石塑混合与单一介质过滤器清水水力特性试验

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。     

塑料介质过滤器的水力性能及泥沙处理特性研究

针对井水等高含沙水质的特点,重点研究轻型塑料介质过滤器在处理不同含沙水流时的水头损失和过滤效果。结果表明,原水含沙率相同时,过滤器局部水头损失与过滤流量平方成正比,而原水含沙率对过滤器局部水头损失也有微弱的正相关影响;当过滤器发生堵塞时,水头损失会随时间快速上升,其堵塞周期与原水含沙率和流量呈负相关关系;过滤流量和原水的含沙率是影响过滤器泥沙去除率的两个重要因素,泥沙去除率随流量增大初期明显下降,但逐步趋于稳定,而随着原水含沙率的增加,泥沙去除率呈现减少趋势。     

基于分形理论的叠片过滤器性能试验研究

传统叠片过滤器运行过程中水头损失存在陡增现象,极易在短时间内完全堵塞而影响过滤效果。本文将分形理论应用到叠片过滤器叠片流道的设计中,提出一种叠片过滤器,并与国内外传统叠片过滤器的水头损失、拦沙量、拦截泥沙粒径以及泥沙在流道分布的均匀程度等方面进行试验对比分析。在试验对比的基础上,引入堵塞均匀度指标ηu,通过定量表征运行时段水头损失变化规律判定叠片过滤器堵塞均匀性。结果表明,清水条件下本文叠片过滤器局部水头损失比传统叠片过滤器低12%～20%,含沙水条件下本文叠片过滤器水头损失随时间增长速率均匀且低于传统叠片过滤器的增长速率;不同进水含沙量条件下,本文叠片过滤器的平均拦沙量比传统叠片过滤器高11%～54%,拦截泥沙平均中值粒径为39. 51μm,小于传统叠片过滤器的59. 04～87. 60μm。     

微灌石英砂滤层清洁压降计算参数确定与分析

清洁压降是微灌石英砂滤层的重要指标,为了确定石英砂滤层清洁压降经验公式的计算参数,并确定最有效的过滤速度和最有效清洁压降,在对2种石英砂滤层进行清水过滤试验的基础上,利用对Ergun型方程进行无量纲化的方法,确定了石英砂滤层的流态分区。根据多孔介质流体流动特性,给出了经验系数的计算公式,并进行了试验验证。在此基础上,对清洁压降变化规律进行了分析,探讨了最有效的过滤速度和最有效清洁压降计算方法,构建了过滤效果函数,用过滤效果函数计算了最有效过滤速度与最有效阻力压降,得出2种滤层最有效的过滤速度分别为0.018 7 m/s和0.020 7 m/s,相应的最有效清洁压降分别为3 760 Pa和4 202 Pa。     

微灌用滤网过滤器水力性能的分析研究

滤网过滤器是一种特殊的泥沙处理设备,有着比较独特的水力性能。从分析其过滤机理出发,结合实验研究,得出：在浑水条件下,滤网过滤器过滤元件的过水面积应该设计偏大一些,预留一部分的堵塞面积,保证筛网在堵塞到一定程度之前,堵塞对过滤器的局部水头损失增幅的影响不是太大,从而保证在这段时间里系统能够正常工作。初步分析了滤网过滤器的...     

微灌砂过滤器石英砂滤料颗粒粗糙度参数测算与分析

微灌砂过滤器砂滤料颗粒的表面粗糙度直接影响到砂滤层水头损失和对水中杂质的滞纳能力,从而影响到滤层过滤效果。为了对砂滤料颗粒表面粗糙度进行定量分析,以粒径范围为1.0~1.18、1.18~1.4和1.4~1.7 mm的3种滤料的砂滤料颗粒为研究对象,每种滤料选取15粒石英砂作为样本,以砂滤料颗粒表面形貌的均方根偏差、表面高度分布的偏斜度和表面高度分布的峭度表征颗粒表面粗糙度,采用三维表面形貌仪对粗糙度参数进行测量,采用统计分析方法对粗糙度参数进行分析。结果表明,3种滤料砂滤料颗粒表面波峰波谷的波动幅度分别占滤料当量粒径的15.6%、14.6%和13.1%,说明微灌砂过滤器砂滤料颗粒表面粗糙度比较大;石英砂滤料颗粒表面高度分布的峭度比较大,说明砂滤料颗粒表面形貌高度分布比较集中;石英砂滤料颗粒表面高度分布的偏斜度都为负,说明砂滤料颗粒表面凹陷部分所占比例偏大,影响过滤效果。通过研究认为,要使过滤器石英砂滤料获得更好的过滤效果,应选取相对较大颗粒的石英砂滤料,并对砂滤料的生产工艺进行改进,使砂滤料粗糙度适当增大。     

