污水源热泵系统污水干渠横向取水研究

584.哈尔滨商业大学学报(自然科学版)第21卷可以看出污水泵运行流量是确定的，且不受其，他因素影响,即它与干渠正常流量Qn,取水管自流Q2_3/量Q,无关.相反,中间段的分(回)流量Q,,自流量Q;应当由为污水泵流量Q,所决定.因此污水泵的运行流量Q,才是整个系统的控制流量.系统设计Qa时通常让污水泵的额定流量等于设计取水量,在运行时也可以进行定流量质调节.于是有:Qp= Qd.(2)1-污水干渠;2- -取水口;3- -排水口;1.3 取水管自流量t4- -污水泵;5- -除污及换热设备由于污水泵自身一般不具有自吸能力或是很图1污水取排 系统示意图弱,因此设计时应该保证污水泵的吸水管能完全靠问题的特殊性决定了它的复杂性和价值.如何重力自流来满足流量要求,即必须有Qmx≥Qp.如确定取水管道的最小自流高差、取排水口的最大与图3所示,由于是从污水干渠侧面取水,不受干渠最小距离、污水干渠的最大取水量等是本文要重点水流动压影响,可以只考虑静压作用.取0-0、1-讨论的问题.1断面列伯诺里( Bernoulli)方程?有:1各种流量的影响因素01.1污水 设计取水量t51决定污水设计取水量大小的因素主要有:D/lm|供热量Qn与换热温差Ot:|hQn=oC(1)污水流动最小管径与最小流速.为了防止管道图3取水管自流段阻力示意图严重堵塞,必然存在最小管径与最小流速的概念,πumio dm于是:Qn=4h.+hm-h,=(51+ζ2+53λ分+a)兴品出于系统运行时的水力稳定性与可调节性考虑,也应该保证设计流量不小于某以下限流量h.+hm-h,=(2ζ:+λ D+a)2(-DQa.式中:a为动能修正系数; ζ;为各局部阻力系数;hz污水设计取水量应当取三者中的最大值.对供为取水口处水深;hm为取水管自流高差;hb为水热(冷)量较大的冷热源系统,-般取Qa = Qa即可泵前静压水头.令取水管阻抗:满足所有要求.8(2ζ;+λ n+a)1.2 污水泵运行流量t(3;污水泵的运行流量Qp由污水泵自身的性能元2 D和管路特性共同决定6] .如图2所示.容易看出阻抗是-个确定的常数,因此有:/h, +hm- h,Qy=(4)1.4 取水管最小 自流高差Hg=Sg Q2Hp由式(4)容易知道当泵前静压水头h, =0时,自流量Q;达到最大值:Qma/h, +hm(5)当污水泵的运行流量Q, < Qma时,将会有泵QrQ~前静压水头h;>0,从而使得自流作用压头图2污水泵运行流最 的确定586哈尔滨商业大学学报(自然科学版)第21卷Q,)=0,即: gh3b2 - aQ, =0,最后得到: .dz +dh+dg)+ dhj=0.两边以dl除以上式得:' aQ2= h..( 12)，dhy_式( 12)恰好也是矩形渠道在Q,流量下的临界水深,这说明:aQr. dh因为出=o最器g)=-ghop.n,只有当取水口处的水深达到某一流量下的临d))2界水深时,回流量才达到最大值.(9)A2C2 R^最后得到:h=」=-io-1(10)daQ,u+du1-gh'bh+dh这就是逆坡流动的曲面微分方程.若知道回流流量Q,,就可以计算得到水面曲线,进而得到取水口处的水深h,.z+dzaQ20-令f(h,Q,)=- .gh'B2 1- MQ;图5非均匀渐变流微元- io-J - ig- NQ,中间段的回流均为缓流,该情况下不可能出现其中M=_;>0,N=> 0.将矩形断面面急流回流.因此水面曲线必为A2型水面曲线,如gh3 bA2C2 R积、谢才系数水力半径的公式代人其中,最后得图6中实线所示.