擋流板對(duì)測(cè)定增氧機(jī)性能的影響探討

梁朝通，林?jǐn)⒈颍崉P仁，黃啟鋒，蔡慶進(jìn)

（廣東省農(nóng)業(yè)機(jī)械試驗(yàn)鑒定站，廣州 510515）

擋流板對(duì)測(cè)定增氧機(jī)性能的影響探討

梁朝通，林?jǐn)⒈?，鄭凱仁，黃啟鋒，蔡慶進(jìn)

（廣東省農(nóng)業(yè)機(jī)械試驗(yàn)鑒定站，廣州 510515）

本文通過比對(duì)試驗(yàn)，分析擋流板在標(biāo)準(zhǔn)水池試驗(yàn)中對(duì)葉輪式和水車式增氧機(jī)的增氧能力、動(dòng)力效率和輸入功率的影響，為其它形式的增氧機(jī)試驗(yàn)時(shí)是否放置擋流板提供參考。

增氧機(jī)，擋流板，比對(duì)試驗(yàn)

0 引言

隨著水產(chǎn)養(yǎng)殖增氧技術(shù)的發(fā)展，各種形式的增氧機(jī)械不斷出現(xiàn)，從使用最為廣泛的葉輪式和水車式增氧機(jī)，發(fā)展到現(xiàn)在的噴水式增氧機(jī)、潛水式增氧機(jī)、曝氣增氧機(jī)、涌浪式增氧機(jī)等多種類、多規(guī)格的增氧機(jī)械產(chǎn)品[1]。

增氧能力和動(dòng)力效率作為增氧機(jī)的重要性能指標(biāo)，其試驗(yàn)方法按標(biāo)準(zhǔn)SC/T 6009—1999《增氧機(jī)增氧能力試驗(yàn)方法》的要求在標(biāo)準(zhǔn)水池中進(jìn)行。在標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定了葉輪式增氧機(jī)需要放置擋流板，水車式和噴水式增氧機(jī)不需要放置擋流板。

本文通過若干組比對(duì)試驗(yàn)，分析擋流板在標(biāo)準(zhǔn)水池試驗(yàn)中對(duì)葉輪式和水車式增氧機(jī)增氧能力、動(dòng)力效率和輸入功率的影響，為其它形式的增氧機(jī)在測(cè)定增氧能力和動(dòng)力效率時(shí)是否放置擋流板提供參考。

1 材料與方案

試驗(yàn)選用0.75 kW、1.5 kW和3.0 kW葉輪式增氧機(jī)各1臺(tái)以及2臺(tái)1.5 kW水車式增氧機(jī)。

1.2 試驗(yàn)設(shè)備

試驗(yàn)設(shè)備包括：YSI58型溶氧分析儀、8901F型數(shù)字電參數(shù)測(cè)量?jī)x、空盒氣壓表、溫濕度計(jì)、電子秒表和標(biāo)準(zhǔn)擋流板等。

1.3 試驗(yàn)方案

取上述5臺(tái)增氧機(jī)，設(shè)計(jì)10個(gè)試驗(yàn)方案，并將試驗(yàn)方案組成合成4個(gè)性能比對(duì)組（A、B、C、D）和2個(gè)輸入功率比對(duì)組（E和F），詳見表1。

2 結(jié)果與分析

2.1 葉輪式增氧機(jī)

2.1.1 葉輪式增氧機(jī)性能試驗(yàn)的比對(duì)

按比對(duì)組A的方案1和方案2對(duì)0.75 kW葉輪式增氧機(jī)進(jìn)行試驗(yàn)；按比對(duì)組B的方案3和方案4對(duì)3.0 kW葉輪式增氧機(jī)進(jìn)行試驗(yàn)試驗(yàn)；按比對(duì)組C的方案5和方案6對(duì)1.5 kW葉輪式增氧機(jī)進(jìn)行試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果見表2。

從表2中試驗(yàn)數(shù)據(jù)可以看出，3款葉輪式增氧機(jī)試驗(yàn)時(shí)不放置擋流板，輸入功率和增氧能力都比放置擋流板的試驗(yàn)數(shù)據(jù)要低，而動(dòng)力效率基本保持

