收藏本站
《华中科技大学》 2006年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

真空排污系统输送机理及系统优化研究

段金明  
【摘要】: 真空排污是一种具广泛运用潜力的工程技术。目前,国内外对真空排污系统的设计计算原理及方法研究还有待深入,国内尚无真空排污系统的设计规范或标准。论文对真空排污管网中空气-污水多相流压力损失计算模型、真空排污系统输送能力以及真空排污系统参数设计计算方法进行了深入的研究,同时对真空排污技术规范展开了探讨,旨在提高真空排污系统的可靠性和经济性。 分析了污水流变特性及污水在管网中输送过程,将管中复杂的气液固三相流简化为两种类型气液两相流:(a)空气-污水牛顿流体气液两相流;(b)空气-污水非牛顿流体气液两相流。以此为基础,重点研究了真空排污管网中空气-污水牛顿流体气液两相流的压力损失模型。基于分相模型和Lockhart-Martinelli公式理论导出了真空排污管路摩擦压力损失计算模型,该模型反映出真空排污管路摩擦损失随着污水流量的增大而成1.75幂指数方倍增加,随着管径的增大而成4.75幂次方减少。与传统计算模型相比,本文所建立的摩擦压力损失计算模型计算结果更接近实验结果。 基于上述已建立的摩擦损失计算模型,确定了污水最大设计流量与管径的对应关系;基于两相流理论中的回流条件导出了不同管径下使污水提升的最小气流速度约为20~45m/s;在运用上述已建立的摩擦损失计算模型及借鉴国外相关资料的基础上,分析了污水流量、气液比、真空度、压力损失、管径等参数间关系,并探讨了真空泵站集水能力与真空泵动力的关系以及最大收集半径问题。在地势平坦的条件下,真空排污管道系统理论上最大服务半径可达2800~4500米。在实际工程中,管道因爬坡增加提升损失,收集半径会相应减小。一般情况下,一个中心真空泵站的收集半径按2500米考虑。为了增大污水收集半径,本文还对管道系统布设、系统真空度及气液比选择等措施进行了分析。 应用本文已建立的管道摩擦压力损失计算模型、管网关联矩阵和改进的遗传算法建立了大中型真空排污管网的优化设计计算方法,并建立和完善了真空站相关参数的设计计算方法。 其一,为了提高管网计算的精度和速度,基于本文已建立的摩擦阻力损失计算模型及管网关联矩阵构建了各管段的设计流量、压力损失及节点真空度等水力参数计算方程组的表示式。 其二,建立了一个以管网工程造价为目标函数和以各节点真空度要求、节点流量平衡条件等为约束条件的管径优选的数学模型。同时,为了更准确、快速地求解此数学模型,本文对基本遗传算法的编码、选择算子、交叉算子、变异算子以及部分参数的设置采取改进措施,设计了改进的遗传算法。在上述工作基础上给出了真空排污管网优化设计计算的具体步骤。 其三,根据气体质量守恒方程导出了储能罐容积计算式,储能罐最小容积不仅取决于真空站工作压力范围及其维持时间,还取决于污水收集罐和管网的容积。同时根据3类常用真空泵的优缺点、污水收集罐所需真空度和管线最大压力损失值,确定了真空泵选型方法:当管线最大压力损失小于4米高水柱时,选用水环式真空泵,当管线的最大压力损失大于4米水柱时,选择滑阀型式真空泵、旋转片式真空泵等具有更高真空度的真空泵;然后根据真空泵抽气量选择真空泵型号,并由真空泵的抽气时间校核真空泵抽气量和储能罐容积是否保证真空泵工作时间在1~3分钟。 其四,以一个2000户社区的真空排污系统的设计计算为例,在管长、设计人数、提升级数、提升高度等参数相同的条件下,分别运用了优化设计计算方法和传统设计计算方法对各管段的设计流量、管径、压力损失和节点真空度进行计算,并将管网计算结果分别运用于真空泵、排污泵、真空储能罐、污水储能罐的选型及相关参数设计之中,结果表明了:比传统设计计算方法相比,本文优化设计计算方法能获得一组直接以市场规格管径表示的较优管径组合方案以及选用更小容量、更小功率的真空泵,既可满足系统可靠性要求,又可降低系统的建设成本和运行成本。此外,对某市铁路站场真空式地面排污系统和某市中心人民医院室内真空排污系统分别进行了设计。 在上述工作的基础上,并消化、整理国外相关资料以及结合科研组的研究,编写了《真空排污系统设计规范》(草稿)(作为论文的附录B),基本涵盖了对系统设计的总体要求及有关气液动力学设计、真空管网设计、真空站设计、污水真空收集阀井设计、管网压力检测系统设计以及真空排污系统安装、测试和校验等内容。