浑水质量分数对石英砂滤料过滤性能的影响

为了正确评价泥沙颗粒对微灌系统堵塞的影响,试验配置了4种质量分数分别为0.3‰,0.5‰,0.8‰和1‰的浑水,通过微灌用砂过滤器模型,研究了滤后水的浊度、粒径变化以及泥沙颗粒质量浓度随时间的变化规律.结果表明:浑水质量分数影响滤后水浊度和颗粒质量浓度,浑水质量分数大,则滤后水浊度和颗粒质量浓度高;不同质量分数浑水过滤10 min后,滤后水浊度均逐渐下降,而当浑水质量分数增大到0.8‰时,过滤10 min时滤后水浊度极不稳定,滤层截留较多的粒径大于0.1 mm颗粒,也有2%~3%的大粒径颗粒穿过了滤层.当浑水质量分数小于0.5‰时,滤后水中粒径小于0.1 mm颗粒的质量分数增大较少,粒径大于0.1 mm颗粒的质量分数不到1%.随着浑水质量分数的增大,平均浊度滤除率和颗粒质量浓度减少率均呈负二次曲线变化,当浑水质量分数为0.8‰时,分别达到56.69%和57.61%.大质量分数的浑水具有较大的浊度滤除率和颗粒质量浓度减少率,但易于造成砂滤层的堵塞,降低其过滤效果、缩短过滤时间.     

微灌石英砂颗粒表面滞纳能力计算与分析

微灌砂颗粒的滞纳能力,直接影响到砂滤层过滤性能,从而对滤层过滤效果产生重要影响,分析石英砂颗粒表面对过滤水中杂质颗粒的滞纳能力十分重要。选取3种微灌石英砂滤料的砂颗粒(粒径范围为1.00～1.18、1.18～1.40和1.40～1.70 mm)作为样本,采用三维表面形貌仪对砂颗粒表面轮廓最大高度和与轮廓最大高度对应的波纹宽度进行测量。对砂颗粒滞纳水中杂质颗粒的机理进行分析,建立了砂颗粒表面轮廓的几何模型和砂颗粒表面杂质颗粒受力的数学模型,并计算了砂颗粒对水中杂质颗粒的滞纳能力。适当增加砂滤料的粒径,可以提高砂滤层过滤性能的稳定性。     

引黄滴灌砂石过滤器滤料过滤性能

选取黄河原状泥沙,采用自行配置黄河水,针对不同粒径均质石英砂滤料,对不同过滤速度条件下过滤器过滤性能进行测试.结果表明:总体而言,水头损失均随着时间的增加而增大.相同滤料粒径条件下,随着流速的增加,水头损失整体呈上升趋势.出水浊度均随着时间的增加而减小.随着流速的增加,出水浊度整体呈现先减小后增加的趋势.原因是随着流速的增加,穿过滤料空隙部分以及被滤料表面吸附的小颗粒与大颗粒会随之增加,滤层堵塞速度与程度均会增加,从而导致水头损失会随之增加.随着粒径的增加,滤料颗粒表面积减小,滤料颗粒间空隙增加,其对水中颗粒物的截留、吸附等能力均会降低,则水头损失会随之降低.由于滤料能吸附各种杂质,在运行一段时间后,滤料颗粒表面就会附着各种杂质从而失去其再次吸附其他杂质的能力,故而浊度去除率会越来越低.本研究可为引黄滴灌过滤器最优过滤模式选择提供理论依据.     

手摇清洗网式过滤器水力性能试验研究

【目的】测试手摇清洗网式过滤器性能,为微灌过滤器的选型提供技术支撑。【方法】针对A(AZUD)和B(ARKA)2种常用型号手摇清洗网式过滤器,通过清水试验,获得了清洁压降曲线;通过含沙水试验,分析对比了2种过滤器在不同流量和含沙量条件下的过滤效果;针对B型过滤器开展了排污效果试验,验证了手摇清洗网式过滤器清污能力。【结果】手摇清洗网式过滤器的清洁压降曲线符合幂函数关系;水头损失随流量和含沙量的增大逐渐增大;流量对水头损失的影响较对堵塞程度的影响更明显,含沙量对堵塞程度的影响与对水头损失的影响相当。清水试验时,2种过滤器水头损失均小于2 m;含沙水试验时,过滤器在流量为30 m³/h、含沙量为0.08 g/L时拦沙量较大,对0~200μm小颗粒的拦截效果更优;A型过滤器水头损失变化更均匀、拦沙量更多,B型过滤器水头损失和堵塞程度变化更缓慢、过滤周期更长。B型过滤器在排污清洗后可以达到初始的滤网清洁程度,水头损失变化规律与清洗前基本一致。【结论】手摇清洗网式过滤器水力性能和过滤性能表现优异,实际应用时可根据不同的灌水需求和水源条件选型使用。     

