攪拌器的設(shè)計(jì)【畢業(yè)論文+CAD圖紙全套】

買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 摘 要 完成絮凝過程的絮凝池 (一般常稱反應(yīng)池 )，在凈水處理中占有重要的地位。天然水中的懸浮物質(zhì)及肢體物質(zhì)的粒徑非常細(xì)小。為去除這些物質(zhì)通常借助于混凝的手段，也就是說(shuō)在原水中加入適當(dāng)?shù)幕炷齽?，?jīng)過充分混和，使膠體穩(wěn)定性被壞 (脫穩(wěn)）并與混凝劑水介后的聚合物相吸附，使顆粒具有絮凝性能。而絮凝池的目的就是創(chuàng)造合適的水力條件使這種具有絮凝性能的顆粒在相互接觸中聚集，以形成較大的絮凝體 (絮粒 )。因此，絮凝池設(shè)計(jì)是否確當(dāng)，關(guān)系到絮凝的效果，而絮凝的效果又直接影響后續(xù)處理的沉淀效果。絮凝攪拌機(jī)是絮凝池機(jī)械攪拌的裝置，它主要 用于廢水處理的攪拌過程。本設(shè)計(jì)提到了絮凝池的設(shè)計(jì)，攪拌機(jī)的設(shè)計(jì)以及其工藝流程 。 關(guān)鍵詞： 絮凝池 混凝劑 沉淀效果 絮凝性能 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 1 in , in to by in be at an a is to to in or to a to is it is 文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 0 目錄 1 前 言 . 1 業(yè)設(shè)計(jì)課題的目的、意義、國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀 . 1 業(yè)設(shè)計(jì)課題的目的、意義 . 1 內(nèi)外污水處理的現(xiàn)狀 . 1 拌機(jī)在污水處理中的作用 . 2 拌機(jī)的發(fā)展概述 . 2 應(yīng)攪拌機(jī)的工作原理 . 2 凝的工作原理 . 3 處理中的攪拌設(shè)備 . 3 凝攪拌機(jī)的適應(yīng)條件和構(gòu)造 . 3 凝攪拌機(jī)的適應(yīng)條件 . 3 凝攪拌機(jī)的構(gòu)造 . 4 課題的設(shè)計(jì)思路 . 5 2 絮凝池的設(shè)計(jì) . 6 凝池的設(shè)計(jì)探討 . 6 凝的相似關(guān)系 . 7 設(shè)和設(shè)想 . 10 凝池的設(shè)計(jì)要求及結(jié)果 . 15 3 絮凝攪拌機(jī)的設(shè)計(jì) . 16 計(jì)原始數(shù)據(jù) . 16 計(jì)要點(diǎn) . 16 計(jì)計(jì)算數(shù)據(jù) . 16 葉的設(shè)計(jì) . 17 葉結(jié)構(gòu)尺寸確定 . 17 拌器轉(zhuǎn)速計(jì)算 . 17 拌功率計(jì)算 . 19 4 電動(dòng)機(jī)及減速器的選型 . 21 速器和電動(dòng)機(jī)的選型條件 . 21 動(dòng)機(jī)與減速器的選擇 . 21 拌軸的設(shè)計(jì)及其結(jié)果驗(yàn)證 . 23 與槳葉、聯(lián)軸器的連接 . 24 接形式 . 24 軸器與軸的連接 . 24 承的選型及軸的最終確定 . 24 5 支撐裝置設(shè)計(jì) . 25 拌機(jī)的支承部分 . 25 座 . 25 承裝置 . 26 下支撐座的設(shè)計(jì) . 26 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 1 承的選型 . 26 撐套的設(shè)計(jì) . 27 6 軸的密封 . 28 7 結(jié) 論 . 30 符號(hào)說(shuō)明 . 31 參考文獻(xiàn) . 32 謝 辭 . 33 附 件 . 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 外文翻譯 . 