管道系统液柱分离现象的试验研究

在水利水电工程管道系统的瞬变过程中,液柱分离现象时有发生,管道内急剧上升的压力危急着管道的安全。为此,本文在对具有明显起伏点的管道系统当快速阀门处于不同位置时的液柱分离现象进行观察测试的基础上,就多个空穴的相互影响、初始流速对液柱分离过程的影响、闸门位置改变所带来的重力对液柱分离过程的影响,以及临界点的判定等问题进行了分析研究,并得出如下几点认识:(1)只要压力达到汽化压力,抬高点均会发生液柱分离;(2)边界空穴第一次溃灭导致的最大水锤压力与初始流速具有线性关系;(3)重力对发生在阀门下面的液柱分离是起阻尼作用;(4)在上、下游水位不变的情况下,阀门安装愈高,最大水锤压力愈小;(5)非临界点必须具备两个条件,其一它是作用在流体运动方向上的重力分量改变的连接点,其二连接点处管道的倾角减小。     

调压井与排气阀联合作用下水锤防护特性研究

为减小关闭水锤对长距离输水系统造成的破坏,对输水管道进行水力过渡分析并提出相应的水锤防护措施是重要的环节.采用特征线法,对某工程典型工况下的关闭水锤进行水力过渡计算.安装调压井能有效缓解液柱分离再弥合现象的发生,使水锤压力在管道设计压力范围之内.其中根据输水管线工程总体布置及工程特点,采用相对应的边界条件和不同运行工况...     

长距离输水工程中空气阀的进排气特性研究

针对长距离有压输水系统的特点,从基本的空气动力学方程入手,分析推导了空气阀的数学模型,并采用水锤计算的特征线方法,进行了空气阀水锤防护的实例分析。同时,探讨了进排气系数对空气阀运行特性和水锤防护效果的影响。计算结果表明,计算模型可以准确地模拟空气阀在水力过渡过程中的进排气特性,空气阀的进排气系数等设计参数对空气阀的水锤防护效果有显著影响。同时,通过合理的布置空气阀,可以有效地抑制输水系统中液柱分离现象的发生,保证输水系统安全。     

南水北调北京段输水系统水力瞬变的控制

根据北京段输水系统工程布置的特点，研究了事故断电条件下水力瞬变引起的液柱分离现象及其防止措施。提出了求解空气阀瞬变过程的新模型。计算研究表明，可以采用沿线布置空气阀和单向调压井防止瞬变液柱分离破坏。通过对沿管线间隔500-1000m布置空气阀的水力瞬变计算研究发现，过大或者过小的空气阀孔径都是不利的，存在一个抑制液柱分离冲击压力或者高度真空的最优的空气阀孔径。对采用单向调压井防止液柱分离的研究表明，南水北调北京段沿线需要布置5座，并提出了合理的设置位置和经济参数。     

空气罐对泵站水锤的防护效果研究

为了开展空气罐对泵站水锤防护效果方面的研究,以山西省长治市辛安泉工程西仵泵站为研究对象,根据水锤计算的基本原理,建立了空气罐数学模型;借助于数值模拟计算分析泵站发生停泵水锤时无阀防护、液控蝶阀与空气阀防护、液控蝶阀与空气罐防护、液控蝶阀空气阀加空气罐联合防护等工况下的水锤压力变化规律,根据分析结果,提出了利用液控蝶阀、空气阀和一定体积的空气罐对泵站水锤进行联合防护的新思路。研究过程中,将空气罐直径作为变量,以此模拟空气罐体积对水锤防护效果的影响,从而得出了液控蝶阀、空气阀加空气罐联合防护时的水锤防护效果最佳的结论。研究成果对于其他供水工程的水锤防护具有借鉴意义,可为长距离供水工程水锤防护提供新的思路与参考。     

长距离输水泵系统液柱分离的联合防护研究

在长距离输水管道中,当水泵系统事故停电时,会造成管路负压,甚至出现汽化和液注分离,如果不采取合理的防护措施会导致管道的破坏。针对长距离管道出现的气液两相瞬变流进行数值模拟。当水泵系统不采取任何措施、阀门拒动的情况下掉电,管线中有严重的负压现象,会出现液柱分离。通过安装重锤式液控缓闭蝶阀以控制水泵的倒流和倒转,安装双向调压塔、单向调压塔配合尾阀两阶段关闭,消除了系统严重的负压,抑制了系统较大的压力脉动,为长距离管道的水锤防护探索出新的方法。     

