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鸭嘴阀在排海工程中的长处及应用分析

鸭嘴阀在排海工程中的长处及应用分析 
摘要:对排海工程中应用鸭嘴阀的好处和坏处进行了分析,提出了鸭嘴阀在排海工程中的适合使用条件。结合上海市奉浦排海工程,对运用鸭嘴阀与多喷口莲蓬头进行了比较,觉得鸭嘴阀在排海工程中的运用与否应依据具体工程综合分析表决。

网站关键词:鸭嘴阀排海工程多喷口莲蓬头稀释度

近年来,随着科学技术的进展、新材料的显示,海外已成功研发一种新式阀——鸭嘴阀。鸭嘴阀由弹性氯丁橡胶加人造丝经特别加工而成,样式大致相似鸭嘴。在内无压力情况下,鸭嘴出口在本身弹性作用下闭合;随内压力渐渐增加,鸭嘴出口渐渐增大,维持液体能在高流速下排出。鸭嘴阀与现为止工程中等用的拍门、闸阀相似具备较多长处,已广泛应用于城市、工厂排水和泵站出水等工程中,在部分排海工程中也有运用,如英国的Weymouth排松口、香港特区新界排松口等排海工程中均安装了鸭嘴阀[1]。本文依据国内外文献及一定的物理板型尝试,结合上海市奉浦排海工程,简单扼要分析了在排海工程中运用鸭嘴阀的利与弊及鸭嘴阀在排海工程中的适合使用条件。

1排海工程中运用鸭嘴阀的利与弊

1.1长处

(1)保持较高的喷射的流体速度。传统排海工程中喷口为固定口径,则喷口喷射的流体流速随流量的增加而呈线性增加,当排松口排放量较大,喷口喷射的流体流速较低;鸭嘴阀的出口平面或物体表面的大小随排放量的增加而增大。故而,在排放量较大,其喷射的流体流速增加很快,当流量增大到一定值时,喷射的流体速度的增加与流量的增加趋向于线性关系。图1所示为相同条件下单孔排松口装设固定喷口与鸭嘴阀的喷射的流体速度随排放量增加而变动的比较图[2]。由图1可见,装设鸭嘴阀后的喷射的流体速度表面化高于固定喷口的喷射的流体速度,在排放量较低的情况下,装设鸭嘴阀的排松口仍能有较高的喷射的流体速度。

图1单孔排松口装设固定喷口与鸭嘴阀喷射的流体流速的比较

(2)避免海水和泥沙侵入。海水与排放的污水存在一定的疏密程度差,当污水排放量较大,传统排松口廓张器因为喷口喷射的流体速度减小,此疏密程度差将会引动海水侵入廓张器,并将海底背景泥沙带入廓张器[3]。而鸭嘴阀出口随出流量的变动而变动,排放量为零时合拢,并且在排放量较低的情况下能保持较高的喷射的流体速度,避免了海水和背景泥沙的侵入。

(3)有助于排放管冲洗。在排松口初次运行或停止运用后期运用时,廓张器内饱含了海水,对传统排放管来讲,当污水冲洗流量渐渐增加时,污水一般是先从近岸第1根升涨管排出,远岸升涨管则会发生海水倒灌而形成廓张器内的海水循环现象;只有当污水排放量达到一定的值时,升涨管才渐渐着手所有排放污水,并清扫廓张器管内陆海水[4]。当排放管装设鸭嘴阀时,一样条件下排放量很大,污水便能从全部升涨管排出,随排放量的渐渐增加,管底的海水渐渐被卷吸排出。

(4)在一定的条件下,可取得更高的稀释度。对相同背景条件单喷口廓张器进行板型尝试,在同向流水中水准喷射的流体情况下,装设鸭嘴阀比装设固定喷口能取得更高的污水稀释度。
(5)不腐蚀。对于不常运用的排松口(如紧密排松口)来说,在喷口装设活动拍门或其他避免回流设备是必要的。不过,金属构件长期漫过海水中,易萌生锈蚀和海洋有生命的物质蕃息现象,使排松口不能正常运行,给保护带来不方便。鸭嘴阀是由橡胶特别处理加工而成,防止了锈蚀的要挟。