34 附錄： 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 1 1 前 言 業(yè)設(shè)計(jì)課題的目的、意義、國(guó)內(nèi)外 現(xiàn)狀 業(yè)設(shè)計(jì)課題的目的、意義 廢水處理中 反應(yīng)攪拌機(jī)的目的是 借助攪拌器的作用是使廢水中的膠體顆粒絮凝形成較大的顆粒，以利沉淀 ，以滿足水處理中水質(zhì)凈化的要求。本題目主要涉及水處理中絮凝工藝中反應(yīng)攪拌機(jī)的設(shè)備設(shè)計(jì)，主要解決的問題是 水處理中 該設(shè)備的設(shè)計(jì) ，包括：絮凝攪拌機(jī) 、電動(dòng)機(jī)及減速器的選型、支撐裝置設(shè)計(jì)、軸的密封設(shè)置、絮凝池的設(shè)計(jì) ，并畫出相應(yīng)的設(shè)備圖。 內(nèi)外 污水處理的 現(xiàn) 狀 我國(guó)污水處理事業(yè)的歷史始于 1921年，到改革開放的近二十年來(lái)取得了迅速的發(fā)展，但仍然滯后于城市發(fā)展的需要。 據(jù)統(tǒng)計(jì)，到 2000 年底，全國(guó)已建設(shè)城市污水處理廠 427座，其中二級(jí)處理廠 282 座。這些污水處理廠的建設(shè)，極大地提高了城市污水的處理水平，但處理量的增加仍遠(yuǎn)遠(yuǎn)滯后于污水排放量的增長(zhǎng)，我國(guó)的污水處理事業(yè)的實(shí)際情況是污水處理率低，很多老城區(qū)的排水管網(wǎng)甚至不成系統(tǒng)。 城市污水處理能力增長(zhǎng)緩慢和污水處理率低是造成我國(guó)水環(huán)境污染的主要原因，由此導(dǎo)致了水環(huán)境的持續(xù)惡化，并嚴(yán)重的制約了我國(guó)經(jīng)濟(jì)與社會(huì)的發(fā)展。我國(guó)城市污水處理能力增長(zhǎng)緩慢的主要原因可以歸結(jié)為：污水處理技術(shù)落后 ： 城市污水處理技術(shù)是城市污水處理設(shè)施能否高效運(yùn)轉(zhuǎn)的關(guān) 鍵 ， 就目前的發(fā)展?fàn)顩r來(lái)看，在中小城市污水處理方面，尚缺乏適合我國(guó)實(shí)際國(guó)情的污水處理技術(shù)和設(shè)備。因此，探索和發(fā)展適合我國(guó)國(guó)情的中小城市（鎮(zhèn)）污水處理工藝，掌握一批在中小城市（鎮(zhèn)）具有代表性的污染源的治理技術(shù)和城市污水處理技術(shù)，就勢(shì)在必行。 在過去的 30年中，美國(guó)通過建設(shè)污水處理廠，成功解決了來(lái)自城市和工業(yè)方面的點(diǎn)源污染問題，但在達(dá)到可以游泳和漁業(yè)用水的要求方面，仍然遇到了很多困難 。 由于現(xiàn)在的水污染大部分是來(lái)自分散的非點(diǎn)源，對(duì)于這些非點(diǎn)源污染，控制措施和相關(guān)費(fèi)用都具有很高的不確定性，今后城市在污水處理方面能夠或 應(yīng)該做到什么程度，目前正在進(jìn)行激烈買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 2 的爭(zhēng)論。合流制污水管網(wǎng)的老城市需要大量投資，來(lái)減少在雨季的污水溢流，而迅速發(fā)展的新興城市又臨著處理能力不足，導(dǎo)致生活污水管網(wǎng)溢流的問題。 拌機(jī) 在污水處理中的作用 拌機(jī)的發(fā)展概述 攪拌機(jī)的操作性能直接關(guān)系到產(chǎn)品的質(zhì)量、能耗和生產(chǎn)成本，工程界和學(xué)術(shù)界對(duì)攪拌混合都非常重視，進(jìn)行了大量的研究工作，取得了不少的研究成果。 攪拌器是化學(xué)工程和生物工程中最常見也是最重要的單元設(shè)備之一。