Введение к работе
Актуальность темы.
Ухудшающееся состояние водных объектов, связанное с интенсификацией их использования в качестве источников водоооеспечения, зон рекреации, а часто и как места сбора неочищенных сточных вод, требует безотлагательной разработки научно-обоснованных мероприятий по их очистке и поддержанию в приемлемом санитарном состоянии.
Неудовлетворительное санитарное состояние водных объектов в значительной степени связано с низким содержанием в воде растворенного кислорода. Естественной самоочищающей способности водотока или водоема при их сильном загрязнении оказывается недостаточно для поддержания высокого качества воды, и в этом случае необходима искусственная аэрация на стационарных гидротехнических сооружениях или с помощью плавающих аэрирующих установок. Наличие больших объемов воды, требующей аэрации, предусматривает использование дешевых, эффективных, малоэнергоемких и надежных систем. Одной из них является система аэрации с помощью аэрированных струй, сформированных в аэраторах эжекторного или вихревого типа. Струйная аэрация широко применяется также в биологических очистительных сооружениях, технологических аппаратах химической и микробиологической промышленности и других отраслях.
Для оптимизации систем струйной аэрации необходимо решение задачи о взаимодействии аэрированной струи с прорабатываемым массивом жидкости. Гидравлический и гидромеханический расчеты, детально разработанные для сплошных турбулентных затопленных струй, для двухфазных воздухонасыщенных струй оказываются непригодными, поскольку в аэрированных струях дополнительно действуют силы, отсутствующие в сплошных струях.
Целенаправленных исследований распространения вертикальных и наклонных затопленных аэрированных струй пока не проводилось, и это обусловливает целесообразность выполненной нами работы.
Распространение в массиве воды аэрированной струи представляет собой сложное явление, поэтому основным методом ее изучения принят метод физического эксперимента. Вместе с тем, в работе показаны достоинства и возможности метода математического моделирования, позволившего получить результаты для практического использования.
Цель работы и задачи исследований.
ТТелмо настоящей пяботм являлось nonvMenuft и янялич
экспериментальных и теоретических характеристик распространения массиве воды вертикальных и наклонных затопленных аэрировании струй, которые необходимы при проектировании инженернс экологических систем аэрации водных объектов.
Для достижения этой цели было необходимо решить следующи задачи:
проанализировать современные знания о распространени сплошных и аэрированных затопленных струй и разработат программу исследований;
создать материальную базу экспериментальных исследованиі разработать методику проведения опытов и обработки опытны данных;
получить и проанализировать экспериментальные данные распространении вертикальных и наклонных аэрированных струй прорабатываемом массиве воды;
разработать математическую модель распространени; затопленных аэрированных струй в массиве жидкости; разработат программу расчетов на ЭВМ; проанализировать результаты расчетов сравнить их с опытными данными;
- разработать рекомендации по применению контрвихревы
аэраторов и расчету затопленных аэрированных струй пр
проектировании инженерно-экологических систем аэрации водны
объектов.
Научная новизна работы.
К числу новых результатов, изложенных в диссертации, следуе отнести:
- заключение о влиянии условий выпуска аэрированной струи и контрвихревого аэратора на его гидравлические характеристики і характеристики самой струи, а также о влиянии типа контрвихревог' аэратора на характеристики формируемой им аэрированной струи;
научно-обоснованную информацию о распространени] различных затопленных аэрированных струй в прорабатываемо! массиве воды;
- разработку и обоснование методики расчетов параметро
затопленных аэрированных струй.
Практическое значение определяется возможность*
использования рекомендаций работы при проектировании струйно вихревых систем аэрации.
Апробация работы
Основные результаты диссертационной работы докладывались п мйзптунатюттном симпозиуме по янемпметпии НИИ А ( ГТпягя. Голйны
Чешская Республика, 1992), на научной конференции с межународны» участием по водному хозяйству и гидротехническому строительству (Брно, Чешская Республика, 1992) и одобрены на заседании кафедрь ИВЭМГСУ(1993).
Реализация работы.
Результаты исследований использованы при проектированш систем струйно-вихревой аэрации для ряда промышленных и природо охранных объектов в Российской Федерации и при разработю "Руководства по проектированию и конструкторской документацій вихревых аэраторов на донных водовыпусках плотин" Комитета пс водным ресурсам Минэкологии РФ, ] 992 г.
Объем работы.
Диссертация состоит из введения, пяти гнав, общих выводов і рекомендаций и списка литературы из 64 наименований. Работ* изложена на 172 страницах машинописного текста, включая 16 таблиц, и содержит 61 рисунок и 6 фотографий.