长距离供水工程水锤防护效果研究

为了解决水资源时间和空间上的分布不均匀问题,大量长距离供水管道正在或已经被建设。本文针对停泵水锤发生时水力特性参数的变化,建立了水锤计算数学模型及其防护措施的边界条件,对液控蝶阀和空气阀防护水锤效果进行了研究。通过对某长距离泵站供水工程的水锤防护模拟,分析了不同防护条件下的水锤效果。结果表明:液控蝶阀可以减少负压,防止水泵倒转以及水流倒流;空气阀可以在液控蝶阀的基础上进一步改善负压,但可能会增加压力波动。本文的研究结果可为长距离供水管道的水锤保护提供依据。     

长距离多起伏供水管线水锤防护研究

水锤防护是泵站工程安全设计的关键问题,液控止回阀可以有效缓减长距离输水管线的水锤压力,但当管线呈现长距离多起伏状态并发生弥合性水锤时,仅靠设置液控止回阀不能有效控制水锤压力的上升,本文通过对不同案例水锤的分析计算,提出了"液控止回阀+水锤预防阀+水锤型空气阀"联合使用的消除长距离多起伏管线水锤的设计措施。水锤预作用阀、防水锤型空气阀易于控制、调节、排放,且不会产生水泵冲击,是一种有效而简单的方法,该措施可为类似泵站的水锤防护设计提供参考。     

浅析泵站压力供水系统中的水锤与液控止回蝶阀的防控机理

主要阐述泵站压力供水系统水锤的产生与危害及液控止回蝶阀的结构原理，描述供水系统停泵时水力过渡过程的特点与液控止回蝶阀消除水锤防正水泵逆流倒转机理和供水系统运行中的水锤防护。     

液控蝶阀和超压泄压阀对水锤联合防护效果分析

以山西省长治市庄头泵站为例,针对供水工程倒虹吸管段出现的水锤压力过大的情况,采用数值模拟的方法,分别模拟了两阶段关闭液控蝶阀单独防护水锤、超压泄压阀单独防护水锤与液控蝶阀和超压泄压阀联合防护水锤的压力管路情况。对比分析了3种防护措施下的管路技术指标。分析结果表明:两阶段关闭液控蝶阀单独防护水锤与超压泄压阀单独防护水锤的效果均不明显,管路最大水锤压力仍不满足规范要求;而采取液控蝶阀和超压泄压阀的联合防护措施,能够有效地降低水锤压力,保证供水工程的安全运行。提出的液控蝶阀和超压泄压阀联合防护水锤的方法,可以为庄头泵站的安全运行提供技术支持,同时,也可为其他类似泵站的水锤防护提供参考。     

暂态过程中液柱分离的探讨

本文首先介绍了我们对水平管道系统中的液柱分离现象所作的实验。实验结果表明:汽化压力不是产生液柱分离的充分条件;伴随着液柱分离还有众多的小空泡生成和溃灭。在实验的基础上,我们提出了新的计算模型,称之为临界大空穴模型。利用此模型对暂态过程中的液柱分离现象及其影响进行了计算,其结果与所作的实验基本上是吻合的。     

A feasibility study of magnetic separation of magnetic nanoparticle for forward osmosis

It was recently reported that a UK company has developed a naturally non-toxic magnetoferritin to act as a draw solute for drawing water in forward osmosis process. The gist of this technology is the utilization of the magnetic nanoparticle and high-gradient magnetic separation for draw solute separation and reuse. However, any demonstration on this technology has not been reported yet. In this study, a feasibility test of magnetic separation using magnetic nanoparticle was therefore performed to investigate the possibility of magnetic separation in water treatment such as desalination. Basically, a magnetic separation system consisted of a column packed with a bed of magnetically susceptible wools placed between the poles of electromagnet and Fe3O4 magnetic nanoparticle was used as a model nanoparticle. The effect of nanoparticle size to applied magnetic field in separation column was experimentally investigated and the magnetic field distribution in a magnet gap and the magnetic field gradient around stainless steel wool wire were analyzed through numerical simulation. The amount of magnetic nanoparticle captured in the separator column increased as the magnetic field strength and particle size increased. As a result, if magnetic separation is intended to be used for draw solute separation and reuse, both novel nanoparticle and large-scale high performance magnetic separator must be developed.     

