí),兩者近似直線關(guān)系;當(dāng)小孔流速較大時(shí),兩者成拋物線關(guān)系。當(dāng)送入的空氣流量很大時(shí),水面將降至長(zhǎng)柄濾頭下部的縫隙處,由于縫隙面積很大,能使大量空氣流進(jìn)濾桿,所以縫隙能對(duì)氣層厚度起控制作用。這時(shí),濾桿縫隙至小孔為氣水混合液充滿,其密度小于水,故小孔與水面的標(biāo)高差將不再能表示水頭損失。
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