（全日制本科毕设）倒伞型曝气机有限元分析及优化设计（全套图纸CAD哟）

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倒伞型曝气机有限元分析及优化设计摘要。.曝气机的结构功能及工作原理详细分析曝气机的结构功能如图所示，本文需要优化的曝气机的结构主要由以下四部分组成图立式倒伞曝气机结构示意图卧式倒伞曝气机结构示意图倒伞曝气机安装图倒伞曝气机安装尺寸.曝气原理分析通过对倒伞型表曝机产生的水流特点及曝气过程的分析,可依据离心泵等角速度旋转液体搅拌混合系统明渠流中的水跃等基础理论对倒伞表曝机的曝气机理及性能参数进行定性分析。离心泵叶轮倒伞型表曝机工作时,其叶轮实际上与开式轴向吸液的离心泵叶轮极为相似,倒伞叶片相当于离心泵叶轮的叶片。根据离心泵的叶轮理论,在功率消耗抛撒的水流密度为定值的条件下,流量与水压成反比关系。按离心泵的基本方程欧拉方程,对于轴向吸液的离心泵,液体进入叶道前为静止流体进口速度为零,离心泵的理论扬程压头仅取决于叶片出口处的液流参数,即只要确定了倒伞型表曝机的结构及运行参数,即可对其推动的流量与压头进行定性和定量分析。等角速度旋转液体自由表面平衡根据等角速度旋转液体自由表面方程,真空压强的大小取决于旋转角速度的大小,在转轴中心处真空压强最大。倒伞型表曝机搅动沟内水体也可近似看作是等角速度旋转液体自由运动,即在倒伞转轴中心处产生的真空压强最大。因此可在叶轮结构上采取使叶轮旋转时产生较大的真空度等措施,提高表曝机的曝气效果。搅拌混合系统叶轮倒伞型表曝机工作时相当于个液体搅拌混合系统,可看作是个有叶片的透平式叶轮搅拌器根据液体搅拌混合系统理论可知,增加表曝机的叶轮直径并降低其速度,可获得较大的流量和较小的压头,实现水体的充分混合。此外倒伞型表曝机还可通过建立的关联式功率曲线,涉及叶轮直径转速水体粘度和密度以及搅拌槽构件参数等,对叶轮不同直径不同转速时的功率进行计算和校核,以获得最佳的值。明渠流中的水跃倒伞型曝气叶轮工作时,由于叶轮的旋转及搅动,水流从叶轮周边流出时形成翻滚的水流,这种水力现象可近似看作明渠流中的水跃,其上部为饱掺空气的表面旋滚,下部为急剧扩散的主流。倒伞叶轮旋转时形成的水流跃起区域,按其特点的不同可分为空气吸入点水跃头部剧烈掺混区乳化泡沫区和涡旋剪切区。在水跃头部,由于射流涡旋等作用形成了负压区,使大量的空气被吸入水体然后在剧烈掺混区内,吸入的空气在涡旋的剪切下形成均匀细密的气泡,并与紊动的水体充分混合最后,部分较大粒径气泡在浮力的作用下升至自由表面的乳化泡沫区,并进入大气另部分细小气泡则在涡旋剪切区随主流水体进入曝气池内,继续进行混合和扩散。水跃头部空气的吸入量取决于从急流到缓流的流速差,流速差越大则空气的吸入量越大。对倒伞叶轮来说,当水体流入叶片间的流道后,在叶片的推动下被迅速加速到,加速后的水体在向外传递的过程中由于受到阻力的影响,开始减速速度减至并形成水跃。因此增大叶片的推力,使流速差加大,可提高空气的吸入量。设备整体采用立式结构，安装方便占地面积小，不易被溅出的污水所腐蚀。驱动机构传动精度高，运转平稳，机械效率高，噪声低，设计使用寿命超过，长期运行故障率小性能优良，质量可靠。倒伞型叶轮经优化设计，具有搅拌能力大推流能力强充氧量高处理效果好不挂脏等优点。倒伞的升降机构为平板式结构，升降动程大，结构简单，调节方便。整机现场安装简便,倒伞伞体倒伞主轴及减速机输出轴之间可实现自动对中。设备可根据用户需要配置变频调速装置来调节叶轮的转速，以获得工艺要求的充氧量，降低能耗。.曝气机性能评价指标的确定根据曝气机所需要实现的功能，对曝气机性能的评价主要参照技术经济评价法然后结合实际的使用情况对性能指标按照重要程度进行评价。首先是技术性指标，主要有单位时间内，定功率下，定面积和水深的水槽内，曝气机的清水充氧量，服务面积大小，最大插入水深，曝气机全重。经济性指标按照重要程度依次是制造成本，运输维修费用等此外还有些环保指标，例如噪音大小等等。如表所示，是本文要研究的这系列的曝气机的主要性能指标，这些数据由厂家根据试验情况测得。表曝气机主要性能指标其中清水的充氧量和服务面积都是非常重要的指标，也是曝气机设计的关键性指标。清水的充氧量是在定功率下曝气机小时的充氧量，依据仪器测得。服务面积是指以曝气机轴心为中心，以气水混合流到达的最远位置处为半径，该半径范围内的圆面积。因此这两个指标是本文所研究的最重要的两个指标，可以浙江大学硕士学位论文曝气机性能评价指标的确定这么说个定功率的曝气机在单位时间内充氧量越多，服务面积越大其性能就越优越。当然还要考虑其经济性指标，由于曝气机运行时其传动轴是在污水中工作，轴承安装处虽然有密封圈防止污水泄漏，但从运行的情况来看保持的密封是不可能的，轴承的损坏还与轴系的设计有关。轴承的更换周期就是个重要的经济性指标。另外个比较重要的经济性指标就是制造成本和运输费用。其中制造成本和结构设计有关，运输费用和整体重量有关。因此可以说个曝气机其轴承更换周期越长，加工成本越低，重量越轻其经济性指标就越好。对于优化后的曝气机性能指标也需要给定个量化的评价指标，以直观的将优化前后的曝气机各项性能进行对比，为此介绍下评分法。之前需要注意以下几点.评分标准评价尺度要能度量评价对象与给定要求的符合程度.评分标准评价尺度应概括较大的范围，能对所有方案做出评价评分标准评价尺度应准确明了不致引起误解。评分标准有两种表示方法，种是分制，另种是分制，在特征尚不清楚的时候，可以采用分制在评价对象较为具体，特征较为明显的时候，可以采用分制，采用分制的评分标准评分显得更为细致。本文的评价对象是方案，也就是说评价是在方案设计阶段进行的，具体化程度比较低，所以采用分制的评分标准。分制和分制两种评分标准的内容如表所示。表评分标准评分法是根据规定的标准用分值作为衡量方案优劣的尺度，对方案