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潛水攪拌機是生物法污水處理中一項重要的污水處理工藝,在日常生產(chǎn)中受到廣泛關注和應用。在污水處理過程中,常用的耗能設備有風機,水泵和潛水攪拌機,潛水攪拌機是其中一種重要的污水處理設備,其工作原理是通過攪拌污水使活性污泥與污水充分發(fā)生生化反應,阻止生物池內(nèi)活性污泥沉積現(xiàn)象出現(xiàn),而潛水攪拌機的葉輪性能直接影響水質達標與否。目前國內(nèi)學者對于潛水攪拌機葉輪的研究于葉輪葉片數(shù)、葉輪直徑等外型特征方面,關于潛水攪拌機葉輪葉片翼型方面的研究鮮有成果,與此同時,國內(nèi)尚缺乏一套比較有效的潛水攪拌機葉輪葉片的水力設計方法。因此,對潛水攪拌機葉輪葉片翼型以及水力設計方法進行深入的研究在潛水攪拌機的結構設計和優(yōu)化的應用發(fā)揮著重要作用,并為污水處理行業(yè)提供了扎實的理論基礎和節(jié)能動力。

適用范圍

攪拌機可在下列條件下正常連續(xù)運行：

1. 介質溫度不超過40℃

2. 介質的PH值在5~9之間

3. 液體密度不超過1150kg/m3

4. 長期潛水運行，潛水深度一般不超過20m

性能特點

1. QJB型攪拌機結構緊湊、操作維護簡單、安裝檢修方便、使用壽命長。

2. 葉輪具有的水力設計結構，工作效率高，后掠式葉片具有自潔功能可防雜物纏繞、堵塞。

3. 與曝氣系統(tǒng)混合使用可使能耗大幅度降低，充氧量明顯提高，有效防止沉淀。

4. 電機繞組絕緣等級為F級，防護等級為IP68，選用進口軸承和電機防凝露裝置

5. 兩道機械密封，材質為碳化鎢，所有緊固件均為不銹鋼材質

本文研究內(nèi)容和成果具體如下:

1.建立多面體網(wǎng)格與棱柱層網(wǎng)格結合的網(wǎng)格模型。在標準k-ε湍流模型的基礎上,對潛水攪拌機進行了定常數(shù)值模擬,并通過推力試驗驗證數(shù)值模擬方法的正確性。以此得到了潛水攪拌機的數(shù)值計算方法,為本文的研究奠定基礎。

2.提出利用軸流泵的水力設計方法—流線法對潛水攪拌機葉輪進行設計,并以此設計得到一款初始潛水攪拌機葉輪的三維水力模型,基于CFD研究方法和標準環(huán)形檢驗池對其攪拌效果和在軸流泵安裝形式下的外特性進行了研究,結果表明,攪拌效果尚佳,但仍需優(yōu)化。

3.提出了將軸流泵設計中速度環(huán)量分布優(yōu)化方法應用到潛水攪拌機葉輪的翼型優(yōu)化當中,并得到了環(huán)量分布和葉翼型進出口安放角的關系。

4.基于速度環(huán)量分布優(yōu)化設計方法,對初始潛水攪拌機葉輪水力模型的翼型進行優(yōu)化,得到了一系列的進出口安放角不同的三維水力模型,并基于CFD研究方法和標準環(huán)形檢驗池,對其進行數(shù)值計算,統(tǒng)計環(huán)量分布以及各個水力參數(shù),終得到攪拌效果佳情況下的環(huán)量分布曲線。5.基于優(yōu)環(huán)量分布曲線,對已有的潛水攪拌機葉輪進行了優(yōu)化設計,據(jù)CFD后處理結果顯示,經(jīng)過優(yōu)化后的已有的潛水攪拌機的攪拌變強,驗證了該速度環(huán)量分布曲線的準確性。