目前，攪拌器的選型和內(nèi)構(gòu)件的設(shè)計(jì)在很大程度上依賴試驗(yàn)和經(jīng)驗(yàn)，對(duì)放大規(guī)模還缺 乏深入的認(rèn)識(shí)，對(duì)于能耗和生產(chǎn)成本只能在一定規(guī)模的生產(chǎn)裝置上對(duì)比后才能得出結(jié)論 ，由于對(duì)產(chǎn)品的回收率和質(zhì)量要求越來(lái)越高，對(duì)攪拌器的研究日趨深入， 已從早期對(duì)攪拌功率和混合時(shí)間的研究，20 世紀(jì) 80 年代對(duì)反應(yīng)釜內(nèi)的流體速度場(chǎng)分布的研究，進(jìn)入 20 世紀(jì) 90 年代以來(lái)的攪拌釜內(nèi)三維流場(chǎng)的數(shù)值模擬研究 。流場(chǎng)數(shù)值模擬必須在深入進(jìn)行流體力學(xué)研究的基礎(chǔ)上，綜合考慮流體流動(dòng)的三維性、隨機(jī)性、非線性和邊界條件不確定性。通過數(shù)值模擬不但可以 解決反應(yīng)器的放大機(jī)理，而且可以優(yōu)化設(shè)計(jì)開發(fā)新型高效攪拌器，使機(jī)械攪拌器的設(shè)計(jì)理論更加完善。 應(yīng)攪拌機(jī)的工作原理 對(duì)于不同的介質(zhì)，不同的化學(xué)反應(yīng)過程，要求攪拌裝置的結(jié)構(gòu)和攪拌速度不同，根據(jù)不同的場(chǎng)合一般分為以下幾種情況： 1、液 般采用低速攪拌就能足夠完成，這種場(chǎng)合常用漿葉式攪拌裝置。 2、液 種場(chǎng)合則需要強(qiáng)烈的上下翻滾，常用漿葉攪拌器，在釜體內(nèi)加 有一定形狀的擋板，或采用推進(jìn)式攪拌器。 3、反應(yīng)介質(zhì)里有少量的固體且不易沉降時(shí)可采用比較緩和的攪拌，反之當(dāng)反應(yīng)介質(zhì)或反應(yīng)過程的生成物中固體較多，且容易沉降時(shí)必須采用強(qiáng)烈的上下的翻動(dòng)的攪拌，這些攪拌均屬于固 在本人設(shè)計(jì)的課題中攪拌器中所攪拌的介質(zhì)是廢水，廢水處理中反應(yīng)攪拌機(jī)的目的是由電機(jī)作為驅(qū)動(dòng)裝置 ， 經(jīng)減速器聯(lián)軸器帶到直槳葉旋轉(zhuǎn)使膠體顆粒絮凝形成較大的顆粒，以利沉淀，以滿足水處理中水質(zhì)凈化的要求。 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 3 凝的工作原理 膠體的脫穩(wěn)階段是第一階段，絮凝是第二階段，而絮凝指膠體脫穩(wěn)以后結(jié)成大 顆粒絮體的階段。第一階段相當(dāng)于給水處理中加藥混合后的極短的一段時(shí)間，可能在一秒鐘內(nèi)，而絮凝則主要是在反應(yīng)設(shè)備中完成的。這是水處理中常用的方法。 其工作原理如圖 1 處理中的攪拌設(shè)備 水處理中的攪拌設(shè)備，分成溶藥攪拌 ， 混合攪拌，絮凝攪拌。澄清池?cái)嚢?，消化池?cái)嚢韬退聰嚢枇N類型。 絮凝 攪拌 是水處理的重要方法之一或基本單元操作之一，而且往往是必不可少的。它在生活飲用水、工業(yè)用水、工業(yè)廢水及生活污水的處理中都有廣泛的應(yīng)用，因而學(xué)習(xí)和研究絮凝 科學(xué)及其在水處理中的應(yīng)用具有十分重要的意義。 其中絮凝攪拌機(jī)分為：剛性連接攪拌機(jī)和彈性連接攪拌機(jī) 。 本設(shè)計(jì)主要討論的是剛性連接攪拌機(jī)。 剛性連接攪拌機(jī)由 ： 電動(dòng)機(jī) ， 減速器 ， 剛性聯(lián)軸器 ， 機(jī)座 。 軸承 ， 攪拌軸 ， 攪拌器 。 攪拌設(shè)備的工作部分，有攪拌器，攪拌軸和攪拌附件組成。 凝攪拌機(jī)的 適應(yīng)條件和 構(gòu)造 凝攪拌機(jī)的適應(yīng)條件 絮凝攪拌機(jī)用于給水排水主力中混凝過程中的絮凝階段。絮凝攪拌的作用是促使水中的膠體顆粒發(fā)生碰撞 ， 吸附并逐漸結(jié)成一定大小的帆花 ， 試絕大部分帆花截留在沉淀池內(nèi) 。 