1.2欠缺

(1)增加工程造价。由于鸭嘴阀加工工艺复杂,现为止只有少量厂家能够出产符合运用要求的产品,并依据具体工程而定制,售价极其昂贵。

(2)增加廓张器水头亏损。图2为一样条件下单孔排松口装设固定喷口与鸭嘴阀的水头亏损比较图。由图2可见,装设鸭嘴阀后的水头亏损基本上是装设固定喷口的2倍,这样增大了排松口的耗能,增加了常年运行花销。

图2单孔排松口设固定喷口与鸭嘴阀水头亏损的比较

1.3鸭嘴阀在排海工程中的适合使用条件

对排海工程中应用鸭嘴阀,应依据具体工程独特的地方。综合国内外研讨及同济大学多年的板型尝试成果[5~6],觉得海水、背景泥沙侵入及冲洗艰难,常显示出在下述条件下:(1)海水与排放污水的疏密程度差较大;(2)升涨管高度较大;(3)出流疏密程度较小。对于污水与海水的疏密程度差较小、升涨管高度较低的排海工程,只要预设合理并能长期正常运行,一般不会发生海水及背景泥沙侵入现象,冲洗也不存在问题。

综合上面所说的分析,思考工程造价和长期运行花销因素,排海工程中鸭嘴阀的适合使用条件为:(1)污水与海水的疏密程度差较大的深水排松口,且升涨管高度较高;(2)不经常运行的排松口,如紧密排松口。

