振蕩射充氧混合設備的實驗研究

     背壓由壓力表測量；水流量用超聲多普勒流量計測量；風速由熱球風速計測量。在測風速的過程中，由于吸氣管處氣流的不均勻性，我們把吸氣管的橫截面用坐標網格劃分，在測量時，測每個網格交點處的速度，然后用面積加權法，求出截面的平均風速，從而得到流量，如此測得的結果更為可靠。
     3.1.2  實驗結果及分析
     實驗結果見表1、表2和表3。其中Lz代表噴嘴距（噴嘴至混合管入口的距離），Lt代表混合管長度，h代表背壓水深，μ代表氣水流量比，Qair代表吸氣量，D代表混合管直徑。實驗過程保持混合管橫截面積與噴嘴橫截面積之比一定。

    （1）噴嘴距對吸氣能力的影響
     從表1可以看出，噴嘴距的改變對其吸氣量的影響是較明顯的，氣水流量比隨著噴嘴距的增大而增大。說明當噴嘴距增大時，就會有更多的空氣進入接收室與水摻混從而使引氧機吸氣量增加。這一點與俄國學者索柯洛夫的論斷有所不同。
    （2）混合管長度對吸氣能力的影響
     從表2可以看出，應存在一個最佳混合管長度使得吸氣能力最強。因為射流在混合管里進行著斷面速度場、濃度場和溫度場的不斷均化過程，伴隨著這種均化過程，軸向靜壓力也在一定程度上逐漸恢復。如果混合管有足夠長度的話，那么在混合管的某一斷面處速度場會趨于穩定，從而靜壓力也會恢復到最大值。在這一斷面之后，速度場不再發生變化，氣液混合流會以穩定的紊流狀態運動。由于摩擦阻力的存在，然后靜壓力會逐漸下降。因此，當這一速度場趨于穩定，靜壓力恢復到最大值的斷面相對應的管長即為混合管最佳長度。如果混合管長度過長，會增加摩擦損失；相反混合管過短，則射流的吸氣能力得不到充分顯示的機會，吸氣量尚未達到其可能達到的最大值。
    （3）工作水箱的水深（出口背壓）對吸氣能力的影響
     從表3可以看出，隨著混合管出口背壓的增大，吸氣管的吸氣量逐漸減小，即吸氣量與出口背壓成反比。
     另外，在固定噴嘴距的條件下，當背壓高于臨界值時，射流吸氣現象將不再發生。本試驗在各參數都為較佳范圍內，混合管直徑為Ф80mm時，改變泵功率并測得了相應的引氧機停止吸氣時的臨界值，實驗結果見表4。   

     3.2  充氧混合設備充氧曝氣性能的測定
     3.2.1  實驗系統
     在對充氧曝氣性能測定時，在優化各參數的基礎上，把引射器水平安裝方式改為垂直安裝方式，并把原來的接收室改為流線形漸變段，其他參數不變，如圖2所示。

                                    
     增加漸變段，可以減少水氣摩阻，使引射充氧更加充分。另外還增加了利用流體自控振蕩射流技術自行研制的多級自控射流振蕩器。一方面由于脈沖射流在水體中掃蕩剪切作用，加大了速度梯度，使氣泡尺寸變得更小，從而延長氣泡在水中停留的時間。另一方面由于輪流換向噴射，增加了水氣質團交替變換接觸的機率，加快了氣泡周圍液體的更新速率。這些都有利于氧轉移動力效率的提高。
     3.2.2  氧總轉移系數及氧動力效率的計算方法
     曝氣充氧過程屬于傳質過程。氧為難溶于水的氣體，在氧由氣相向液相轉移過程中，阻力主要來自液膜，液膜內氧傳遞微分方程式為：