石塑混合与单一介质过滤器清水水力特性试验
发布时间：2021-12-22 03:23
为探究石塑混合介质过滤器在清水条件下的水力特性,对石塑混合、石英砂与PVC塑料三种不同介质进行了物理模型试验。结果表明:石塑混合介质的水头损失比原始石英砂的减少了约20%,比PVC塑料介质增加约为18%;水头损失结构系数分别为石英砂介质大于石塑混合介质大于PVC塑料介质。反冲洗中滤料的膨胀率和上升厚度与流速成正比,各滤料的初始发生膨胀的流速不同,最大的是石塑混合介质,其次是石英砂,最后是PVC塑料介质;反冲洗后不同滤料都发生了相应的膨胀,PVC塑料介质是严重,其次是石英砂,最后是石塑混合介质;PVC塑料介质,石英砂介质和石塑混合介质的反冲洗流速分别控制在0.036～0.064,0.042～0.084和0.045～0.077 m/s以内,超过上限流速,会导致反向堵塞。通过试验对比分析可知,石塑混合介质过滤器能有效减小水头损失,加入部分PVC塑料介质的使用,相对的延长了介质使用寿命,反冲洗后滤料膨胀小,滤层内部结构更加稳定,过滤效果会更好。结合石英砂和PVC塑料介质的各自优势,有利于探索更好的多层复合介质的水力性能。
【文章来源】：中国农村水利水电. 2020,(08)北大核心
【文章页数】：6 页
【部分图文】：
主要部分过滤器装置
式中:ΔH为系统的局部水头损失,m;Q为系统过流量,m3/h;k为结构系数,与局部水头损失系数、水质和过水面积有关[16]。图2为清水条件下,不同流量水头损失的变化,可知,用3种滤料通过水头损失与流量的数据拟合成二次关系,R2均大于0.98,拟合效果很好,试验数据可靠。如表2知,结构系数不同,依次是石英砂滤料介质大于石塑混合滤料介质大于PVC塑料薄片介质,结构系数越大水头损失也就越大,初始水头损失也越大。说明砂石介质水头损失大于石塑混合介质大于PVC塑料介质,石塑混合滤料介质的结构系数与PVC塑料薄片介质相差很小,与石英砂的结构系数相差很大。石塑混合介质比石英砂介质的初始水头损失减少了约20%,比PVC塑料介质增加约为18%。即石塑混合介质的使用,有效降低了初始水头损失,延长了过滤时间。
由以上曲线图可以看出,石塑混合的双介质均初始上升和膨胀时,流速增大到0.037 m/s,跟石英砂滤料的反冲洗启动流速比较接近,比PVC塑料介质单独使用时的反冲洗启动流速要大。由于是双滤料,比重不同,受水影响发生膨胀的流速不同,PVC塑料介质比重较小先开始膨胀;又因水流在整个过滤器内部滤料沿程受到的阻力较小,导致底部比重较大的石英砂滤料不易膨胀,当流速达到0.044 m/s时,底层的石英砂滤料才开始发生膨胀,随着流速的增大,PVC塑料介质随着流速发生膨胀较快,石英砂滤料发生膨胀相对较慢,最大膨胀也相对较小。当流速达到0.077 m/s时,PVC塑料介质膨胀率已经达到100%,已经导致反向堵塞现象,石英砂滤料膨胀率才25%左右,说明此流速下已经超过需要反冲洗的状态。由此可知,石塑混合介质的反冲洗流速范围为0.044～0.077 m/s以内,流速相对越大反冲洗时间越短,本试验推荐流速为0.068 m/s时最佳。反冲洗时,PVC塑料介质与石英砂滤料介质自然分层几乎不存在重叠部分,原因是两种滤料材料本身的比重相差很大,在水流的作用石英砂介质在下层,PVC塑料介质在上层。形成分层过滤,是一种比较好的过滤方式,即减少水头损失,又改善了过滤效果,分层多级过滤是介质过滤器的发展方向。4 结 论
【参考文献】：
期刊论文
[1]塑料介质过滤器的水力性能及泥沙处理特性研究[J]. 段腾,张胜江,郭涛. 节水灌溉. 2018(07)
[2]玻璃球滤料在微灌过滤装置中的应用试验研究[J]. 赵朋飞,翟国亮,邓忠,蔡九茂,张文正. 灌溉排水学报. 2018(04)
[3]微灌条件下三种过滤器过滤效果试验研究[J]. 张文正,翟国亮,吕谋超,蔡九茂,邓忠,宗洁. 灌溉排水学报. 2017(04)
[4]微灌系统堵塞机理分析与微灌过滤器研究进展[J]. 邓忠,翟国亮,宗洁,冯俊杰,李迎,蔡九茂,张文正,刘文娟. 节水灌溉. 2014(08)
[5]微灌砂滤料的表层过滤和气水反冲洗试验研究[J]. 张文正,翟国亮,邓忠,刘杨,陈震. 灌溉排水学报. 2013(01)
[6]高含沙水流条件下过滤系统水力性能试验研究[J]. 叶成恒,范兴科,姜珊. 节水灌溉. 2010(01)
[7]关子微灌用钢制砂介质过滤器标准的制订[J]. 董文楚,邱元锋. 节水灌溉. 2008(07)
[8]微灌过滤器石英砂滤料过滤与反冲洗研究[J]. 邓忠,翟国亮,仵峰,冯俊杰,刘杨. 水资源与水工程学报. 2008(02)
