自吸式射流曝氣機(jī)為直連式結(jié)構(gòu)。旋轉(zhuǎn)的葉輪在水中產(chǎn)生一個(gè)離心力,通過(guò)離心力在葉輪周偉形成一個(gè)負(fù)壓區(qū),空氣通過(guò)進(jìn)氣管被吸入,被吸入的空氣和水在混合盤(pán)內(nèi)混合,隨后這種良好的均勻的混合物自動(dòng)從排出口排出。此過(guò)程包括混合盤(pán)中的空氣與水混合產(chǎn)生氣液混合效應(yīng),出口排出的氣液混合液形成循環(huán)和對(duì)流;大量空氣分子中的氧氣告訴運(yùn)動(dòng)獲得一個(gè)高的氧氣吸收效率。
自吸式射流曝氣機(jī)的充氧過(guò)程主要是依據(jù)兩個(gè)基本理論:
一、傳質(zhì)理論
傳質(zhì)理論是研究物質(zhì)由一相轉(zhuǎn)移到另一相中的傳質(zhì)機(jī)理與規(guī)律,曝氣就是通過(guò)各種人工曝氣設(shè)備,創(chuàng)造條件,加速氣相中氧向液相中的轉(zhuǎn)移,實(shí)質(zhì)上仍是一個(gè)傳質(zhì)過(guò)程。這一傳質(zhì)過(guò)程目前仍用雙膜理論。氧由氣相主體先后經(jīng)過(guò)氣膜、液膜層流層進(jìn)入液相主體。由于氧是難溶于水的氣體,故氧傳遞的阻力主要來(lái)自液膜。
二、紊流射流理論
1.有關(guān)紊流射流的基本概念,射流是流體的一種流態(tài),是指液流的過(guò)水?dāng)嗝嬷芙缛坎慌c固體邊界接觸的運(yùn)動(dòng)。根據(jù)流態(tài)分層流與紊流射流。工程中紊流射流有很大應(yīng)用價(jià)值,射流曝氣器內(nèi)的射流均是紊流射流。根據(jù)射入介質(zhì)與被引射介質(zhì)相同與否,又分為同相射流與非同相射流,如水-水為同相射流、水-氣為非同相射流。
2.紊流射流不論是同相還是非同相,其射流結(jié)構(gòu)基本相同,整個(gè)射流由起始段、基本段和末期段三部分組成。起始段又稱為初期區(qū)域,這是保證噴嘴出口壓力的區(qū)域,是由射流核心和射流邊層兩部分所組成。射流核心是指在整個(gè)射流中斷面上流速分布一致,大小等于噴嘴出口流速而未被四周氣體或液體混入的部分,即工作流體未被引射流體擾動(dòng)的部分。射流邊層是指在整個(gè)射流中,流速減緩并和四周氣體混摻在一起的射流部分。在起始段內(nèi),由于射流與四周流體間存在較大速度差,因此射流卷吸作用強(qiáng),但由于存在射流核心,故混摻做喲過(guò)不大。基本段又稱為主要區(qū)域,在該區(qū)域中射流核心已消失,是紊流發(fā)達(dá)區(qū)域,主要起兩種流體混摻作用。對(duì)于射流曝氣來(lái)講,是氣水混合攪拌、空氣被剪切破碎成微小氣泡的區(qū)域。末期段又稱為末期區(qū)域,該區(qū)在水-氣射流中水流可能成斷續(xù)流,但在水-水射流中仍為連續(xù)流。
3.水-氣非同相紊流射流是水射向空氣中,由于兩種流體密度相差一千倍以上,因而射流擴(kuò)散角小,射流起始段長(zhǎng)。