長柄濾頭水頭損失之單獨(dú)氣反沖洗模擬

      水頭損失的定義是水流在運(yùn)動(dòng)過程中單位質(zhì)量液體的機(jī)械能的損失。長柄濾頭性能的好壞,水平高度是否等高嚴(yán)重影響著直接影響著過濾程序的正常運(yùn)行。單獨(dú)氣反沖洗時(shí)，長柄濾頭對(duì)水頭損失應(yīng)該怎么計(jì)算呢？會(huì)造成什么影響？今天，嵩鑫濾材就拋磚引玉，向大家談?wù)剢为?dú)氣反沖洗時(shí)長柄濾頭對(duì)水頭損失的模擬試驗(yàn)和測算。

      模擬一個(gè)連通的等高測壓管,濾柱內(nèi)的水在氣反沖洗以前是靜止的。這時(shí)由于氣壓相同且無外力的因素,左側(cè)與右側(cè)側(cè)壓管內(nèi)的水位是相同的。我們開始從濾柱下部送入空氣，用氣進(jìn)行反沖洗來試驗(yàn)。這時(shí)會(huì)出硯左側(cè)測壓管里的水位低于右側(cè)測壓管的硯象。原因在哪里呢？這是由于在長柄濾頭內(nèi)部氣液分部不均勻，液體的密度不同所導(dǎo)致的,使測壓管水頭差出現(xiàn)負(fù)值。出現(xiàn)這種情況時(shí)，便不能盲目的用測壓管水頭差來表示水頭損失。

      當(dāng)開始向?yàn)V柱下部送入空氣時(shí)，空氣先聚集在隔板下并形成氣層，接著氣層不斷增厚，氣層下面的水面不斷下降，當(dāng)水面降至長柄濾頭濾桿上的小孔時(shí)，空氣開始經(jīng)小孔流入濾桿，并在小孔以上的濾桿中形成氣液混合物，這時(shí)可以觀察到左側(cè)測壓管中的水位突然下降，兩測壓管的水頭位出現(xiàn)負(fù)值。負(fù)值的大小應(yīng)該于濾頭內(nèi)空氣排開的水柱高度相當(dāng)。若空氣流量較小，當(dāng)流進(jìn)隔板下配氣室的氣城量與經(jīng)小孔流走的氣流量相等時(shí)，水面便停止下降并穩(wěn)定于一定位置，形成一個(gè)穩(wěn)定的氣層厚度。若空氣流量很大.水面會(huì)一直下降到濾桿下部的縫隙處。這時(shí)，空氣開使怪縫隙流入濾桿，并在縫隙以上的濾桿中形成氣水混合液。這時(shí)左側(cè)測壓管中的水位又一次突然下降，使測壓管水頭差的負(fù)值顯著增大。由此可見，當(dāng)空氣只經(jīng)小孔流入濾桿時(shí)，水頭差負(fù)值基本上與空氣流量無關(guān)；當(dāng)空氣經(jīng)縫隙流入濾桿時(shí)，水頭差負(fù)值隨空氣流量增大而增大。

      模擬結(jié)果顯示，長柄濾頭左側(cè)測壓管水頭表示配氣室水的壓力，其值在氣反沖洗以前最大，氣反沖洗以后減小。所以，剛開始向配氣室送氣時(shí)需要克服的壓力最大，為最不利情況。因此，單獨(dú)用氣反沖洗時(shí)，送入濾池底部配氣室的空氣壓力，只要不小于水靜壓力就可以了。為了濾池下部配氣室內(nèi)分布空氣，要求氣層有一定的厚度。事實(shí)上，氣層厚度與空氣流經(jīng)小孔的水頭損失有關(guān)。當(dāng)水面處于穩(wěn)定高度，這時(shí)小孔外面的空氣壓力與水面上的壓力相同。由于小孔內(nèi)外水體相連，根楊連通管原理，小孔內(nèi)外空氣壓力差應(yīng)等于小孔與水面的標(biāo)高H,這正是空氣流經(jīng)小孔的水頭損失。

      由此可見，當(dāng)小孔流速較小時(shí)，兩者近似直線關(guān)系；當(dāng)小孔流速較大時(shí)，兩者成拋物線關(guān)系。當(dāng)送入的空氣流量很大時(shí)，水面將降至長柄濾頭下部的縫隙處，由于縫隙面積很大，能使大量空氣流進(jìn)濾桿，所以縫隙能對(duì)氣層厚度起控制作用。這時(shí)，濾桿縫隙至小孔為氣水混合液充滿，其密度小于水，故小孔與水面的標(biāo)高差將不再能表示水頭損失。

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