[9]微灌用石英砂滤料的过滤与反冲洗试验[J]. 翟国亮,陈刚,赵武,邓忠,冯俊杰,刘杨. 农业工程学报. 2007(12)
[10]滴灌用砂过滤器的过滤与反冲洗性能试验研究[J]. 董文楚. 水利学报. 1997(12)
博士论文
[1]中国农业节水技术推广关键影响因素研究[D]. 孙伟.东北农业大学 2012
硕士论文
[1]微灌用石英砂滤料的过滤与反冲洗性能研究[D]. 赵红书.中国农业科学院 2010
本文编号：3545667
【文章来源】：中国农村水利水电. 2020,(08)北大核心
【文章页数】：6 页
【部分图文】：
主要部分过滤器装置
式中:ΔH为系统的局部水头损失,m;Q为系统过流量,m3/h;k为结构系数,与局部水头损失系数、水质和过水面积有关[16]。图2为清水条件下,不同流量水头损失的变化,可知,用3种滤料通过水头损失与流量的数据拟合成二次关系,R2均大于0.98,拟合效果很好,试验数据可靠。如表2知,结构系数不同,依次是石英砂滤料介质大于石塑混合滤料介质大于PVC塑料薄片介质,结构系数越大水头损失也就越大,初始水头损失也越大。说明砂石介质水头损失大于石塑混合介质大于PVC塑料介质,石塑混合滤料介质的结构系数与PVC塑料薄片介质相差很小,与石英砂的结构系数相差很大。石塑混合介质比石英砂介质的初始水头损失减少了约20%,比PVC塑料介质增加约为18%。即石塑混合介质的使用,有效降低了初始水头损失,延长了过滤时间。
由以上曲线图可以看出,石塑混合的双介质均初始上升和膨胀时,流速增大到0.037 m/s,跟石英砂滤料的反冲洗启动流速比较接近,比PVC塑料介质单独使用时的反冲洗启动流速要大。由于是双滤料,比重不同,受水影响发生膨胀的流速不同,PVC塑料介质比重较小先开始膨胀;又因水流在整个过滤器内部滤料沿程受到的阻力较小,导致底部比重较大的石英砂滤料不易膨胀,当流速达到0.044 m/s时,底层的石英砂滤料才开始发生膨胀,随着流速的增大,PVC塑料介质随着流速发生膨胀较快,石英砂滤料发生膨胀相对较慢,最大膨胀也相对较小。当流速达到0.077 m/s时,PVC塑料介质膨胀率已经达到100%,已经导致反向堵塞现象,石英砂滤料膨胀率才25%左右,说明此流速下已经超过需要反冲洗的状态。由此可知,石塑混合介质的反冲洗流速范围为0.044～0.077 m/s以内,流速相对越大反冲洗时间越短,本试验推荐流速为0.068 m/s时最佳。反冲洗时,PVC塑料介质与石英砂滤料介质自然分层几乎不存在重叠部分,原因是两种滤料材料本身的比重相差很大,在水流的作用石英砂介质在下层,PVC塑料介质在上层。形成分层过滤,是一种比较好的过滤方式,即减少水头损失,又改善了过滤效果,分层多级过滤是介质过滤器的发展方向。4 结 论
【参考文献】：
期刊论文
[1]塑料介质过滤器的水力性能及泥沙处理特性研究[J]. 段腾,张胜江,郭涛. 节水灌溉. 2018(07)
[2]玻璃球滤料在微灌过滤装置中的应用试验研究[J]. 赵朋飞,翟国亮,邓忠,蔡九茂,张文正. 灌溉排水学报. 2018(04)
[3]微灌条件下三种过滤器过滤效果试验研究[J]. 张文正,翟国亮,吕谋超,蔡九茂,邓忠,宗洁. 灌溉排水学报. 2017(04)
[4]微灌系统堵塞机理分析与微灌过滤器研究进展[J]. 邓忠,翟国亮,宗洁,冯俊杰,李迎,蔡九茂,张文正,刘文娟. 节水灌溉. 2014(08)
[5]微灌砂滤料的表层过滤和气水反冲洗试验研究[J]. 张文正,翟国亮,邓忠,刘杨,陈震. 灌溉排水学报. 2013(01)
[6]高含沙水流条件下过滤系统水力性能试验研究[J]. 叶成恒,范兴科,姜珊. 节水灌溉. 2010(01)
[7]关子微灌用钢制砂介质过滤器标准的制订[J]. 董文楚,邱元锋. 节水灌溉. 2008(07)
[8]微灌过滤器石英砂滤料过滤与反冲洗研究[J]. 邓忠,翟国亮,仵峰,冯俊杰,刘杨. 水资源与水工程学报. 2008(02)
[9]微灌用石英砂滤料的过滤与反冲洗试验[J]. 翟国亮,陈刚,赵武,邓忠,冯俊杰,刘杨. 农业工程学报. 2007(12)
[10]滴灌用砂过滤器的过滤与反冲洗性能试验研究[J]. 董文楚. 水利学报. 1997(12)
博士论文
[1]中国农业节水技术推广关键影响因素研究[D]. 孙伟.东北农业大学 2012
硕士论文
[1]微灌用石英砂滤料的过滤与反冲洗性能研究[D]. 赵红书.中国农业科学院 2010
本文编号：3545667
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