污水处理中试设备中的泵与喷射器选型

污水处理中试设备中的泵与喷射器选型

一、介绍

在纺织工业中，通常需要进行精炼处理，以充分去除残留的颜色、表面活性剂和盐，达到工艺水回收的质量规范。臭氧处理是一种氧化过程，专门用于破坏染料分子中的发色键或基团[1]，文丘里喷射器提供了一种增强臭氧向水中转移并最大限度地混合臭氧水的方法。

文丘里喷射器由一个短锥形管段、喉部、第二个锥形段组成（图1），有文献建议入口角α1=21°±2°，出口角α2=5°至15°[2]。根据伯努利原理，高压水通过文丘里喷射器并在喉部产生最小压力，从而吸入氧气/臭氧混合物，在第二锥段中混合后排出。

二、计算方法

在COMSOL软件中，使用二维轴对称模型、可实现性约束的k-ε模型进行建模，并使用壁函数对靠近壁的流动进行建模。

液体（水）被认为是不可压缩的。入口速度设定在0.036至1.296 m/s的范围内（0.13-2.7 m3/h的范围内），出口设定为大气压。为了比较实验和模拟数据，将等效砂粗糙度高度施加到模型中。

改变喷射器直径和出口角度α2以定义特征曲线（α1=21°），计算喷射器相应运行特性曲线。

三、结果

模拟结果提供了作为几何参数函数的喷射器特性曲线和喷射器喉部压力值的评估。此外，通过比较实验和模拟数据，定义了等效砂粗糙度高度。

在图3显示了4、6、8级泵相对应的泵特性曲线。通过将喷射器和泵特性曲线相交来定义所需的工作条件（出口泵压力和流量）。通过比较喷射器参数（直径和α2）和泵类型的特性曲线，选择喷射器参数和泵类型。

从上图可知，直径2mm，α2=8°的喷射器性能最佳。对于所选的喷射器，8级泵最适合其工作条件。所有模拟都给出了喷射器轮廓中的真空度。图4显示了喷射器轴向压力分布。窄段测得的压力为0.8 mH2O。等效砂粗糙度高度等于0.2 mm，对应于约32μm的实际粗糙度。在下图（图5）中，比较了被测喷射器在没有粗糙度和具有等效砂粒粗糙度的情况下的喷射器特性曲线。

四、结论

该研究有助于确定喷射器的设计参数。基于等效砂粒粗糙度的模拟给出的工作条件（泵出口压力和流量）在中试设备中得到了验证。