【学位授予单位】:华中科技大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2006
【分类号】:X70

【引证文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 郑凯;何嘉城;;高电压机组自动化实施方案[J];农村经济与科技;2017年02期
2 孙鉴非;孙欢庆;喻文韬;李庆南;柴焱;;基于机电综合的民用飞机水废水系统构架建模初步分析[J];科技视界;2016年14期
3 朱翀;雷美玲;张雪苹;;民用飞机废水处理系统流动性能仿真研究[J];航空计算技术;2015年06期
4 陈嫣;邹伟国;王磊磊;;室外污水负压抽吸技术在水乡城镇的应用[J];给水排水;2013年04期
5 易莹;周艳伟;孔伟;张堃;薛海英;;广州市某工业园生活区真空排水系统设计计算[J];真空;2013年02期
6 闫凯;邱慧;黎宁;朱金川;;在线型双泵真空机组电控系统研发与评测[J];流体机械;2012年07期
7 钱晨;刘艳臣;汪诚文;;真空排水系统动力学特征及其优化设计方法[J];中国给水排水;2012年03期
8 闫凯;曾凤柳;邱慧;;真空卫生排污系统项目实施关键节点控制[J];铁路节能环保与安全卫生;2011年04期
9 李剑波;;真空排水系统的原理、方法及应用[J];净水技术;2011年03期
10 张贺磊;吴慧祥;;飞机废水系统仿真计算方法及程序[J];江苏航空;2010年S2期
中国重要会议论文全文数据库 前2条
1 陈嫣;邹伟国;王磊磊;;新型室外污水负压抽吸技术在水乡城镇的应用研究[A];全国给水排水技术信息网41届技术交流会论文集[C];2013年
2 陈嫣;;适用于小城镇的污水收集技术探讨[A];2011全国给水排水技术信息网年会暨技术交流会论文集[C];2011年
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 李旻;真空排水系统建模及仿真的研究[D];华中科技大学;2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前4条
1 孙洁;我国室内真空排水系统关键参数计算方法研究[D];北京建筑大学;2014年
2 冯斌;真空排污控制系统设计及防堵措施研究[D];华中科技大学;2011年
3 温兴锁;真空排水系统水力参数及关键设计的研究[D];华中科技大学;2011年
4 余子成;真空排污系统界面阀及排污方式研究[D];华中科技大学;2009年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 吴荣华;张承虎;孙德兴;;城市污水类非牛顿幂律湍流流动特性研究[J];水动力学研究与进展(A辑);2005年06期
2 左光应;浅谈室外真空排水系统[J];工程设计与建设;2005年03期
3 包虹,徐凤;上海国际赛车场排水系统设计[J];给水排水;2005年05期
4 杨云龙,张计宏,陈启斌;排水管网常用管材技术经济比较[J];科技情报开发与经济;2004年01期
5 周敬宣,王方明,李艳萍;粪便真空输送管网与真空站参数的研究与设计[J];给水排水;2002年05期
6 赵志勇,王树立,彭杰;气液两相段塞流中双流体模型的分析[J];管道技术与设备;2001年01期
7 周敬宣,郑慧明;真空下水道排污系统的研究[J];给水排水;1999年11期
8 刘磊,王跃社,周芳德;气液两相流压力波传播速度研究[J];应用力学学报;1999年03期
9 段常贵,徐彦峰,吴继臣,展长虹;遗传算法在煤气管径优化中的应用研究[J];煤气与热力;1999年02期
10 周敬宣,叶林,李艳萍;真空下水管道系统[J];中国给水排水;1998年01期
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 陶金;陈弘;薛涛;俞诚;王晨;;雨污入廊关键技术探讨[J];北京测绘;2018年04期
2 范翔;武迪;韩宝平;郑文禹;李张卿;李宁;张文伟;;综合管廊内排水对象分析及排水系统的选择[J];给水排水;2018年02期
3 闫铁;屈俊波;孙晓峰;陈烨;潘一;;控压钻井回压压力波在井筒中传播的速度和时间规律[J];天然气工业;2017年11期
4 孙洁;;我国室内真空排水系统流量计算方法的若干问题[J];给水排水;2017年11期
5 邵佳;单立军;;真空排污系统的选型分析[J];能源与节能;2017年05期