到:htb3(gh3b2 -aQ;)f(h,Q,)=g[ -io(hb)号-n2 Q;(2h+ b)青]h min= =2hs/3hJm< <-hn-hx-Lio直接积分可得:"f(h,Q, )dh =|” gdl.令: F(h,,Q}) =|. ^f(h,Q,) dh囹6最大取水量 时的最小水深于是:F(h,Q})=L可以看出,Q,与h,互为单值隐函数.由2.4污水 干渠最大取水量在图6中对1- 1、2- 2断面伯诺里( Bemoulli)aF，aF. dQ,h,+aQ,ah, =0.方程有:aaukau7hz+ Lio+2+hy=hn+2g.得到:dQ,dh,~ aFaQ1(1 _ 1)JnL=ha-h.-Lio-2go(n京- f(h, Q, )dh可得中间段平均水力坡度" af(h,Q)ahJm Jm,故可设取水口- f(h,Q,)fh af(h,Q,).(11)处的水力坡度为J =hn- h,- Li而进行流量计草.因为= a(h.Q,) = 2(Mio +N)0.*> 0,所以(io+ NQ?)Q,=-.AR5v RJ=户af(h,Q2ldh >0.若要0- =0,则必有-f(h，1. (h,b)号aQr安dh(4.-4)产(13)n (2h, + b)言L第5期史金海，等:干冰冷喷射清洗技术及其应用591路清洗而给，用电企业带来的停电损失.域,如飞机制造业的除漆、核废料的清除、电子通信6)核有害物的设备清洗与维护设备及印刷行业等等.通过采用机器人或机械手还对于国内所有核电站、核原料生产基地以及有可以实现人员无法完成的任务,如具有毒性、腐蚀核物质存在的核发射基地、研究基地、储存基地等性及放射性等环境.总之,推广和使用千冰冷喷射设备的清洗与保护,干式清洗是非常有效的方法.清洗技术,附和当今世界的可持续发展战略,对于同时,可把有害废物的还原和处理看成一种分类，保护环境、维护生态、推行绿色生产具有深远的历因为CO2净化时(当它被用来清洗那些被分类为史意义.处理物的有害材料时) ,材料的体积(及有关处理的参考文献:成本)并不象使用砂子、化学方法时那样增加.这一点对于去除核污染是特别重要的,因为用水或砂子[1] 王发民,赵烈,卞荫贵,等.具有后挡板的喷流流场的数值研究[J].空气动力学学报, 1995, 13(1):34- 39.清洗放射性材料时,水或砂子同时也被污染.因此，[2]蔡增基, 龙天渝.流体力学泵与风机(第4版) [M].北京:中需花费大量资金去处理-二次被污染的水或砂子.用国建筑工业出版社, 1999.Co清洗替代有害的化学净化剂时,便不需要清洗[3] AOKI H. Science and Medical Applications of Hydraxyatite[C].后处理这种化学药剂的时间和资金.去除污染物通Tokyo: TJAAS, 1991.常在一个封闭的容器内进行.[4]凌志.中国带 电清洗领域技术进步及市场现状[J].洗净技术,2003(1):48 -53.5结语干冰冷喷射清洗技术还可广泛应用于其他领(_上接587页)社,2002.[3] 严煦世,范瑾初.给水工程(第4版)[ M].北京:中国建筑工业[7]张维佳,潘大林.工程流体力学[M]哈尔滨:黑龙江科学技术出版社,2001.4]姜乃昌 .水泵及水泵站(第4版)[ M].北京:中国建筑工业出[8]章梓雄,董增南.黏性流体力学[M].北京:清华大学出版社,版社,2001.1998 .5] 王兴奎,张 仁,陈稚聪.宽浅明渠横向取水的试验研究[J].[9] 水环境监测规范[S]. SL 219- 98:8.1.1998.水动力学研究与进展, 1995, 10(4):361 - 370.[10]孙慧修排水工程(第4版)[M].北京:中国建筑工业出版6] 付祥钊,王岳人.流体输配管网[M].北京:中国建筑工业出版社,2001.