一种测量潜水搅拌器整体流速的测试台和方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及流体、化工技术领域，具体涉及一种测量潜水搅拌器整体流速的测试 台和方法。
【背景技术】
[0002] 污水处理是当今环境保护部门和企业解决环境污染中废水污染的一项重要措施， 潜水搅拌器是一种新型、高效的污水处理搅拌机械，在工业、城市以及农村污水处理中得到 广泛应用。污水用潜水搅拌器是一种强制搅拌设备，可适用于各类污水处理的搅拌，能对周 围水体进行搅拌、混合，从而提高污水处理效率。
[0003] 有效的搅拌是在整体流动条件下获得的，水池中的介质整体都在发生运动，并且 成为搅拌工艺的一部分。直到今天，整体流速仍是污水处理中最可行的对通用搅拌状态 进行定量分析的方法。潜水搅拌器的有效搅拌是在整体流动条件下获得的，其流速通常为 0. 15-0. 35m/s。整体流动是由搅拌器射流的动量驱动的，其根本上就是搅拌器的反应推力， 它与搅拌器的位置共同决定着所产生的流动形式。如果搅拌器的位置和某一应用中所需要 的推力以及搅拌器的推力数据已知，就可据此进行设备选型了。而目前的搅拌器大多根据 搅拌池的大小、水深及介质的参数，如：悬浮物含量、粘度等来选型，未能定量地给出潜水搅 拌器搅拌程度的整体流速，很难满足工业生产的需求。
[0004] 为了解决上述问题，非常有必要研制一种测量潜水搅拌器整体流速的方法以及测 试台，而其相关技术，目前国内外还未见报道。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的是针对目前未能定量地给出潜水搅拌器搅拌程度的整体流速，很难 满足工业生产需求的问题，提出了一种测量潜水搅拌器整体流速的测试台和方法。
[0006] 本发明的技术方案是：一种测量潜水搅拌器整体流速的测试台，其特征在于，包 括：放置在污水处理池中的潜水搅拌器和锥形五孔探针；所述潜水搅拌器叶轮中心轴线与 所述锥形五孔探针的中间孔在同一水平面上；
[0007] 所述污水处理池一侧通道的中间位置设有测试台布置区T，所述测试台布置区T 顶部开口两边设有相互平行的两根轨道A，两根导轨A之间设有踏板，所述踏板可沿导轨A 前后移动，所述测试区的底部中间位置垂直固定有轨道B，所述轨道B上垂直固定有托架；
[0008] 所述潜水搅拌器放置在所述托架上；所述潜水搅拌器与控制柜通过电缆连接；
[0009] 所述锥形五孔探针与固定支架固定连接，所述固定支架与导轨C滑动链接，所述 固定支架可沿所述导轨C左右移动，所述导轨C与所述踏板固定链接；所述锥形五孔探针与 信号采集器的输入端通过压力传感器连接，所述信号采集器的输出端与计算机连接。
[0010] 上述方案中，所述污水处理池为道路形池。
[0011] 上述方案中，所述锥形五孔探针至少有两根。
[0012] 上述方案中，所述固定支架包括与所述导轨C衔接的凹槽，所述凹槽上面固定设 有竖杆，所述竖杆上固定设有支臂，所述支臂的末端设有夹具，所述锥形五孔探针通过螺栓 紧固在所述夹具上。
[0013] 上述方案中，所述导轨C的两端通过横杆与所述踏板固定链接。
[0014] 一种测量潜水搅拌器整体流速的方法，包括以下步骤：
[0015] Sl、安装所述潜水搅拌器：
[0016] 用吊索提起所述潜水搅拌器，沿着所述导轨B把所述潜水搅拌器放置在所述托架 上；
[0017] S2、调节所述锥形五孔探针在所述固定支架上的位置：
[0018] 使所述锥形五孔探针的中间孔与所述潜水搅拌器的叶轮中心轴线在同一水平面 上，对中后将所述锥形五孔探针固定；
[0019] S3、调节所述锥形五孔探针的测量位置：