6 苏洪涛;程涛;汪齐;刘玉萍;;综合管廊对排水管网设计的影响[J];市政技术;2016年04期
7 王勇;杨启容;吴荣华;;污水换热器胶球在线除垢技术研究[J];节能技术;2016年02期
8 陈大伟;王裴;蔚喜军;孙海权;马东军;;稠密可压缩气粒两相流动中的等熵声速计算建模及物理规律[J];物理学报;2016年09期
9 史爽;敬加强;孔祥伟;;大跨越管道油气混输压力波速及响应特性研究[J];应用数学和力学;2016年03期
10 孔祥伟;林元华;何龙;邱伊婕;;一种考虑虚拟质量力的两相压力波速经验模型[J];力学季刊;2015年04期
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 李旻;张向阳;王恩洁;范彬;;真空水力输送管道的数值模拟研究[J];真空;2015年02期
2 肖世旭;;民用飞机真空式马桶污水处理系统介绍[J];科技信息;2013年16期
3 邹同华;马淑媛;;水泵变频能耗的试验研究[J];流体机械;2011年10期
4 周建斌;;机电综合控制对民机水系统设计的影响[J];航空工程进展;2011年02期
5 裴蓓;仇宝云;申剑;黄根;;贯流泵机组结构形式与关键部件比较分析[J];流体机械;2011年04期
6 沈兵;李栋林;;真空排污系统的推广与工程质量问题的分析控制[J];安装;2010年08期
7 崔志国;邵迎旭;费志华;迟刚强;于晓;;烟台文化中心室内真空排水系统设计[J];给水排水;2010年05期
8 路兰卿;任宏杰;李喜;;固定式真空绝热低温容器的支撑结构[J];压力容器;2010年01期
9 吕伟娅;方玉妹;陈才华;姚文红;;江南水乡古镇区生活污水收集与管道敷设问题探讨[J];给水排水;2010年01期
10 马广智;林盛;牛晨蕾;黄儒强;陈孔亮;;广东省家庭厨房垃圾现状的调查及处理对策的初步分析[J];现代食品科技;2009年12期
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 段金明;真空排污系统输送机理及系统优化研究[D];华中科技大学;2006年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 尹户生;真空排水系统新型界面阀的研究[D];华中科技大学;2012年
2 靳军涛;真空排水技术在老城区滨河带截污工程中的应用研究[D];清华大学;2011年
3 岑洪金;广州珠江新城西塔给水排水设计[D];华南理工大学;2011年
4 陈丽琴;真空排水在排水系统中的设计理论研究[D];重庆大学;2011年
5 温兴锁;真空排水系统水力参数及关键设计的研究[D];华中科技大学;2011年
6 马燕飞;广州白云国际会议中心给水排水设计[D];华南理工大学;2010年
7 荆纬;船舶生活污水处理系统优选方法的研究与应用[D];大连海事大学;2010年
8 余子成;真空排污系统界面阀及排污方式研究[D];华中科技大学;2009年
9 苏丹;区域水资源优化配置及可持续利用能力评价研究[D];西安理工大学;2009年
10 潘前锋;基于PLC控制的真空厕所系统及运行三维可视化仿真[D];华中科技大学;2008年
【二级引证文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 索绪洲;;优化最大功率跟踪法在光伏水泵中的应用[J];太阳能;2017年12期
2 孙洁;;我国室内真空排水系统流量计算方法的若干问题[J];给水排水;2017年11期
3 洪阳;;关于磁泥废水处理系统的相关探讨[J];智能城市;2017年10期
4 吴婷;贾伟;韩玲;余群力;李侠;张春晖;;骨素真空浓缩设备中关键辅件的优化设计[J];轻工机械;2017年02期
5 陈方明;黄新生;谢方鹏;;复杂水文地质条件排水系统的优化与探索[J];内蒙古煤炭经济;2016年15期
6 李旻;徐江;苏珊珊;范彬;;室外真空排水技术在我国应用与发展的若干问题[J];中国给水排水;2015年16期
7 王伟;李文强;李彦;陈喜;辛越峰;;基于理想解-裁剪法的水面油污清洁器设计[J];工程设计学报;2014年04期
8 李旻;缪锋;杨文元;范彬;;常熟市宝岩社区真空排导工程设计研究[J];中国给水排水;2014年14期
9 尹立新;高战争;薛国强;任国俊;;真空排污系统在城区生态改造中的应用[J];绿色科技;2013年12期