攪拌強(qiáng)度和攪拌時(shí) 間是決定絮凝效果的關(guān)鍵 。 絮凝池內(nèi)攪拌強(qiáng)度 (即攪拌速度梯度值G)應(yīng)遞減 ， 各檔攪拌器槳葉中心處的線速度依次逐漸減慢 ， 且要有足夠的攪拌時(shí)間來(lái)完成廢 水 投 藥 混 合 反 應(yīng) 沉淀分離 沉淀 慢速攪拌 急速攪拌 出水 絮凝劑 圖 1凝沉淀處理流程示意圖 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 4 絮凝過程 。 絮凝攪拌機(jī)可滿足絮凝規(guī)律的要求 ， 使絮凝過程中各段具有不同的攪拌強(qiáng)度 ， 可以適合水量和水溫的變化 ， 優(yōu)點(diǎn)是水頭損壞小 ， 池體結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單 ， 外加能量組合方便 。 絮凝攪拌機(jī)設(shè)置無(wú)級(jí)調(diào)速后可隨水量 ， 原水濁度和投藥量的變化而調(diào)整攪拌強(qiáng)度 ， 達(dá)到滿意的絮凝效果 ， 節(jié)約藥劑的用量。 絮凝攪拌機(jī)根據(jù)攪拌軸的安裝分式分為立式攪拌機(jī)和臥失攪拌機(jī)兩種 。 臥式絮凝攪拌機(jī)的槳板接近池底旋轉(zhuǎn) ， 一般絮凝 池不存在積泥問題。 凝攪拌機(jī)的構(gòu)造 立式攪拌機(jī)有工作部分 (垂直攪拌軸 ， 框式攪拌器 )， 支承部分 (軸承裝置 ， 機(jī)座 )和驅(qū)動(dòng)部分 (電動(dòng)機(jī) ， 擺線針輪減速機(jī) )組成 。 如圖 1 圖 1體攪拌機(jī)總體 結(jié)構(gòu) 圖 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 5 框式攪拌器分直槳葉 ， 斜槳葉和網(wǎng)槳葉三種 。 直槳葉是最常用的一種普通槳葉 ， 其結(jié)構(gòu)如圖 1 圖 1槳葉框式攪拌器 示意 圖 課題的設(shè)計(jì)思路 (1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 6 2 絮凝池的設(shè)計(jì) 凝池的設(shè)計(jì)探討 完成絮凝過程的絮凝池 (一般常稱反應(yīng)池 )，在凈水處理中占有重要的地位。天然水中的懸浮物質(zhì)及肢體物質(zhì)的粒徑非常細(xì)小。為去除這些物質(zhì)通常借助于混凝的手段，也就是說(shuō)在原水中加入適當(dāng)?shù)幕炷齽?，?jīng)過充分混和，使膠體穩(wěn)定性被壞 (脫穩(wěn)）并與混凝劑水介后的聚合物相吸附，使顆 粒具有絮凝性能。而絮凝池的目的就是創(chuàng)造合適的水力條件使這種具有絮凝性能的顆粒在相互接觸中聚集，以形成較大的絮凝體 (絮粒 )。因此，絮凝池設(shè)計(jì)是否確當(dāng)，關(guān)系到絮凝的效果，而絮凝的效果又直接影響后續(xù)處理的沉淀效果。 當(dāng)然，為了獲得良好的絮凝效果，混凝劑的合理選擇是重要的，但是也不能忽視絮凝池設(shè)計(jì)的重要性。在生產(chǎn)實(shí)踐中，不少水廠由于改進(jìn)了絮凝池的布置，從而提高了出水水質(zhì)，降低了藥耗，或者增加了制水能力。在混凝沉淀的設(shè)計(jì)中，也出現(xiàn)了寧可延長(zhǎng)一些反應(yīng)時(shí)間以縮短沉淀時(shí)間的看法。這些都說(shuō)明絮凝反應(yīng)在凈水處理中的重要作用。 近年來(lái)，由于高效能沉淀以及過濾裝置的出現(xiàn)，使水廠的平面布置 (包括構(gòu)筑物尺寸及占地面積 )大為縮小。相對(duì)來(lái)說(shuō)絮凝池所占比例就有所增加。例如，在原平流式沉淀池中，絮凝只占較小的體積。然而在斜管沉淀池中，絮凝部分的體積幾乎與沉淀部分的體積相仿。為此，國(guó)內(nèi)不少同志在這方面進(jìn)行著如何改進(jìn)絮凝構(gòu)筑物的研究，并提出了不少設(shè)想。