同時,大尺度的渦旋從主流吸取動能,在運動過程中傳遞給較小尺度的渦旋,這樣逐級傳遞,一直到微尺度的渦旋。在較大尺度的渦運動中,流體粘性幾乎不起作用,可忽略不計,因而在動能傳遞中幾乎沒有能耗;而在微尺度的渦旋運動中,流體粘性將起主要作用,傳送到這些低級渦旋的能量就會通過粘性作用轉化為熱能。水流中同時存在無數大大小小的渦旋,產生一系列的脈動頻率,具有連續的頻譜。
眾多的水處理工作者均認為:只有具有與顆粒尺寸相同數量級的渦旋才對碰撞有效,其它的不起作用。由于實際的絮體顆粒尺寸變化幅度是1-1000um,因此,有很大一段的渦旋起作用,不能嚴格劃分大小渦旋的界限。紊動的擴散作用主要取決于大尺度的紊動。大渦旋的尺度可以認為與折板單元的尺度數量級相同。折板單元連續的縮放,使水流形成大量不同尺度的渦旋,促進了水流內部絮體顆粒間的相對運動,增加了碰撞機會,所以相對于隔板絮凝池,絮凝效果大大提高。
在往復式折板后面能夠形成渦旋,伴隨著顆粒粒徑在增加,渦旋的尺度由小變大,符合絮凝動力學規律;通過比較得出,圓弧形渠道絮凝池的湍流強度變化緩慢,分布更加均勻合理,不僅能夠滿足絮凝前期較大湍流強度的需要,也能滿足絮凝后期顆粒碰撞的湍流強度,證明圓弧轉彎渠道形比矩形轉彎渠道有更好的絮凝效果。
圓弧形渠道能夠減小渠道轉彎處的速度,減少能耗。而且,圓弧形渠道能夠產生很多復雜的渦旋結構,提高絮凝效率。通過兩個方案中轉彎處X 方向速度的對比證明,圓弧形拐彎往復式絮凝器的速度梯度變化規律更加合理,混凝效果更好。
通過混凝動力學的研究,得到了混凝動力學中速度梯度與時間的關系G=G(0)/1+Kt;并通過擬合得到往復式絮凝池速度梯度的變化規律近似符合混凝動力學對速度梯度變化的要求;同時參考了往復式絮凝池的新研究成果—將往復式絮凝池轉彎處的矩形渠道變成圓弧形狀,設計出一種的往復式絮凝池。通過數學模擬發現:優化后的往復式絮凝池拐彎處的圓弧形渠道能夠消除傳統往復式絮凝池轉彎處的死水區,而且圓弧形渠道處的水流速度比矩形渠道處的分布均勻,有利于節約能耗。
池的圓弧形轉彎渠道改變了矩形渠道轉彎處180°速度方向變化帶來的能耗,降低了能耗;同時圓弧形渠道處的水流方向是逐漸變化的,從而產生慣性離心力,進而產生大量微渦旋,提高了絮凝效率 。
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