产品介绍--(二)砂石过滤器

北京通捷机电有限责任公司生产的砂石过滤器 ,是专为非井灌区 (如 :我国的南方及西北部地区 )微灌设计、制造的水处理设备。灌溉水源主要为江河、湖泊、池塘、水渠等敞开水面 ,其水质中含有大量物理杂质 ,如水藻、漂浮物等 ,这些杂质一旦进入灌溉系统会严重堵塞灌水设施 ,使系统失效 ,使用该砂石过滤器后就能有效地解决这一问题。该种砂石过滤器 ,采用优质的石英砂作为过滤介质 ,形成介质层 ,砂粒直径为均一的 1～ 2ｍｍ ,砂层厚度为 70 0ｍｍ。过滤原理是含有杂质的水由管道进入过滤器中 ,由上而下通过介质层渗漏流过 ,杂质被砂床及滤头阻…     

微灌用含沙水非全流过滤模拟实验研究

针对引黄灌区含沙水灌溉作物所造成的微灌设备堵塞问题,采用非全流过滤方法,在5 cm定水头(含沙量2 kg/m~3、进水流量0.69 m~3/h)情况下,设计了"PVC打孔滤水管+无纺布+石英砂+土壤"过滤装置,装置设有竖直滤水管(处理1)、短水平滤水管(处理2)、长水平滤水管(处理3)三套处理对引黄灌区含沙水进行非全流过滤实验,研究结果表明:①以单位时间、单位长度管道滤出水流量观测,处理2流量最大;②装置滤出水含沙量较低,可用于微灌;③装置滤出水中泥沙颗粒粒径较小,装置除沙效果较好。     

Y型网式过滤器多目标优化正交试验

为了提高Y型网式过滤器水力性能和抗堵塞性能,以出口与筒体间夹角、入口缩小比、导流片高度和导流片圆心角为试验因素,采用CFD-DEM耦合和物理试验相结合的方法对过滤器内部的过滤过程进行探究。通过系列数值模拟正交试验结果的极差分析探索各因素对水头损失、中速过流量区域面积占比、颗粒分布相对标准偏差及拦截率4个指标影响的敏感度,结果表明：中、高速过流量区域均集中在出口侧,当出口与筒体间夹角越小时,出口截面积与其呈正相关,且对应中速过流区面积越大,水力性能越好。颗粒集中通过区域与中速过流量区域相对应,入口缩小比的增大使颗粒分布越均匀,抗堵塞性能越好。结构优化参数组合为：出口与筒体间夹角35°、入口缩小比22/26、导流片高度10mm、导流片圆心角90°,其中夹角对综合指标影响最为显著,是结构设计的关键参数。与改进前相比,水头损失减小了36.6%,相对标准偏差减小了43.26%,拦截率提高了3.93个百分点,中速过流量区域面积占比增加了15.77个百分点,表明了优化方案的有效性。研究结果可为网式过滤器的优化设计提供参考。     

沙过滤器不同滤层厚度对滤后水浊度影响规律试验

对微灌用石英沙过滤器进行过滤试验,采用3种滤层厚度、3种泥沙含量和4个过滤速度,测定出水浊度随时间的变化规律,分析各组试验的浊度去除率。试验结果表明:随着原水颗粒质量分数从0.03%增大到0.08%,滤除比率呈递减趋势;浊质滤除比率与过滤速度成反比,与滤料层厚度成正比;滤料层厚度增加,滤除比率增大,且其对过滤效果的影响程度最大。     

微灌用网式过滤器局部水头损失的

在对网式过滤器进行了系统的水力性能试验基础上，分析了堵塞对过滤器局部水头损失的影响，指出过滤器的局部水头损失变化与过滤流量、过滤时间、水源含沙量有关，这些因素主要决定了过滤元件堵塞程度和变化快慢，即有效过水面积减小的频率，从而决定了额外局部水头损失增加的快慢程度。并提出了在含沙水条件下计算局部水头损失的经验关系式，指出过滤器在实际运用中，应保证压降曲线不发生急剧上升，并可以根据不同水质条件，确定其冲洗时的压差允许值和冲洗间隔时间。     