對(duì)設(shè)計(jì)工作者來(lái)說(shuō)，亦迫切要求有一個(gè)科學(xué)的評(píng)價(jià)方法，以解決如何合理選擇絮凝形式的問題。 絮凝反應(yīng)是一個(gè)很復(fù)雜的過程，它不僅受絮凝池水力條件的控制，而且還與原水性質(zhì)、混凝劑品種和加藥量以及混和過程都有密切 關(guān)系。從目前國(guó)內(nèi)外的研究情況來(lái)看，尚沒有一個(gè)能定量地反映絮凝過程的完整數(shù)學(xué)模式，甚至作為定性分析，也還存在不少問題。這些情況就給具體設(shè)計(jì)工作者帶來(lái)很多困難。嚴(yán)格地說(shuō)，目前不少絮凝池的設(shè)計(jì)，僅是水力的驗(yàn)算，并沒有對(duì)絮凝過程作完整的分析。因此，往往出現(xiàn)即使原水的絮凝性質(zhì)很不相同，而其絮凝池的布置卻完全相同的情況。 根據(jù)規(guī)范或設(shè)計(jì)手冊(cè)規(guī)定的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)，進(jìn)行水力計(jì)算，是目前絮凝池設(shè)計(jì)中應(yīng)用最廣泛的方法。應(yīng)該說(shuō)它在大多數(shù)場(chǎng)合下是可行的，但并不一定是最優(yōu)的，況且，這些規(guī)定也只規(guī)定一些主要指標(biāo)，至于具體的布置還需由設(shè)計(jì)者確 定。例如，一般規(guī)定隔板絮凝池的買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 7 流速由 0 6米秒漸減至 0 2米秒。至于流速如何遞減，以及隔板轉(zhuǎn)折的布置和道數(shù)等等，都未作明確規(guī)定。因而盡管所用主要指標(biāo)完全相同，卻可設(shè)計(jì)成很不相同的布置形式，至于它們的效果差異則更難以鑒別。 為了探討絮凝池設(shè)計(jì)的合理方法，福建省凈水工藝試驗(yàn)組曾提出了應(yīng)用 “ 模型絮凝池 ” 的概念。其基本出發(fā)點(diǎn)就是認(rèn)為：合理的反應(yīng)速度應(yīng)符合流速漸變的原則，即反應(yīng)速度由大到小呈直線變化，且反應(yīng)池進(jìn)口流速應(yīng) 大于或者等于 1米秒。凡符合這二個(gè)條件的所謂 “ 模型絮凝池 ” 則被認(rèn)為是理想的絮凝池布置。 “ 模型絮 凝池 ” 作為探討整個(gè)絮凝過程變化規(guī)律的設(shè)想，是有其積極意義的。但是，要把 “ 模型絮凝池 ” 作為理想的絮凝形式，則尚缺乏足夠的依據(jù)。作為問題之一，它脫離了原水性質(zhì)的考慮。速度漸變?cè)瓌t應(yīng)對(duì)不同水質(zhì)條件有不同的要求，而不宜取作常量。譬如，對(duì)于原水顆粒濃度不足以及絮凝體不易破碎的情況，將較高流速區(qū)的反應(yīng)時(shí)間增加些，顯然是有好處的。反之，則應(yīng)增加較低流速區(qū)的比例。另外，隔板絮凝的轉(zhuǎn)折，從 “ 模型絮凝池 ” 的要求考慮，顯然是不符合要求的。但是實(shí)際上在絮凝的最初階段，它往往起到了促進(jìn)絮凝的效果。 “ 模型絮凝池 ” 用流速作為比較的相似關(guān) 系，與絮凝理論所采用的以速度梯度作為相似關(guān)系有所區(qū)別。隨著絮凝形式的不同，同樣的流速，其速度梯度可相差達(dá)數(shù)倍。因此關(guān)于 “ 模型絮凝池 ” 的設(shè)想尚有不少問題需要進(jìn)一步深入研究。 目前絮凝池設(shè)計(jì)中一個(gè)普遍問題就是沒有考慮進(jìn)入絮凝池的處理水水質(zhì)。眾所周知，良好的絮凝反應(yīng)必須具備二個(gè)條件，即具有充分絮凝能力的顆粒以及合適的反應(yīng)水力條件。實(shí)際上，它們就是絮凝過程中的 “ 內(nèi)因 ” 和 “ 外因 ” 。水力條件只有適合欲絮凝顆粒的絮凝要求時(shí)，才能促進(jìn)絮凝的進(jìn)行。