滴灌用水泥沙分离技术的程序.ppt

题目：滴灌用水泥沙分离技术的 分析研究 一、课题意义及国内外研究现状综述 一 、课题背景及意义： 农业是一个国家维持人类生存和进步的保障。我国又是一个农业大国，农业离不开水并且用水量还很大，所在我们国家的农业用水约占全国总用水量的70％。 我们国家农业的传统灌溉方法就是采用大水漫灌，这种方式带来的后果就是水的利用率 40%左右 很低，造成严重的浪费。再加上近年来各种水污染事件加剧了水资源短缺，所以对于我国这样一个农业用水大户来说，应尽可能的节约农业用水并建立与完善适合我国国情的现代节水农业灌溉技术体系，将成为促进我国节水农业可持续发展的重大战略举措之一。 基于以上我国水资源和农业用水现状，农业采用节水灌溉势在必行。在我国使用黄河水灌溉的区域，由于泥沙含量大，在农业滴灌系统中容易造成滴灌孔、喷灌喷头、甚至管道的堵塞，严重影响节水灌溉的推广。因此应对滴灌用黄河水进行分离。 另外，除使用黄河水灌溉的区域外，其他地方也可以使用地下水、雨水或河水进行灌溉，由于这些水源中泥沙含量依然较大，为了避免其对农业滴灌设备造成堵塞，可见对于灌溉用地下水也是需要对其进行分离的。 二 、课题选择 以下是几种常用的分离设备，主要有蝶式分离器、垂直异重流式水沙分离鳃和水力旋流分离器等。 1、蝶式离心机 分离原理：在操作过程中，进料悬浮液沿转鼓中心引入，向下通过碟片进入碟片和转鼓壁之间的空间。然后，液体以薄层在碟片间沿径向向内流动，并流向位于转鼓顶部的出口。沉渣沉积在两碟片中上碟片的下表面上。随后颗粒在碟片下表面向下向外往碟片边滑动，沉降到转鼓壁上，最后经喷嘴排出。 图1 蝶式离心机示意图 图2 蝶式离心机分离原理图 分离特点：该分离机内，用碟片降低沉降高度，增加沉降面积。碟片以一定的速度旋转，固体颗粒在分离力片降低沉降高度，增加沉降面积。碟片以一定的速度旋转，固体颗粒在分离力场的作用下，大大提高了沉降速度，以便颗粒能很快地从液相中分离出来[6]。但是这种分离器不仅在进水口需要单独的电动机给水泵提供动力，而且分离器的旋转也需要单独的动力，所以这就加大的能量的消耗。 2、垂直异重流式水沙分离鳃 图3 垂向异重流式混合流体分离鳃示意图 分离原理：该试验装置为矩形管状鳃，由鳃管、鳃片构成。单排鳃片式分离鳃鳃片为一平面，以一定的角度α倾斜固定在矩形鳃管长方向的两侧壁上，与鳃管的宽度侧壁构成β倾斜角，但与宽度方向的两侧壁之间保持一定的距离，即鳃片与管壁之间构成清水上升和泥沙下降的通道，即可实现水中泥沙自动沉淀而清水在上方 。 双排鳃片式分离鳃与单排鳃片式分离鳃类似，也由鳃管、鳃片构成。所不同的是鳃片呈“V”字形，与鳃管的连接形式同单排鳃片分离鳃。 分离特点：这种分离装置主要采用的是自然沉淀的方法，虽然不需要给它提供动力，但是它分离的效率很低并且泥沙和清水之间的分界不是很明显，所以分离的效果不是很好。 3、水力旋流分离器 水力旋流器的基本结构如图5所示： 它主要有进水口、溢流口、器壁 分离桶和锥体 和底流口几部分组成。 图4 水力旋流器结构图 图5 水力旋流器分离原理图 水力旋流器的基本工作原理依靠离心沉降进行分离，将需分离的两相混合液以一定的压力从旋流分离器圆筒段上部的切向进料口进入，在压力作用下由于受到外筒壁的限制，从而在旋流器内形成强烈的旋转运动，由于轻相和重相所受的离心力和流体曳力的大小不同，当固体颗粒所受的离心力大于液体的阻力时，它就会克服液体阻力向器壁方向移动，颗粒受到连续的液体推动，沿器壁向下运动到达底流口排出。净化后的液体向下继续运动进入圆锥段，因旋流分离器的内径逐渐缩小进而旋转速度加快。 液体产生涡流运动时沿径向方向的压力分布不均，越接近轴线处越小而至轴线时趋近于零，成为低压区甚至为真空区，使液体趋向于轴线方向移动。同时，由于底流口直径很小，液体无法迅速从底流口排出，而旋流腔顶盖中央的溢流口由于处于低压区而使一部分液体向其移动，因而形成向上的旋转运动，并从溢流口排出。 水力旋流器的分离性能与特点： 沙粒在分离器中的速度矢量和运动轨迹形成了分离所需的沿分离器壁面切线方向的旋流，而且还在分离器内部形成了旋流分离所需的动力环境，这种分离器所需动力很少，只要保证在进水口处有一定的压力就可以。 图6 分离器内砂粒运动轨迹 通过以上几种分离器的对比可知，水力旋流器和现有的其他分离器相比，由于其结构简单、操作方便、生产能力大、分离效率高、占地面积小、无传动部件和生产成本低等优点，故选之为农业滴灌系统中的分离设备，把进一步提高水力旋流分离器的分离效率和分离性能做为本课题目的主要研究内容。 三 、水力旋流器国内外发展现状 由于水力旋流器中的液-固两相流体的三维强旋转场及其分离机理的复杂性，使得水力旋流器没有一个通用的物理和数学模型来支撑其分离的理论模型。