[發明專利]一種基于量綱分析的曝氣機性能預測方法

有效

• 申請號: 201710319363.5
• 申請日: 2017-05-09
• 公開（公告）號: CN107194046B
• 公開（公告）日: 2020-06-09
• 發明（設計）人: 董亮;明加意;劉厚林;談明高;王勇;王凱;劉嘉偉;張景
• 申請（專利權）人: 江蘇大學
• 主分類號: G06F30/17
• 分類號: G06F30/17;G06F119/14;C02F7/00
• 代理公司: 暫無信息
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本發明屬于流體、環保設備領域，提出了一種通過量綱分析來獲取縮比曝氣機樣機與原型曝氣機曝氣性能關系的方法。通過測量得到實際曝氣機曝氣區域水池的具體規格尺寸，按比例縮小曝氣水池與曝氣機，制作曝氣池和曝氣機樣機，試驗測量曝氣機樣機在不同轉速下的曝氣性能參數，繪制吸收數與弗勞德數(Y?Fr)、動力效率數與弗勞德數(SAE*?Fr)的曲線，再根據原型曝氣機的實際運行情況計算其實際運行時的弗勞德數，最后對照樣機的Y?Fr曲線和SAE*?Fr曲線換算出原型機的曝氣性能指標：標準充氧能力SOTR和標準動力效率SAE。采用此方法不僅能夠快速準確地測量實際運行時曝氣機的曝氣性能參數，還能夠預測轉速變化時曝氣機的曝氣性能。

技術領域

本發明屬于流體、環保設備領域，涉及一種曝氣機曝氣性能的測量方法，特別是涉及一種基于量綱分析的曝氣機曝氣性能測量方法。

背景技術

污水處理是對污水進行凈化，使其達到某一水體或再次使用的水質要求的過程，曝氣機是一種新型污水處理設備，通過部分浸入液面旋轉的葉輪將污水高速甩向空中使之形成與空氣大面積接觸的水躍以裹進空氣，同時使池內液體做圓周與上下循環的復合流動，進而對周圍水體進行曝氣充氧和混合攪拌，在各種形式的曝氣池中得到廣泛應用。

污水處理廠日常運行費用主要包括電能能耗、材料成本(藥品、維修用備品備件等)、人工費用和設備維護維修費用等，其中電耗占85％～95％以上，而污水處理中曝氣所耗的電量約為總電耗的55％～65％。因此污水處理廠曝氣設備的選擇與日常運行調控對運行費用起到相當重要的作用。曝氣機是常用的曝氣設備，運行在一個開放的系統中，其曝氣性能受曝氣池池型、池內液體的液位高度、葉輪轉速等因素的影響很大，而現行曝氣機樣本中的性能指標都是在池型、液位高度、葉輪轉速確定的情況下給出的，這就使得污水處理廠在不能準確知道曝氣機實際曝氣性能的情況下，退而求其次地選取大尺寸大功率的曝氣機或者增加污水在曝氣池中的停留時間，造成電能的浪費。理論上可以通過制作曝氣池，實地測量得出曝氣機在不同池型、不同液位、不同轉速下的實際曝氣性能，可這樣又勢必會造成工廠測試成本的增加，很難滿足工業生產的需求。

為解決上述問題，非常有必要研制一種能夠方便精準地測量曝氣機實際曝氣性能的測試方法，而其相關技術，目前國內外還未見報道。

發明內容

針對現有技術存在的問題，本發明的目的在于提供一種簡單、高效，通過量綱分析準確確定縮比樣機與原型表面曝氣機在不同池型、不同液位、不同轉速下曝氣性能關系的方法，以解決以原型機來做試驗帶來工廠測試成本增加的問題。

為實現上述目的，本發明提供了一種通過量綱分析建立縮比模型樣機特性曲線，然后換算得出原型機曝氣性能的方法，該方法包括以下步驟：

步驟(1)：實測曝氣池外形尺寸、實際運行時的液位高度及可供選擇的不同結構型式曝氣機的尺寸，按照幾何相似原理，將曝氣池、曝氣機按原模型縮小1-5倍，制作縮比曝氣機樣機。

步驟(2)：保持縮放前后曝氣池液位高度H與曝氣機葉輪直徑d_a的比值、曝氣機在曝氣池的相對位置不變。采用間歇非穩態法的試驗方法，通過調節轉速n測量得到縮比曝氣機模型在不同轉速下的標準充氧能力SOTR和標準動力效率SAE。

步驟(3)：將縮比曝氣機的轉速n、葉輪直徑d_a及相應轉速下的標準充氧能力SOTR、標準動力效率SAE轉化為無量綱變量，繪制縮比曝氣機吸收數與弗勞德數(Y-Fr)、動力效率數與弗勞德數(SAE*-Fr)的曲線，并采用回歸分析法分別得到Y-Fr曲線和SAE*-Fr曲線的擬合函數f_Y和f_SAE*。