反之則不僅不能促進(jìn)絮凝的進(jìn)行，甚至使已經(jīng)絮凝的顆粒破壞。因此作為具體的絮凝池設(shè) 計(jì)，就必須考慮到處理水的水質(zhì)條件。但是這卻是目前絮凝池設(shè)計(jì)中最薄弱的環(huán)節(jié)。 凝的相似關(guān)系 所謂合理設(shè)計(jì)，無(wú)非是從許多可供選擇的方案中，選定一種最能符合要求的方案。同樣，絮凝池的合理設(shè)計(jì)，就是要從諸多的絮凝形式，以及不同的指標(biāo)中，選擇一種最能適合具體絮凝條件而又切實(shí)可行的形式和指標(biāo)。鑒于目前的研究水平，僅用理論的方法還無(wú)法解答上述課題，因此還需借助于實(shí)驗(yàn)手段。實(shí)驗(yàn)的目的就是可以在較小規(guī)模下模擬實(shí)際的效果，以便對(duì)可供選擇的方案加以比較。和其它許多實(shí)驗(yàn)一樣，絮凝的實(shí)驗(yàn)也需要解決買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 8 一個(gè)模擬的相似問題 。也就是說(shuō)需要解決怎樣在較小規(guī)模的試驗(yàn)中，獲得與真實(shí)絮凝池同樣的絮凝結(jié)果。 對(duì)于絮凝反應(yīng)來(lái)說(shuō)，需待解決的相似關(guān)系主要有二個(gè)，即處理水的水質(zhì)條件和絮凝池的水力條件。關(guān)于水質(zhì)條件，一般采用真實(shí)水樣還是容易辦到的。例如選擇若干具有代表性處理對(duì)象的原水，加注適量混凝劑，并經(jīng)充分混和，即可供作絮凝的實(shí)驗(yàn)。至于水力條件，則不能依靠實(shí)際絮凝池來(lái)作試驗(yàn)。因設(shè)計(jì)的目的是要對(duì)多種方案進(jìn)行對(duì)比，而這在實(shí)際絮凝池中是難以完全實(shí)現(xiàn)的。為此，需要尋找合適的水力條件作模擬相似。對(duì)于水力條件，一般可以采用雷諾數(shù)或弗魯特?cái)?shù)相似，也可采用其它 相似準(zhǔn)則。至于采用何種相似方法則應(yīng)視研究對(duì)象而定。為此有必要就絮凝過程中水力條件的作用作一分析，以確定相似關(guān)系。 絮凝的目的是使細(xì)小顆粒彼此聚集。除了顆粒具有絮凝能力外，還必須創(chuàng)造顆粒彼此接觸，或者接近 (達(dá)到顆粒吸附的作用范圍以內(nèi) )的機(jī)會(huì)。否則，若保持顆粒間的相對(duì)位置不變，即使顆粒的絮凝性能極為良好，也無(wú)法聚集?？梢酝ㄟ^三個(gè)途徑，使顆粒達(dá)到彼此的接觸：水分子的熱力運(yùn)動(dòng)、顆粒的沉速差異和水體的流動(dòng)。 所謂熱力運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的顆粒碰撞，是由于水分子進(jìn)行的雜亂而沒有規(guī)則的運(yùn)動(dòng) (布朗運(yùn)動(dòng) )，不斷撞擊附近的膠體顆粒，使顆粒 也進(jìn)行著雜亂而沒有規(guī)則的運(yùn)動(dòng)，從而獲得了顆粒彼此碰撞的機(jī)會(huì)。這種接觸機(jī)會(huì)與溫度有關(guān)，而與液體的流動(dòng)無(wú)關(guān)。因而只要保持溫度和時(shí)間的因素相同，熱力運(yùn)動(dòng)造成的碰撞也是相同的。 至于沉速差異產(chǎn)生的顆粒碰撞，往往在沉淀池中有明顯的作用。然而在絮凝池中，由于其顆粒一般尚屬細(xì)小，沉速不大，可以說(shuō)差異所產(chǎn)生的碰撞作用在絮凝池中，不占統(tǒng)治地位可予忽略。 一般認(rèn)為在絮凝池中，對(duì)顆粒碰撞起主導(dǎo)作用的主要是水體的流動(dòng)，也就是由于水體流動(dòng)所產(chǎn)生的能量損耗而造成的。 一般關(guān)于水體流動(dòng)所產(chǎn)生的碰撞公式可表示為： J=2 (式中： J 單位時(shí)間單位體積內(nèi)顆粒接觸的機(jī)會(huì) 。 D 顆粒的有效粒徑； 單位 m。 