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文档信息
污水排海扩散器优化设计
目录
1公式建立
2计算框图
3数学模型验证
5结论
1韦鹤平
2徐正凡等.水力学.北京高等出版社 1986
3张永良等.污水海洋处置技术指南.北京环境出版社 199. . .
正文
摘要结合上海市污水治理二期工程介绍排海工程中扩散器水力的新通过控制扩散器三通及喷头局部阻力系数使各上升管出流量不均匀分配数学模型计算结果与物理模型实测值非常吻合
关键字污水排海扩散器非均匀分配数模计算
上海市污水治理二期工程是我国迄今为止最大的污水治理工程建设此项工程的主要目的是为了减缓黄浦江上游水质污染。该工程设计旱流污水量为170× t/d污水经预处理后排入长江口白龙港流域。
排放口初步设计方案利用管径4 200 mm放流管将170× t/d污水通过m长的扩散器潜没多孔均匀排入白龙港水域排放口水域5年一遇设计水位为m最低水位- m上升管喷口顶部高程为-- m。在白龙港排放口位置、放流管长度、扩散器长度及水深、水文等外界环境条件都已确定的条件下为了充分利用排放口的水流条件和环境水体的稀释能力提高近区初始稀释度要对初步设计方案进行优化将扩散器多根上升管(见图1)流量不均匀分配 即近岸上升管分配以较少的污水量离岸上升管分配以较多的污水量且使水头损失合理。通过多方案多工况的数值模拟得到扩散器最佳形式。
1公式建立
建立扩散管0-0断面与第i根上升管的伯努利方程(见图1)
式中 Qi ---扩散管内流量?
? di ---上升管直径?
? qi ---上升管流量?
? ai---上升管面积?
? D ---扩散管直径?
? A ---扩散管面积?
? L ---两上升管之间的扩散管长?
? l ---上升管长?
ζ i i为扩散管水流进入上升管的阻力系数 即三通阻力系数是通过物理模型试验获得的[1] 三通的局阻为ζ i i乘扩散管流速水头 即
ΔH三通=ζ i i×(v扩散器2/2g)
ζ i为喷头淹没流阻力系数喷头的局阻为ζ i乘上升管流速水头 即
由于已知三通及喷头的局部阻力系数进行扩散器的水力模型计算时先假定第一根上升管的出流量根据方程组(3)算出各个上升管的出流量如果算出的上升管总流量与实际流量不符合则对第一根上升管的出流量按一定重新假定再重新进行计算直到算出总流量与实际总流量误差在一定范围以内。
2计算框图
由上述数学模型推导根据公式(3)编制计算程序其计算框图如图2。
3数学模型验证
利用物理模型试验数据对数学模型进行验证其中实测各上升管流量、水头损失以及计算各上升管流量、水头损失如图3所示。
由图3可以看出各上升管出流量呈不均匀分配 即近岸上升管出流量小远岸上升管出流量大数学模型计算值与实测值非常吻合两者误差在10以内说明数学模型的计算结果是可信的可以用于扩散器水力计算。 4优化设计方案之一
扩散器直径为的上升管共11根每只喷头分别设喷口
8mm×290mm(1排)三只、 16mm×250 mm(2排)四只以及16 mm×270mm(2排)四只结果如图4所示。
5结论
①通过控制扩散器三通及喷头局部阻力系数可以达到各上升管不均匀出流流量分配格局可以通过改变喷头喷口个数以及喷头喷口孔径作有效的控制在上升管管径不变的情况下改变喷头形式是控制上升管流量有效和可行的喷口孔径越小、喷口个数越少相应上升管出流量越小。
②利用物理模型对数学模型进行验证发现计算值与实测值吻合。在大部分情况下计算的上升管出流量与实测的上升管出流量误差在10以内有的甚至达到5左右 即数学模型是可靠的。
③优化设计方案实现了上升管流量不均匀分配水头损失、喷头射流速度、扩散器内水力条件与原设计基本上一致即防止海水入侵的条件基本相似。
1韦鹤平赵毅山等.上海市污水治理二期工程优化扩散器工程参数报告.上海 同济大学环境学院 1998?
2徐正凡等.水力学.北京高等出版社 1986
3张永良等.污水海洋处置技术指南.北京环境出版社 1996?
4 Don J Word et al. Modeling pipe networks dominated by ofHydraulic Engineering 1993 119(8)
5 Richard L Stockstill et al. Hydraulic calculation forflow in lock of Hydraulic Engineering 1991 117(8)
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