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辑第卷第期水动力学研究与进展. ,.,
年月.,
斜板取水头部液固分离模型相似水力计算
胡正瑗
江西工业大学
铺耍
斜板取水头郭能重力分离液体中的固体颗粒,查趣流中取五则是一种自动除沙器。本文简述
了颗粒在斜板上的速度分解,隔层高度和沉降速度的关系式舁着重阐述了斜板取水头部模型相似水
力计算和校核方法,研究了原型和模型的水流泥沙构筑物之间的关系。可借以确定模型尺寸和其
它物理量,并附有计算实例, 为检验设计或工程改造提供了参考依据。
关■博:沙粒雷诺数,取水头部, 斜板, 佛罗德相似准则。
一
、原型水力计算概述
斜板取水头部根据重力分离液固两相流原理和浅层沉淀原理”,其沉淀效果为颗粒沉降速
度与沉淀面积函数。在沉淀流道中设斜板隔层, 大大增加了沉淀面积,则能以较高效率分离液体
中固体颗粒, 可用以取地面水除沙, 化工生产中液固分离达到增稠目的, 亦可用于吸取污水, 以
分离固体赖粒. 并借以减轻水处理构筑物的负担和减轻水泵、管道的磨损。在长江水系等南方河
流中取水相对黄河水系含沙量较小,在级配上小颗粒所占比例也较小, 因此凝聚作用组成颗粒
群体可能性较小, 一般可作为离散型自由沉降进行研究,且分离的沙排回河流而被天然河水冲
走, 即起自动除沙作用, 有可能不设排沙装置, 相当于改善了水源水质。
图为斜板隔层中水流和颗粒速度分解图。.为斜板长度, 为隔层问高度。’为水流上向
流速, 为颗粒上向流速, 为颗粒沉降速度
、为的分量.
. 日口
音
竺
式中: ——过水断面面积;
——浑水流量
,口。
本文于年月日收到图
一—
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由初始条件.’.。
此处和若采用线性关系,故可
,
则可得
丽
此式表明了斜板隔层高度与沉降速度的关系。由此亦可得到
——————旦————一
”啪吣
颗粒沉降速度根据沙粒雷诺数的范围可分别由斯托克斯公式颗粒在流体
中作层流相对运动、阿纶公式过菠流时的相对运动牛顿公式湍流时的相对运动计
算,但根据:堕为颗粒粒径的大小来选用计算公式,由于尚为未知,因此常是先
假定为某一流态来选用计算公式,然后按算匿的来检验是否与假定棺符,如果不符,则
需另行假定重复计算直至相符为止。为克服试算的不便,可用以下简易方法. 借助于图.
首先用斯托克斯公式计算口,即
“一/
,口
。。
. .
图不适合斯托克斯公式时的修正系数球形粒子
算出此时的雷诺数
: ——.
查图得修正系数,: ,卑
实际沉降速度, :
亦即丛川
一一
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当层流滞留区时,
根据式,可计算出能除去的最小粒径.
斜板取水头部颗粒分离水力计算步骤主要有:
. 有效过水断面各部尺寸计算:
过水断面面积
口
斜板隔层间高度和格数:职过水断面宽高比—. ’.即’.
,———
断面总净高√—,格数寺,’有意识取的
某一倍数. 断面净宽’一般取.
河流水流方向与宽度平行,为减少水流阻力,可在宽度两端作成半圆形