Рабочие параметры аэраторов и аэрационных установок

 

Для гравитационных устройств, осуществляющих аэрацию воды в каналах, существуют уравнения, которые позволяют определить их коэффициент полезного действия и механическую эффективность:

 ;                                   (27)

 ,                        (28)

где Е – коэффициент полезного действия аэрации, %;

С_а – концентрация кислорода до аэратора, мг/л;

С_s – концентрация кислорода после аэратора, мг/л;

C_b – насыщающая концентрация кислорода при данной температуре, мг/л;

МЕ – механическая эффективность, кг О₂/(кВт∙ч);

Q – расход воды, л/с;

γ – удельный вес воды, Н/м² ;

h – высота падения воды, м;

е – эффективность работы насоса в десятичных долях.

Преимуществом гравитационных аэраторов является то, что в качестве энергии используется сила тяжести. Однако это справедливо только в тех случаях, когда источник воды расположен выше водоема. Если источник водоснабжения расположен ниже водоема, то воду приходится поднимать на определенную высоту насосами и только потом использовать гравитационный аэратор. При перепаде высот менее 10 м во время работы гравитационного аэратора пресыщение воды кислородом наблюдается очень редко, но если это случается, то обмен с атмосферой быстро приводит это пресыщение к нулю.

Скорость насыщения кислородом воды поверхностными аэраторами зависит от многих факторов: глубины погружения, частоты вращения и диаметра ротора, градиента концентрации кислорода и энергии, приходящейся на единицу площади. Скорость насыщения воды кислородом, количество затраченной мощности на единицу площади и габаритные размеры обычно указывают в паспорте аэратора. Увеличение глубины погружения, частоты вращения и диаметра ротора поверхностных аэраторов приводит к увеличению скорости насыщения кислородом [12]. При изучении работы лопастных аэраторов было установлено, что коэффициент перехода кислорода практически линейно зависит от глубины погружения ротора, которая составляла 0,1–0,5 его диаметра, а также отмечалось, что при увеличении диаметра лопастей с 0,3 до 0,6 м эффективность насыщения воды кислородом быстро возрастает. Градиент концентрации кислорода также влияет на скорость насыщения кислородом и, как правило, поверхностные аэраторы обеспечивают поступление в воду от 1,9 до 2,3 кг О₂/(кВт∙ч)

Скорость насыщения кислородом с помощью распылительных аэраторов зависит от разности концентрации кислорода в пузырьках и окружающей среде, насыщения воды вокруг пузырьков, времени нахождения их в воде, размеров пузырьков (поскольку это определяет площадь контакта), скорости подачи газа. Градиент концентрации кислорода между пузырьками и окружающей средой зависит от концентрации кислорода в пузырьке, насыщения воды и скорости обновления жидкостной пленки. Концентрация кислорода в пузырьке зависит от газа, которым он наполнен. Если это воздух, то концентрация кислорода в нем составляет всего 21 %, но для увеличения градиента концентрации и скорости насыщения воды кислородом в распылителях можно использовать чистый кислород. Диаметр пузырьков оказывает значительное влияние на аэрационные характеристики распылителей: чем меньше пузырьки, тем больше площадь на единицу подаваемого газа и тем больше газа проникает в воду. При насыщении воды как воздухом, так и чистым кислородом была установлена [17] линейная зависимость между глубиной погружения и максимальной абсорбцией кислорода.

S = –0,09 + 0,58А,                                   (29)

где S – глубина погружения распылителя, м;

А – абсорбция кислорода, %.

Для лучшей аэрации на поверхности водоема винт турбинного аэратора создает скоростной поток. Насыщение воды кислородом с помощью турбинного аэратора зависит от частоты его вращения, свойств жидкости и дефицита кислорода в ней. При увеличении частоты вращения возрастает скорость насыщения воды кислородом, поэтому эффективность насыщения воды кислородом (количество кислорода, поступающего в жидкость, на 1 кВт∙ч затраченной энергии) прямо зависит от потребляемой мощности винта.

 

6.8. Методика определения типа аэратора

 

Выбор аэратора зависит от его технической характеристики, стоимости и других факторов.

Поверхностные аэраторы обладают максимальной эффективностью насыщения кислородом и находят широкое применение, поскольку их стоимость и затраты на эксплуатацию наименьшие.

Распылительные устройства можно использовать и как эрлифты, и как аэраторы, что делает их приобретение экономически целесообразным.

Гравитационные аэраторы наиболее выгодны с экономической точки зрения при наличии достаточного перепада уровня, поскольку это позволяет их использовать без насосов.

Турбинные аэраторы отличаются высокой надежностью, долговечностью, эффективностью и простой конструкцией. Аэраторы данного типа имеют коэффициент полезного действия до 60 %.

Методика определения числа и типа аэраторов сводится к следующему:

1. Определить потребность в кислороде, включая химическое и биологическое потребление кислорода. Биологическое потребление кислорода складывается из потребления кислорода культивируемыми организмами и растениями, а также бактериального окисления органических веществ и неорганических соединений;

2. Сравнить эффективность аэрации различных типов аэраторов с потребностью в кислороде;

3. Выбрать подходящий тип аэратора из расчета потребности в кислороде и его стоимости;

4. Определить число аэраторов.

 

Вопросы для самоконтроля

1. Что означает термин «газообмен»?

2. От чего зависит концентрация кислорода?

3. За счет чего осуществляется обогащение воды молекулярным кислородом?

4. Чему соответствует оптимальный уровень кислорода?

5. Какие процессы уменьшают содержание кислорода в воде?

6. Какие вы знаете способы аэрации воды?

7. Расскажите о назначении и устройстве оксигенатора.

8. Какие типы аэраторов вы знаете?

9. В чем состоит принцип действия поверхностных аэраторов?

10. Каково назначение турбинных аэраторов?

11. Как влияет концентрация растворенного кислорода на потребление корма при выращивании карпа?

12. Какие факторы учитывают при определении типа аэратора?

 

 

7. Системы и устройства кормоприготовления

И кормораздачи