微灌用自吸式自动过滤器滤网内外工作压差的设置研究

过滤器是微灌工程中处理含沙水源的重要设备,在预设细过滤网内外压差的条件下对微灌用自吸式自动过滤器的过滤和反冲洗性能进行了试验研究。在过滤过程中,细过滤网内表面的泥沙含量和内外压差值随过滤时间增长不断增多,当压差值大于预设压差值时,需对过滤器进行反冲洗。若预设压差值过大,排污时间间隔变长,细过滤网将承受较大压力差而严重影响使用寿命;相反,过滤器的过滤时间较短,频繁排污,影响泥沙的过滤效果,因此如何设置细过滤网内外压差值显的尤为重要。通过理论计算得出细过滤网内外预设压差值的变化范围为0.021~0.086 MPa,并对80目的自吸式自动过滤器进行了试验,结合过滤时间、过滤流量、水头损失等因素,预设压差值设为0.08 MPa时过滤效果较好。     

微灌用砂石过滤器全流场数值模拟与试验

为了充分了解微灌用砂石过滤器内部流场分布情况,利用同CFD相同数学原理的FloEFD流体仿真软件,采用多孔介质模型将砂石滤床的阻力特性作为三维数值模型的边界条件,对过滤器内部全流场进行数值模拟。结果表明:过滤器内部元件和出水口边界条件对过滤器的速度流场和压力场分布规律影响较大,基于多孔介质模型的计算流体力学方法对砂石过滤器的数值模拟精度较高,数值模拟结果与试验结果较吻合,可以准确地预测过滤器水力性能。     

多级复合网式过滤器水力性能试验研究

多级复合网式过滤器是将不同目数的滤网(50、80、120目)集成在同一壳体以增加其过滤效果的微灌用过滤器。【目的】研究该过滤器性能。【方法】开展清水试验,考察过滤器清洁压降变化;开展浑水试验,以流量和含沙量为因素,其中,流量设置18、22、26m³/h,含沙量设置0.07、0.10、0.13g/L,考察水头损失、流量、浊度等指标变化规律。【结果】清水试验时,过滤器清洁压降曲线符合幂函数关系,拟合系数0.9999;浑水试验时,流量起初较稳定,约18~30min后出现拐点而急剧下降;相对应的,过滤器水头损失则起初稳定,出现拐点后急剧增大,流量和含沙量越大,流量和水头损失变化的拐点出现越早,过滤周期越短,过滤器发生堵塞的时间越短,但发生堵塞后,浊度出现降低趋势,预示过滤效果更好。【结论】新研发的多级复合网式过滤器(壳体内径370 mm,高720mm)水力性能变化规律与单一网式过滤器类似,而且过滤周期较长,过滤精度较高,适用于微灌系统。     

平原漏斗区明沟-暗管-竖井含水层补给效果的模拟研究

目前含水层补给管理技术虽取得了一些成就,但仍存在入渗效率低和堵塞问题。结合当地实际明沟-地下滤水管-竖井补源工程形式,采用室内模拟试验,对比分析了不同定水位供水条件、暗管材质及暗管外包材料和前置过滤装置对该补源形式的下渗量和浊度的影响程度,从而选出最佳补源系统布置形式。结果表明,下渗量与进水口供水水位和暗管管材及其外包材料密切相关,且盲管包裹土工布的渗漏效果最好;后方出水槽和下方出水口的浊度分别受前置过滤装置设计方案和暗管外包材料的影响,且当前置过滤装置采用土工布外埋粗砂形式及暗管采用2层60目过滤网包裹时对源水泥沙的去除效果最好。此外,当进水槽和出水槽存在水位差时,可将沉积在暗管中的泥沙冲刷到后方出水槽中,起到有效减缓堵塞的作用。     

离心叠片与离心筛网过滤系统性能比较试验

以离心叠片过滤系统和离心筛网过滤系统为研究对象,通过田间模拟试验,对2类过滤系统的水力性能及其泥沙处理能力进行比较研究。结果表明:在能量损耗方面,离心筛网类过滤系统的水力性能优于离心叠片类,过流量越大优势越明显;在泥沙处理方面,离心叠片类过滤系统处理后泥沙分离极限d98明显小于离心筛网类过滤系统,离心叠片类过滤系统泥沙处理能力明显优于离心筛网类过滤系统。该结果可为滴灌过滤系统,特别是小型移动式滴灌过滤系统的合理设计和有效配置提供参考。