[0020] 所述沿着所述踏板左右移动所述固定支架，使两个所述固定支架上的所述锥形五 孔探针分别处于I及其对称的位置，位置调整完后固定所述固定支架；
[0021] S4、调节所述锥形五孔探针与所述潜水搅拌器距离；
[0022] 沿所述导轨A移动所述踏板，使所述锥形五孔探针的顶端与所述潜水搅拌器叶轮 所在平面的距离为叶轮直径的η倍，固定所述踏板；
[0023] S5、完成测试台的连接：
[0024] 将所述电缆接入所述控制柜；
[0025] 所述锥形五孔探针依次与所述压力传感器、所述信号采集器和所述计算机连接；
[0026] S6、启动潜水搅拌器：
[0027] 通过所述控制柜控制所述潜水搅拌器在额定电压、额定频率下至少运转20min，使 流场稳定；
[0028] S7、读取测量数据：
[0029] 读取显示在所述计算机上对称测量点的平均流速，从最小直径d_处开始测量，以 每d的直径增量使所述固定支架带动所述锥形五孔探针沿着所述导轨C逐点向两端移动， 直到所测得的平均流速下降到低于V_时为止，则确定圆的最大直径d
[0030] steps)利用积分原理测定所述潜水搅拌器的整体流速：
[0033] 式中，Q_为内圆流量，Q : "为I - II的圆环流量，Q 1} N为（N-I)-N的圆环流量， 可为I两端流速的平均值，$为II两端流速的平均值，?为N两端流速的平均值，(1_为 圆的最小直径，(^为I所在圆的直径，d A N所在圆的直径，π为常数，Vav为整体流速，d_ 为圆的最大直径。
[0034] 上述方案中，还包括最小流速为V_的确定步骤：对所述潜水搅拌器UG三维造型， 放入1. 12倍叶轮直径的管内，抽取水体，ICEM大型网格软件划分网格，利用CFD软件对水 体进行数值模拟，当Qni= (1~1. 05)Q ,时，其中Q "为模拟所得的流量，Q ,为试验测得的流 量，最小流速为V_= 0. 105~0. 114m/s。
[0035] 进一步的，所述 Vmin = 〇· I lm/s。
[0036] 上述方案中，所述S4中的η = 3,所述锥形五孔探针的顶端与所述潜水搅拌器叶轮 所在平面的距离为叶轮直径的3倍，即L = 3Χ Φ(1。
[0037] 上述方案中，所述dmin= 40mm，所述d = 80mm。
[0038] 本发明的有益效果是：
[0039] 1、试验在所述道路形水池中进行，使所述潜水搅拌器运转时产生的液流主流能朝 着一个方向流动，避免液体返混，从而保证流场稳定，提高测试精度；
[0040] 2、所述潜水搅拌器叶轮中心轴线与所述锥形五孔探针的中间孔在同一水平面上， 使测量更加精测；
[0041] 3、所述最低水流流速确定为V_= 0. llm/s能同时满足选取的不同型号的潜水搅 拌器的流量测试需求，适用性更广；
[0042] 4、所述锥形五孔探针的顶端与所述潜水搅拌器叶轮所在平面的距离为叶轮直径 的3倍，即L=3 X Φ(1，此处的流场更加稳定，有利于提高测试精度；
[0043] 5、所述dmin= 40mm，所述d = 80mm更能符合精度的要求，以及节省测量的时间；
[0044] 6、本发明利用积分原理确定搅拌器的整体流速，给出了搅拌器整体流速的测量方 法，并为此设计了一种测量潜水搅拌器整体流速的测试台，为搅拌器出厂报告提供精准的 实验数据。
【附图说明】
[0045] 图1为本发明测试台的局部三维立体图；
[0046] 图2为道路形池的外形图；
[0047] 图3为本发明测试台的主视图；
[0048] 图4为图3中M处的放大图；
[0049] 图5为本发明测试台的俯视图；
[0050] 图6本发明计算流量的原理图。
[0051] 图中：1、导轨A ;2、固定支架