10 谈明高;崔建保;刘厚林;吴贤芳;徐欢;;太阳能水泵系统的研究现状与趋势[J];流体机械;2013年07期
中国硕士学位论文全文数据库 前3条
1 孙洁;我国室内真空排水系统关键参数计算方法研究[D];北京建筑大学;2014年
2 尹户生;真空排水系统新型界面阀的研究[D];华中科技大学;2012年
3 温兴锁;真空排水系统水力参数及关键设计的研究[D];华中科技大学;2011年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 吴荣华,孙德兴,张成虎,马光兴;热泵冷热源城市原生污水的流动阻塞与换热特性[J];暖通空调;2005年02期
2 李劲,李鸥;浅谈住宅小区室外虹吸排水系统[J];给水排水;2004年01期
3 赵庆波,单葆国;世界能源需求现状及展望[J];中国能源;2002年02期
4 黄金池,万兆惠;高含沙水流二维数值模拟[J];水动力学研究与进展(A辑);2001年01期
5 郑永刚,谢翠丽;非牛顿流体在圆管中分层流动及减阻规律[J];水动力学研究与进展(A辑);2000年03期
6 同登科,王瑞和;分形油藏非牛顿幂律流的精确解及动态特征[J];水动力学研究与进展(A辑);2000年03期
7 周敬宣,郑慧明;真空下水道排污系统的研究[J];给水排水;1999年11期
8 刘存芳,赵新明,刘爱珍;二平行流之间幂率流体层流剪切流动的数学模型[J];水动力学研究与进展(A辑);1999年03期
9 龙惟定;试论我国暖通空调业的可持续发展[J];暖通空调;1999年03期
10 周敬宣,叶林,李艳萍;真空下水管道系统[J];中国给水排水;1998年01期
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 吴金福;;多向阀在排污系统中的应用[J];化肥工业;2007年04期
2 吴金福;;多向阀在排污系统中的应用[J];化工装备技术;2007年02期
3 冯江华;冯海军;李慧敏;;脱硫真空泵排污系统阻塞原因分析与改进[J];河南冶金;2009年04期
4 宋涛;彭媛;刘宁;马国新;;天然气处理站排污系统气体的回收再利用[J];中国高新技术企业;2010年33期
5 闫凯;曾凤柳;邱慧;;真空卫生排污系统项目实施关键节点控制[J];铁路节能环保与安全卫生;2011年04期
6 季长亮;常鹏;曹朋亮;成育红;李大昕;方磊;;集气站排污系统改造及应用评价[J];石油化工应用;2012年05期
7 尹立新;高战争;薛国强;任国俊;;真空排污系统在城区生态改造中的应用[J];绿色科技;2013年12期
8 王意茹;;输气场站排污系统泄漏点准确排查方法[J];天然气与石油;2014年04期
9 朱艳华;;中转站清罐不排污法[J];中国石油和化工标准与质量;2014年05期
10 张世鹏;王钦明;;裂解炉排污系统节能减排的研究[J];乙烯工业;2011年02期
中国重要会议论文全文数据库 前1条
1 常鹏;曹朋亮;成育红;李大昕;方磊;;集气站排污系统改造及应用评价[A];石化产业创新·绿色·可持续发展——第八届宁夏青年科学家论坛石化专题论坛论文集[C];2012年
中国重要报纸全文数据库 前6条
1 通讯员 黄赟;运用计算机技术建立自动调配排污系统[N];联合时报;2009年
2 于文军;哈药为何宁交罚款不建排污系统[N];新华每日电讯;2011年
3 ;泰晤士河也曾恶臭熏人,现成鱼儿天堂[N];新华每日电讯;2005年
4 刘建平;香港淘大花园之惑[N];南方周末;2003年
5 特约通讯员 方立华、王朝武;“看不见的工程”带来看得见的变化[N];解放军报;2006年
6 轶南;灾难自救之家庭防震篇[N];保健时报;2005年
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 段金明;真空排污系统输送机理及系统优化研究[D];华中科技大学;2006年
中国硕士学位论文全文数据库 前2条
1 郭培;西部干旱地区建筑真空排污系统适用性研究[D];西安建筑科技大学;2011年
2 冯斌;真空排污控制系统设计及防堵措施研究[D];华中科技大学;2011年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62791813
  • 010-62985026