氣浮裝置的排水量與水位調節方法 

氣浮技術由於其效率高 、裝置體積小 、容易操作 、管理簡單而被廣泛應用 。但是氣浮技術也還有不完善待改進的地方 ，如釋放器堵塞問題 。盡管現有的釋放器設計了許多防堵措施 ，但仍不理想 ，還不時會出現堵塞 。又如刮渣機的設計還不能很好地解決浮渣上升堆積的問題 。本文主要就氣浮池水位與排水量之間的調節進行一些探討 。

1 水位與排水量調節方法

筆者在設計氣浮裝置時 ，也遇到了氣浮池水位與出水量調整的問題 ，經過反複比較 ，最後確定如圖1所示的調節機構 。該機構的原理是 ：由浮筒鉸點2處調節浮筒連杆的高度來確定調節閥杆4和調節閥5的高度 ，調節閥直接作用到橡膠管8上 ，改變橡膠管的過水麵積 ，控製氣浮池的排水量 。當池內水位升高時 ，浮筒上升 ，杠杆上移 ，帶動連杆4和調節閥5上移 ，放大橡膠管通水麵積 ，增加排水量 ；排水量增大後 ，氣浮池水位必然要下降 。反之 ，若氣浮池水位下降 ，浮筒就下降 ，帶動連杆4和調節閥5下移 ，調節閥5下移必然縮小橡膠管過水斷麵 ，減少排水量 ，排水量減水後 ，氣浮池水位隨之而上升 。這樣自動調節平衡 ，隻要根據撤除浮渣的要求 ，確定了水位高度 ，則水位與排水量之間自動平衡 ，省人省力 。這種裝置結構簡單 ，巧妙實用 ，是小型氣浮裝置中適宜的機構 。

2 水力學計算

　　孔口出流計算公式 ：

　　　　Q=μω(2gH)1/2 （1）

　　式中 ：Q-孔口出水量，m3/s ；

　　　　　μ-流速係數 ；

　　　　　ω-孔口麵積 ，m3 ，ω=πd2/4 （d為排水管徑）；

　　　　　H-水位 ，m 。

　　根據（1）孔口出流計算方法[1] ，將上述調節機構簡化為如圖2所示 ：

　　若水位往上調高為△H ，要保證排水量Q不變 ，必然要縮小排水管麵積 ，設縮小麵積為△ω ，孔口變形後 ，μ值不變 ，則有如下公式成立 。

　　　　ω(2gH)1/2=(ω-Δω)[2g(H+ΔH)]1/2 （2）

　　變換等式 ：

　　　[ω/(ω-Δω]2=(H+ΔH)/H

　　設變換後的孔口麵積為ω1則為 ：

　　　　[(ω1+Δω)/ω1]2=(H+ΔH)/H　　　　　　(3)

　　　　1+2(Δω/ω1)+(Δω/ω1)2=1+ΔH/H　　　(4)

　　合並同類項 ：(Δω/ω1]2值太小 ，忽略不計 ，則有

　　　　2(Δω/ω1)=ΔH/H　　　　　　(5)

　　上式可以寫成 ：

　　　　ΔH/H=2(ω/ω1-1)　　　　　　(6)

　　從（6）式中可以看出 ，H 、ω為定值 ，ΔH的變化隻與ω1有關 ，此公式推導可為調節方法的可行性從理論上作進一步證明 。

3 計算舉例

　　某一氣浮裝置參數如下 ：處理水量Q=20m3/h ，水位高H=1.6m ，排水管d=40mm ，欲提高水位0.04m ，求排水管麵積改變多少 ？

　　將參數代入公式（6）中 ，有

　　　　0.04/1.6=2(ω/ω1-1)

　　得 ：

　　　　ω/ω1=1.0125

　　則 ：

　　　　ω1/ω=1/1.0125≈98.8%

結果是排水管麵積變化為原來的98.8％ ，這麽小的改變量用橡膠管來做變形部分的排水管 ，是完全能夠滿足水位調節要求的 。