N 單位體積內(nèi)的顆粒數(shù) 。 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 9 G 計(jì)算范圍內(nèi)的絕對(duì)平均速度梯度 ；單位 。 平均速度梯度值可用下式計(jì)算： G=(W/) 0。 5 (式中： W 單位體積單位時(shí)間所消耗的功； 單 位 液體的動(dòng)力粘滯系數(shù)。 一般認(rèn)為式 (1)只適用于層流，而大多數(shù)絮凝池的水源均屬紊流。對(duì)于紊流條件下顆粒的碰撞頻率， 出了如下公式 ： J=12d 3 0/) 0。 5 (式中： 系數(shù) 。 0 有效能量消耗率。 單位 比較式 (式 (除了系數(shù)差別外，主要是式 (用的功為有效能量，而式（ 采用計(jì)算的能量，兩者相差一個(gè)效率系數(shù)。而在實(shí)用上有效能量是 難以確定的，仍需用計(jì)算的能量來(lái)表示。 因此，無(wú)論是式 (式 (作為單位時(shí)間單位體積內(nèi)顆粒碰撞的因素都是顆粒的粒徑、濃度以及水流的速度梯度。實(shí)際上，這里包含了二個(gè)方面的內(nèi)容，即以顆粒的粒徑及濃度為代表的參與絮凝的水質(zhì)條件和以 于粒徑和濃度已由真實(shí)水樣來(lái)模擬，因而只要保持 論上即可得到同樣的顆粒碰撞條件。 但是應(yīng)該指出，顆粒的碰撞并不就是顆粒的聚集。對(duì)于不同絮凝能力的顆粒，在同樣碰撞次數(shù)時(shí)，應(yīng)該得到程度不同的聚集。也就是說(shuō)它們的有效聚集比例是各不相同的。但是， 如采用真實(shí)水樣作為絮凝的模擬，則這一因素同樣可在實(shí)驗(yàn)中獲得反映。 另外，在模擬絮凝水力條件時(shí)還需考慮一個(gè)重要的現(xiàn)象，即絮凝體的破碎，或絮凝體大小的限制條件。絮凝體所能承受的水流剪力是有限度的。隨著絮凝體的增大，相應(yīng)的抗剪能力會(huì)減弱。與水流共同運(yùn)動(dòng)的絮凝體，受到液體切應(yīng)力的作用。因此，當(dāng)液體的切應(yīng)力大于絮凝體的抗剪能力時(shí)，絮凝體將被破碎。因此在模擬絮凝反應(yīng)時(shí)，除了模擬顆粒碰撞而產(chǎn)生的聚集外，還需要模擬因液體的切應(yīng)力而產(chǎn)生的破碎。 眾所周知，液體的切應(yīng)力可由二部分組成，即粘滯阻力及混摻阻力。對(duì)于層流條件，切應(yīng)力 純由粘滯阻力產(chǎn)生。對(duì)于紊流條件，則主要由混摻阻力產(chǎn)生 (除邊界層附近外 )。這二種切應(yīng)力的大小都決定于液體的速度梯度。 在速度梯度 謂消耗的功，也就是指切應(yīng)力所做的功。因?yàn)橹挥星袘?yīng)力所做的買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 10 功是不可逆的，也就是由機(jī)械能轉(zhuǎn)化為熱能。 丹保憲仁教授在分析絮凝過程中，考慮到水流切應(yīng)力對(duì)絮粒的破碎影響，引入了顆粒最大成長(zhǎng)度 就是說(shuō) 形成最大粒徑的原始顆粒數(shù)。丹保教授通過試驗(yàn)得出，在原水水質(zhì)條件不變時(shí)， 有效能量消耗率 0 (或速度梯度 G)的函數(shù)。 通過對(duì)絮凝過程中一些 主要現(xiàn)象的分析，包括顆粒的碰撞，因碰撞產(chǎn)生的聚集、絮凝體尺寸的限制以及水流對(duì)絮凝體的剪切，我們得到了可用真實(shí)水樣模擬水質(zhì)特征以及用 采用 少在二方面是有用處的，一是可以把真實(shí)絮凝池的研究縮小到在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)進(jìn)行，也就是只要維持實(shí)驗(yàn)條件的 結(jié)果也應(yīng)相同。另一是可以用作不同絮凝形式的比較，也就是即使絮凝池的水流形態(tài)相差甚大，只要其過程的 (當(dāng)然還應(yīng)考慮不同絮凝池形式有效能量利用的差別 )效果也應(yīng)相同。 