產(chǎn)業(yè)的發(fā)展需依靠于核心企業(yè)的帶動(dòng)，通過對(duì)湖北省科技查新事實(shí)型數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行分析，把高頻關(guān)鍵詞和企業(yè)創(chuàng)新進(jìn)行映射，尤其對(duì)與企業(yè)技術(shù)創(chuàng)新緊密相關(guān)的科技查新數(shù)據(jù)資源進(jìn)行重點(diǎn)研究，將企業(yè)的技術(shù)創(chuàng)新進(jìn)行歸納整理，關(guān)聯(lián)出湖北省生物醫(yī)藥各領(lǐng)域的核心企業(yè)，如表1所示。

不變。

表1 試驗(yàn)方案

表2 葉輪式增氧機(jī)的試驗(yàn)結(jié)果

2.1.2 葉輪式增氧機(jī)輸入功率的比對(duì)

按比對(duì)組E的方案5、方案6和方案9分別對(duì)同1臺(tái)1.5 kW的葉輪式增氧機(jī)進(jìn)行試驗(yàn)，測(cè)定其在不同方案下的輸入功率變化情況，每隔1 min記錄一個(gè)數(shù)據(jù)，試驗(yàn)結(jié)果見圖1。

在圖1中可以看出，方案5與方案9的輸入功率大體相當(dāng)，而方案6的輸入功率明顯比方案5和方案9的數(shù)據(jù)小很多。

2.1.3 分析

葉輪式增氧機(jī)工作時(shí)，其倒傘形葉輪在水平的方向上旋轉(zhuǎn)，產(chǎn)生離心力；在水體表層，葉輪的直徑大，產(chǎn)生離心力大，負(fù)壓大，因而底層水體沿提水葉片上升，躍出水面，形成水花和水膜，擴(kuò)大了

水和空氣的接觸，增加氧氣溶入；在葉輪作用下，沿葉片上升的水，被甩向四周，迅速擴(kuò)散，而后從水池的外圍回流到水池底，形成復(fù)雜而有規(guī)律的循環(huán)[2]。

圖1 1.5kW葉輪式增氧機(jī)在不同試驗(yàn)方案的輸入功率曲線圖

因?yàn)闃?biāo)準(zhǔn)水池直徑較小，在不放置擋流板的方案6中，葉輪式增氧機(jī)工作時(shí)葉輪的旋轉(zhuǎn)會(huì)帶動(dòng)水體沿水池邊流動(dòng)形成比較明顯的漩渦和較大的波浪。漩渦和波浪使增氧機(jī)不斷地左右上下?lián)u擺，且漩渦的方向與葉輪的旋轉(zhuǎn)方向是相同的，使得沿葉片上升被甩向四周的水量減少，增氧機(jī)做功變少，所以輸入功率也變小。根據(jù)美國(guó)公共衛(wèi)生協(xié)會(huì)等編著的《水和廢水標(biāo)準(zhǔn)檢驗(yàn)法第 15版》 和標(biāo)準(zhǔn) SC/T 6009—1999《增氧機(jī)增氧能力試驗(yàn)方法》得知，氧進(jìn)入水中的速率和每單位水體積的空氣與水的接界面積成正比，而增氧能力與氧進(jìn)入水中的速率也成正比[3，4]，所以其增氧能力也會(huì)變小。

在放置擋流板的方案5中，均勻布置在水池四周水面上擋流板可以起到隔斷水流的作用，水池水面不會(huì)形成明顯的漩渦和較大的波浪，增氧機(jī)工作狀態(tài)相對(duì)穩(wěn)定。

在養(yǎng)殖魚塘試驗(yàn)的方案9中，雖然也沒有放置擋流，水同樣是被甩向四周，但由于養(yǎng)殖魚塘的面積較大，有足夠的空間讓水體流動(dòng)，水流不會(huì)在水面形成明顯的漩渦及波浪，增氧機(jī)工作也會(huì)相對(duì)穩(wěn)定。因此在標(biāo)準(zhǔn)水池中放置擋流板的試驗(yàn)方案5與在養(yǎng)殖魚塘中的試驗(yàn)方案9的輸入功率大體相當(dāng)。

綜上所述，葉輪式增氧機(jī)在標(biāo)準(zhǔn)水池中測(cè)試其增氧能力和動(dòng)力效率時(shí)，放置擋流板是適當(dāng)?shù)模涔ぷ鳡顟B(tài)與其在養(yǎng)殖魚塘中的工作狀態(tài)接近。

2.2 水車式增氧機(jī)

2.2.1 水車式增氧機(jī)性能試驗(yàn)的比對(duì)