含有空气释出的水锤分析与计算

针对事故停泵水锤中可能出现的两相流问题,建立变波速条件下的气体均匀流模型,结合示例进行计算,分析了均匀流模型的一些特征,并与两流体模型的计算结果进行了比较。     

液柱分离型水锤新空腔模型

为深入探讨液柱分离型水锤的模拟计算,通过改进离散空腔模型,提出了新空腔模型。新空腔模型考虑空腔处非满流的流态,根据前后管段的水流状态,将计算管段划分为7种类型,分别建立计算模块对空腔处管段进行分类计算,使其更为准确地计算空腔处的流量同时模拟空腔处的瞬变过程,并基于简单管路和复杂管路试验对新空腔模型进行了初步验证。结果表明,与DVCM相比,新空腔模型能够更准确地模拟瞬变过程中的压力波动和空腔形态、位置及空腔体积的变化,对水柱弥合过程的压力波动峰值的模拟更接近实测数据,有助于指导实际工程中的水锤安全防护。     

采用单向调压塔防止长输水管道水柱分离的研究

通过水锤防护的计算分析，提出了用单向调压塔防止“水柱分离”的技术方案，研制了经济实用的调压塔结构并组织了技术实施，取得了良好的水锤防护效果。现场试验结果与理论分析结果非常吻合，证明了本文采用的理论分析方法及提出的水锤防护措施是正确的。     

透水框架的三方柱绕流数值分析

针对四面六边透水框架按高度分层后形成等边三角形布置的三方柱绕流问题进行了数值模拟,分析不同间距比l/d=1.5,2,3,4,5,7下流场分布和各方柱的升、阻力系数以及斯特劳哈尔数的特性。研究结果表明:当l/d=1.5~7时,B,C柱尾流场经历了近处漩涡掺混到近处漩涡分离,远处漩涡掺混到远处漩涡分离,最后形成各自独立的方柱绕流;在l/d=2时,各方柱的平均阻力系数明显减小,并且通过对流场分析发现此间距比下对水流的减速效果最明显;由于B,C柱的存在与单方柱绕流有很大区别:在流场方面,l/d=1.5时,B,C柱限制A柱边界层剪切带的卷起,随间距比的增加这种现象逐渐消失;在动力特性上,A柱的阻力系数明显小于单方柱绕流情况。斯特劳哈尔数Sr随间距比的增大而逐渐增大并趋近于单方柱绕流的值。     

Ⅱ型和H型立柱对排沙漏斗水沙分离性能的影响大流量进水工况下主隧系统水气运动特性

为获取不同立柱体型对排沙漏斗水沙分离性能的影响规律,通过室内试验对不加设立柱、加设Ⅱ型和H型立柱支撑系统的排沙漏斗水沙分离性能进行研究。试验结果表明：无立柱时空气涡贯穿排沙底孔,涡径最大,清水区面积最大,漏斗室内的螺旋流强度最大;加设Ⅱ型立柱后空气涡产生偏移,涡径减小,清水区面积减小,漏斗室内的螺旋流强度减小;H型立柱下空气涡偏移距离最大,涡径最小,清水区面积最小,漏斗室内的螺旋流强度最小。相较于加设H型立柱,Ⅱ型立柱支撑系统下排沙漏斗的总截除率、泥沙排出率、漏斗室内淤积量、排沙耗水率与悬板下方不加设立柱时相近,为保证悬板安全及较高的截除率,可采用Ⅱ型立柱作为支撑体型。     

柱状气浮分离器处理含油污水实验研究

乳化后的含油污水中,油滴细小分散、稳定不易团聚上浮。常规采用药剂破乳和加热处理方法,会增大企业生产成本。柱状气浮除油技术因其设备结构简单、节能高效,无二次污染等优点受到相关企业重视。气浮除油效率受到多种参数制约,而压力、分流比、污水的矿化度和单位时间内的气浮强度是几个关键因素。该文以实验研究为主,提出了综合除油率和气浮强度两个评价指标。尝试在实际生产环境内的可控制因素中,找到影响气浮除油效率的关键因素,用以改进柱状气浮分离工艺。     

长距离输水管线中空气阀和单向调压搭联合作用的水锤防护研究

在长距离输水管线中,当事故停泵时,管路会产生负压,甚至出现汽化和液注分离,如果不采取合理的防护措施会导致管线的破坏。根据气液两相水锤计算模型,结合某长距离输水工程水力过渡过程数值模拟计算,利用空气阀和单向调压塔联合作用,并配合泵后阀门2阶段关闭的防护技术,有效地控制了管线的水锤压力。