設(shè)和設(shè)想 作為研究的方法可以是微觀的，也可以是宏觀的。大多理論研究都以微粒作為對(duì)象。由于實(shí)際的原水是由不同顆粒所組成，不僅粒徑呈一定分布，而且其性質(zhì)也各不相同。對(duì)于水流條件來(lái)說(shuō)，同樣存在一個(gè)斷面內(nèi)的速度梯度各不相同?？赡茉谕粫r(shí)刻同一斷面上，既有顆粒的絮凝，又有顆粒的破碎。因此，采用微粒的分析方法，問題要復(fù)雜的多。甚至在很多情況下難以辦到。微觀現(xiàn)象的分析，可以幫助我們對(duì)問題的考慮 (如前節(jié)所作的那樣 )，但試驗(yàn)還應(yīng)以整個(gè)懸濁液在絮凝過程中的平均效果作代表。這樣，我們就不必去分析諸如顆粒大小的組成分布，斷面各點(diǎn)的速度梯度分 布以及絮凝顆粒的沉速分布等等。而分別用平均粒徑、平均速度梯度以及平均沉速來(lái)表示。 對(duì)于絮凝效果的評(píng)價(jià)，一般可以采用顆粒粒徑、顆粒沉速以及沉淀后濁度去除率等來(lái)表示。無(wú)論是顆粒粗徑的加大，沉速的加快以及沉淀后濁度去除率的增加都能反映絮凝效果的提高。在理論研究方面，一般以粒徑為指標(biāo)的居多。許多理論公式都與粒徑有關(guān)。對(duì)于后續(xù)處理的沉淀計(jì)算來(lái)說(shuō)，采用沉速的概念較為有利。因?yàn)槌恋沓卦O(shè)計(jì)希望提供反應(yīng)后的沉速數(shù)據(jù)。然而對(duì)于測(cè)定來(lái)說(shuō)，采用濁度指標(biāo)最為方便。實(shí)際上這三個(gè)指標(biāo)都是相互關(guān)聯(lián)的。沉淀后濁度去除率可以間接地表達(dá)懸濁液的 平均沉速。 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 11 為了探討方便起見，我們?cè)谘芯吭O(shè)想方案時(shí)，仍以平均沉速作為指標(biāo)；而作為實(shí)驗(yàn)的手段，則以沉淀后濁度去除率為指標(biāo)。 此外，我們還作了一個(gè)假設(shè)，就是由不同方式獲得相同絮凝效果的懸濁液，在其進(jìn)一步作絮凝反應(yīng)時(shí)，應(yīng)獲得同樣的結(jié)果，例如采用 的速度梯度反應(yīng) 到了懸濁液的平均沉速為 V，而用另一 反應(yīng) 間后也可得到平均沉速為 V，我們就認(rèn)為這二者效果相同，同時(shí)，盡管它們形成的條件各不相同，但在進(jìn)一步絮凝時(shí)，二者應(yīng)該獲得同等的絮凝條件。 根據(jù)以上對(duì)絮凝過程以及基本假設(shè)的分析，我們就可以進(jìn)而討論 絮凝池合理設(shè)計(jì)的設(shè)想方案。 如果把單位體積中顆粒所占的比例用 來(lái)表示，即： =N(/6)d 3 (則參照式 (式 (并假定顆粒的每一次碰撞均產(chǎn)生聚集，那么顆粒濃度的時(shí)間變化率就應(yīng)為： dN/ (式中： 和 ，即 將式 (分， 可得： N= (式中： N 絮凝時(shí)間為 單位 。 絮凝開始時(shí) (t 0)的顆粒總濃度 ；單位 。 假如絮凝過程中密度保持不變，即 固定，則上式可換算成粒徑的變化關(guān)系。即： d=b=() （ 式中： d 時(shí)間 t 時(shí)的顆粒粒徑 ；單位 m。 時(shí)間 t 0時(shí)的顆粒粒徑 ；單位 m。 也就是說(shuō) ， 如果顆粒的每次碰撞均屬有效，則其粒徑的增長(zhǎng) (或相應(yīng)沉速的增長(zhǎng) )理論上應(yīng)如圖 2徑 (或沉速 )隨時(shí)間呈指數(shù)關(guān)系增加 ， 其增長(zhǎng)的速率取決于 大增長(zhǎng)速率越快 ， 此當(dāng) 者顆粒濃度增加時(shí)，粒徑（或沉速）的增長(zhǎng)就迅速。 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 12 圖 2理論曲線圖 圖 2而，根據(jù)一般攪拌試驗(yàn)