2奉浦排海工程中应用鸭嘴阀的分析

2.1原预设简要的情况

奉浦排海工程为认为合适而使用顶管法动工的隧洞式排松口,廓张器长度为200m,管径1.6m,设14根升涨管,升涨管内径为23.9cm,升涨管距廓张器核心线的高度约为7.0m~8.0m之间。原预设方案认为合适而使用了鸭嘴阀,因成本因素原预设拟在每个升涨管上安装1只鸭嘴阀;由于带肘形弯管的鸭嘴阀成本约为不带弯管的近2倍,一样是成本因素,预设中认为合适而使用了不带弯管的鸭嘴阀,即鸭嘴阀喷口竖直上进。
排松口处的杭州湾海域具备低盐的特别性质,盐度为10%~20%,二月份为全年盐度最高值,八月份为全年最低值,但盐度的年变动范围较小,为0.3%~0.4%。从这个时候起盐度值情况可知,该排松口的污水与海水间的疏密程度差相对较小。
2.2应用鸭嘴阀与多喷口莲蓬头的比较
从鸭嘴阀的独特的地方和适合使用条件可以看出,紧密排松口中应用鸭嘴阀是有必要的和合理的。以下仅对正常排松口应用鸭嘴阀进行一些分析,分析中以现为止国内外大致相似排海工程中等用的升涨管上安装多喷口(喷射的流体角度基本水准)莲蓬头的排松口作比较。应用鸭嘴阀方案按工程可接纳的造价水准思考,即每根升涨管安装单只竖直上进的鸭嘴阀。
(1)污水稀释廓张性能。当鸭嘴阀竖直上进安装在升涨管上时,因为背景水深较浅,认为合适而使用鸭嘴阀使喷射的流体流速增大,污水尚未获得绝对廓张便到了水面,有弊于污水的稀释。依据板型尝试发现,污水喷射的流体会很快冲到水面,引动垂向流态的失稳,形成表面化的翻滚现象(如图3所示),因为垂向环流的作用将已经混合的污水又带入羽流加入新的掺混,影响起初稀释度。通过物理板型尝试和算术板型计算表明,鸭嘴阀竖直进行安装时,污水升涨到水面时的稀释度仅为10左右。升涨管上安装多喷口莲蓬头,流水从莲蓬头处喷射的流体水准排放,增加了污水与背景水头的掺混,有助于污水的稀释廓张,是近年来经过研讨觉得适合使用于浅水系污水排放的最佳方式。选购上海春姜鸭嘴阀可电O2l-25955536。依据物理板型尝试和算术板型计算,本工程安装多喷口莲蓬头时,污水升涨到水面的稀释度可达200~250。
(2)避免海水和背景泥沙侵入。认为合适而使用鸭嘴阀可很好避免海水和背景泥沙侵入。鸭嘴阀品牌选哪个?当然上海春姜。多喷口廓张器为了避免海水及背景泥沙侵入,要求喷射的流体疏密程度大。对于本工程来说,因为海水与污水疏密程度差较小,升涨管高度半大,只要廓张器预设合理,排污量正常,一般喷射的流体不会发生海水和背景泥沙侵入现象,并且排放管冲洗也不存在问题。
(3)廓张器管内沉积。依据尝试研讨,认为合适而使用鸭嘴阀可使升涨管出流量沿程更平均,对于深水排松口来说,这是有帮助的,更合乎深水排放的一般预设要求。不过,当污水中泥沙液体浓度较高、排放量较大,因为廓张器尾部管内流速较小,易形成严重的泥沙沉积,甚至于淤堵。认为合适而使用多喷口莲蓬头方式廓张器,在预设和运行管理上可认为合适而使用灵活处理方法,如上所述升管喷口翘棱均分配(远岸升涨管喷口数多于近岸)或封堵近岸升涨管喷口,可增加廓张器尾部管段的流速,减低沉积厚度,避免泥沙淤堵。
(4)水头亏损。认为合适而使用鸭嘴阀的排松口因为增加了出口部分阻力系数而增大了水头亏损,与认为合适而使用多喷口莲蓬头的排松口相似,水头亏损的增加虽不会达到图2所示的2倍,但增加的水头亏损值也是可观的。由于水头亏损的增加,就要求增大高位井的高度、增大抽水机的扬程,因此增加了工程造价和常年运行花销。
(5)维修与保护。据厂方资料,鸭嘴阀因为防止腐蚀,可长期运用,一般无须维修与保护。多喷口莲蓬头排松口假如预设合理(思考防腐处理方法),并能维持正常运行,一般也不必维修与保护。如上所述海竹园排松口(1993年十二月通水)、上海星火研发区排松口(1993年三月运行),于1998年分别进行了扎猛子检查和抽取莲蓬头检查,发现正常运行的莲蓬头无腐蚀现象,喷口处基本无海洋有生命的物质寄生;海外资料也表明能维持正常运行的排松口不存在海洋有生命的物质寄生封堵喷口的问题。
(6)工程造价与运行费。鸭嘴阀本身的价钱极其昂贵,再加上另外的水头亏损,则在工程造价和常年运行花销上,运用鸭嘴阀,认为合适而使用多喷口莲蓬头要高。

综上所述,奉浦排海工程按原预设方案运用鸭嘴阀弊大于利,可思考认为合适而使用多喷口莲蓬头取而代之。纵然运用鸭嘴阀,也应进一步调试原预设中的鸭嘴阀方案,如增加鸭嘴阀的数目及将鸭嘴阀出流方向改为水准等,以充分利用鸭嘴阀的长处。

3结束语
排海工程中运用鸭嘴阀,具备避免海水和泥沙侵入、利于排放管冲洗、在一定条件下增长污水稀释度以及抗腐蚀强等长处,适合使用于海水与污水疏密程度差较大、且升涨管高度较大的排松口,也可用于不常运用的紧密排松口。因为鸭嘴阀所具备的长处是经过增加工程造价和水头亏损而换得的,排海工程中对鸭嘴阀的应用应谨慎认真思考,应依据具体工程综合分析好处坏处后确认运用与否。

 

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