前言

氣浮(fu)技術(shu)由于(yu)其效率高、裝置(zhi)體積小、容(rong)易操(cao)作、管(guan)理簡單而被廣泛應用。但是氣浮(fu)技術(shu)也還(huan)有(you)不完善待改進的(de)地(di)方(fang)，如釋放器堵塞問(wen)題。盡管(guan)現(xian)有(you)的(de)釋放器設計了(le)許多防堵措施，但仍不理想(xiang)，還(huan)不時會出現(xian)堵塞。又如刮渣(zha)(zha)機的(de)設計還(huan)不能很好地(di)解決浮(fu)渣(zha)(zha)上升堆(dui)積的(de)問(wen)題。本文主要就氣浮(fu)池水位(wei)與排(pai)水量之間的(de)調節進行一些探討。

1 水位(wei)與排水量調節方法

筆者在設(she)計氣(qi)浮(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)裝置時(shi)，也遇到了(le)氣(qi)浮(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)池(chi)水(shui)(shui)(shui)(shui)位(wei)(wei)與出水(shui)(shui)(shui)(shui)量(liang)(liang)調(diao)(diao)整(zheng)的(de)(de)問題，經過反復比較，最后(hou)確(que)(que)定(ding)如圖1所示的(de)(de)調(diao)(diao)節(jie)機構(gou)。該機構(gou)的(de)(de)原理是：由浮(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)筒鉸點2處調(diao)(diao)節(jie)浮(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)筒連(lian)桿的(de)(de)高度(du)來確(que)(que)定(ding)調(diao)(diao)節(jie)閥(fa)桿4和調(diao)(diao)節(jie)閥(fa)5的(de)(de)高度(du)，調(diao)(diao)節(jie)閥(fa)直(zhi)接作(zuo)用到橡(xiang)膠(jiao)管(guan)8上(shang)，改(gai)變(bian)橡(xiang)膠(jiao)管(guan)的(de)(de)過水(shui)(shui)(shui)(shui)面積，控制氣(qi)浮(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)池(chi)的(de)(de)排(pai)水(shui)(shui)(shui)(shui)量(liang)(liang)。當(dang)池(chi)內水(shui)(shui)(shui)(shui)位(wei)(wei)升(sheng)(sheng)高時(shi)，浮(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)筒上(shang)升(sheng)(sheng)，杠桿上(shang)移(yi)(yi)，帶(dai)動(dong)連(lian)桿4和調(diao)(diao)節(jie)閥(fa)5上(shang)移(yi)(yi)，放大橡(xiang)膠(jiao)管(guan)通水(shui)(shui)(shui)(shui)面積，增加排(pai)水(shui)(shui)(shui)(shui)量(liang)(liang)；排(pai)水(shui)(shui)(shui)(shui)量(liang)(liang)增大后(hou)，氣(qi)浮(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)池(chi)水(shui)(shui)(shui)(shui)位(wei)(wei)必(bi)然要下(xia)降。反之，若(ruo)氣(qi)浮(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)池(chi)水(shui)(shui)(shui)(shui)位(wei)(wei)下(xia)降，浮(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)筒就下(xia)降，帶(dai)動(dong)連(lian)桿4和調(diao)(diao)節(jie)閥(fa)5下(xia)移(yi)(yi)，調(diao)(diao)節(jie)閥(fa)5下(xia)移(yi)(yi)必(bi)然縮小(xiao)橡(xiang)膠(jiao)管(guan)過水(shui)(shui)(shui)(shui)斷面，減少排(pai)水(shui)(shui)(shui)(shui)量(liang)(liang)，排(pai)水(shui)(shui)(shui)(shui)量(liang)(liang)減水(shui)(shui)(shui)(shui)后(hou)，氣(qi)浮(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)池(chi)水(shui)(shui)(shui)(shui)位(wei)(wei)隨之而上(shang)升(sheng)(sheng)。這(zhe)樣自(zi)動(dong)調(diao)(diao)節(jie)平(ping)衡，只要根(gen)據撤除浮(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)渣的(de)(de)要求，確(que)(que)定(ding)了(le)水(shui)(shui)(shui)(shui)位(wei)(wei)高度(du)，則(ze)水(shui)(shui)(shui)(shui)位(wei)(wei)與排(pai)水(shui)(shui)(shui)(shui)量(liang)(liang)之間自(zi)動(dong)平(ping)衡，省人省力。這(zhe)種(zhong)裝置結構(gou)簡單(dan)，巧妙實用，是小(xiao)型氣(qi)浮(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)(fu)裝置中適(shi)宜的(de)(de)機構(gou)。

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-流速系數；
　    ω-孔口面積，m3，ω=πd2/4 （d為排水管徑）；
　    H-水位，m。

根據(ju)（1）孔口(kou)出流計算方法[1]，將(jiang)上述調節機構簡化為如(ru)圖2所(suo)示：

若水位(wei)往(wang)上調高(gao)為△H，要保證(zheng)排水量Q不變，必然要縮小排水管面積，設縮小面積為△ω，孔口(kou)變形后，μ值不變，則有如下公(gong)式成(cheng)立。

ω(2gH)1/2=(ω-Δω)[2g(H+ΔH)]1/2 （2）

變換等(deng)式：[ω/(ω-Δω]2=(H+ΔH)/H

設變換后的孔口(kou)面積為ω1則為：

[(ω1+Δω)/ω1]2=(H+ΔH)/H  (3)

1+2(Δω/ω1)+(Δω/ω1)2=1+ΔH/H　(4)

合并同類項：(Δω/ω1]2值太小，忽略不計(ji)，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(ke)以看出(chu)，H、ω為(wei)定(ding)值，ΔH的變(bian)化只與(yu)ω1有關，此公式推導可(ke)為(wei)調節(jie)方(fang)法的可(ke)行性從理(li)論上作(zuo)進一步(bu)證(zheng)明。

3 計算舉例

某一氣浮裝(zhuang)置(zhi)參數(shu)如下：處(chu)理(li)水(shui)量Q=20m3/h，水(shui)位(wei)高H=1.6m，排(pai)水(shui)管(guan)d=40mm，欲提(ti)高水(shui)位(wei)0.04m，求排(pai)水(shui)管(guan)面積(ji)改變多少？

將參數代入公式(shi)（6）中，有

0.04/1.6=2(ω/ω1-1)

得：
ω/ω1=1.0125

則：
ω1/ω=1/1.0125≈98.8%

結果是排水管面積變化為原來的98.8%，這么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。
 
 
 

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