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“浑水水力分离清水装置”结构优化试验研究

刘芬  
【摘要】: “浑水水力分离清水装置”(文中简称为“装置”)是新疆农业大学水利与土木工程学院水力学教研室课题组成员研制出的一种新型的净水装置。该“装置”仅依靠动态浑水自身水力作用分离出清水,分离出的泥沙都由自身水力作用排除,而无须施加任何其它动力和化学药剂,其装置结构简单,造价低廉,运行费用低,改变了传统的自来水加药处理泥沙的方式,极大地改善了水质,对人体健康和周边环境都非常有利。能够解决我区沿多沙河流地区居住分散的农牧区群众生活用水困难的问题,能够促使喷、滴灌等先进节水技术在我区的推广应用。 本文主要是通过物理模型实验,运用均匀正交设计法和投影寻踪回归分析法(PPR)对“浑水水力分离清水装置”进行优化试验研究。通过选用高度、底孔、浓度、进流量四个主要影响因素对“浑水分离清水装置”进行了均匀正交试验,并且利用投影寻踪回归分析方法对试验结果进行了数据分析及计算机仿真优化,从而明确各因素对各指标的影响;其次,通过进一步的同比试验验证了“装置”圆柱段的高度、锥角及进流量对“装置”水沙分离特性的影响。本文通过物理模型实验研究,综合微观分析结果和宏观分析结果,得出影响“装置”水沙分离特性的因素如下: (1)“装置”耗水率的主要影响因素是底孔;溢流含沙量的主要影响因素是浓度;表面负荷率的主要影响因素是进流量和底孔。 (2)“装置”柱体的高度对耗水率、溢流含沙量、表面负荷率均为次要因子,但若要使大部分泥沙依靠离心力作用沉降,“装置”柱体高度不宜太高,否则离心力沉降作用沉降弱化。 (3)锥段是分离的主要区域,利用不同锥角即30°、45°、90°,做静水沉降试验,得30°锥角对泥沙的浓缩效果要远高于45°和90°锥角。 (4)一定直径和高度的“装置”,它的底孔应该控制在一个合理的范围内,作者通过试验初步确定出了不同底孔可处理泥沙的极限浓度。 (5)“装置”的处理浑水的能力受流量的影响,对于一固定结构的“装置”而言,在处理一定浓度的浑水时,存在一最佳的处理流量范围。


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