按比對(duì)組D的方案7和方案8分別對(duì)2臺(tái)1.5 kW的樣機(jī)各進(jìn)行一次試驗(yàn)；水車式增氧機(jī)和擋流板的安放位置見圖2，試驗(yàn)結(jié)果見表3。

從表3中試驗(yàn)數(shù)據(jù)可以看出，2臺(tái)水車式增氧機(jī)放置擋流板的試驗(yàn)，其輸入功率基本保持不變，但增氧能力和動(dòng)力效率都會(huì)降低。

表3 1.5 kW水車式增氧機(jī)的試驗(yàn)結(jié)果

2.2.2 水車式增氧機(jī)輸入功率的比對(duì)

按比對(duì)組F的方案7、方案8和方案10分別對(duì)同1臺(tái)1.5 kW的葉輪式增氧機(jī)進(jìn)行試驗(yàn)，測(cè)試其在不同方案下的輸入功率變化情況，每隔1 min記錄一個(gè)數(shù)據(jù)，試驗(yàn)結(jié)果見圖3。

圖3 1.5kW水車式增氧機(jī)在不同試驗(yàn)方案的輸入功率曲線圖

2.2.3 分析

水車式增氧機(jī)工作時(shí)，其葉輪在垂直于水平面的方向旋轉(zhuǎn)，通過葉片撥水，使水體躍出水面，形成水花和水膜，并甩向同一個(gè)方向。水池表面的水流方向如圖2所示，水流到達(dá)對(duì)面的水池壁后回流到水池底部，形成有規(guī)律的循環(huán)。整個(gè)水流的循環(huán)不會(huì)產(chǎn)生漩渦和較大的波浪，所以3個(gè)試驗(yàn)方案的水車式增氧機(jī)在工作過程中都比較穩(wěn)定，葉片撥水量基本相同，做功基本相同，輸入功率也基本相同。

在放置擋流板的方案5中，因?yàn)閾趿靼迤鸬礁魯嗨鞯淖饔?，水體的交換會(huì)受到一定的影響，如圖2中的A2和A3位置的氧氣在水中傳遞速率會(huì)有所降低，整體的增氧能力也會(huì)有所變小。所以水車式增氧機(jī)在標(biāo)準(zhǔn)水池中測(cè)試其增氧能力和動(dòng)力效率時(shí)，不放置擋流板是適當(dāng)?shù)摹?/p>

3 結(jié)言

增氧機(jī)在標(biāo)準(zhǔn)水池中試驗(yàn)時(shí)應(yīng)盡量不放置擋流板，以免擋流板隔斷水體的流動(dòng)而影響水中氧氣的傳遞。但如果出現(xiàn)如葉輪式增氧機(jī)一樣，在標(biāo)準(zhǔn)水池中不放置擋流板時(shí)會(huì)形成較為明顯的旋渦和較大的波浪，同時(shí)增氧機(jī)的輸入功率比在養(yǎng)殖魚塘的輸入功率明顯小的情況，應(yīng)該放置擋流板來隔斷水流，阻止水面形成明顯的旋渦和較大的波浪，使其輸入功率接近在養(yǎng)殖魚塘中工作時(shí)的輸入功率。

[1]顧海濤，王逸清.我國(guó)池塘增氧技術(shù)現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)[J].漁業(yè)現(xiàn)代化，2014（5）：65-67.

[2]吳鴻舉，葉輪式增氧機(jī)葉輪受力分析探討[J].湖南農(nóng)學(xué)院學(xué)報(bào)，1989（3）：91-97.

[3]中華人民共和國(guó)農(nóng)業(yè)部.增氧機(jī)增氧能力試驗(yàn)方法：SC/T 6009—1999[S].北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，1999：5-6.

[4]美國(guó)公共衛(wèi)生協(xié)會(huì)，美國(guó)自來水廠協(xié)會(huì)，水污染控制聯(lián)合會(huì).水和廢水標(biāo)準(zhǔn)檢驗(yàn)法（第15版）[M].宋仁元，張亞杰，王唯一，等，譯.北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社出版，1985：77-78.

支持項(xiàng)目：2014年省級(jí)農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)專項(xiàng)資金（第二批）——農(nóng)機(jī)試驗(yàn)鑒定推廣能力提升項(xiàng)目（粵財(cái)農(nóng)[2014]579號(hào)）。

梁朝通（1978-），男，本科，主要從事農(nóng)業(yè)機(jī)械檢測(cè)鑒定工作和機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)研發(fā)工作。