一种用于评估旋流器分离效率的实验装置

1.本实用新型涉及分离技术领域，特别是涉及一种用于评估旋流器分离效率的实验装置。


背景技术：

2.降雨径流污染是水体污染的重要来源，尤其是初期雨水径流，往往携带有大量固体悬浮物质，其本身是一种污染物质，同时还作为载体，通过吸附、富集其他污染物质发生生物化学作用，从而对收纳水体造成水质污染。很多研究表明，径流中的主要污染物质均与固体悬浮物含量呈显著正相关关系，因此减少径流中的固体悬浮物浓度可以有效地削减各类污染物含量。固液水力旋流分离器利用离心沉降原理从悬浮液中将两相介质进行分离，可以有效去除地表径流中的大量悬浮固体，并同时去除吸附在固体表面的污染物。由于造价低、设备构造简单、处理效率高且无需额外占用土地，因此利用水力旋流进行初期雨水处理的技术在水环境保护领域得到广泛应用。但是不同的水流速度和不同悬浮物浓度对水力旋流器的分离效果有较大影响，在实际工程设计中需要根据具体的流量和水质状况掌握水力旋流器的分离效率，这是进行合理方案设计的关键。
3.现有技术中，并没有相关评估水力旋流器分离效率的设备，所以为了能够掌握水力旋流器的分离效率，本实用新型提出一种用于评估水力旋流器固液分离效率的实验装置，有助于开展水环境治理工程中的水力旋流器布设方案设计。


技术实现要素：

4.基于此，有必要针对如何评估水力旋流器分离效率的问题，提供一种用于评估旋流器分离效率的实验装置，所述用于评估旋流器分离效率的实验装置包括：管路组件，所述管路组件包括进液管路和出液管路；旋流器，所述旋流器包括旋流器本体，所述旋流器本体上具有入口、出口和溢流口，所述旋流器本体的入口设置在所述旋流器本体的中部，所述旋流器本体的出口设置在所述旋流器本体的底部，所述旋流器本体的溢流口设置在所述旋流器本体的顶部，所述旋流器本体的入口和所述进液管路连接，所述旋流器本体的溢流口和所述出液管路连接；固体收纳组件，所述固体收纳组件设置在所述旋流器本体的出口下方，所述固体收纳组件用于收纳固体残渣；数据处理组件，所述数据处理组件用于分析固体残渣的实验数据和流经所述进液管路的实验液体的液体数据，进而得出所述旋流器的分离效率。
5.其中一个实施例中，还包括：
6.液体箱，所述液体箱的内部具有中空腔室，所述液体箱的上端设置有连通所述中空腔室的开口。
7.其中一个实施例中，还包括：
8.液体输入组件，所述液体输入组件与所述液体箱的中空腔室连通，所述液体输入组件用于将实验液体输入至所述液体箱的中空腔室内。
9.其中一个实施例中，还包括：
10.液体泵，所述液体泵设置在所述液体箱中，所述液体泵连接所述进液管路。
11.其中一个实施例中，还包括：
12.所述旋流器还包括溢流管和底流管，所述溢流管连通所述旋流器本体的溢流口，所述底流管连通所述旋流器本体的出口。
13.其中一个实施例中，数据处理组件还包括：
14.流量测量组件，所述流量测量组件设置在所述进液管路上。
15.其中一个实施例中，数据处理组件还包括：
16.流量控制组件，所述流量控制组件设置在所述进液管路上。
17.其中一个实施例中，固体收纳组件包括：
18.收纳箱，所述收纳箱的内部开设有中空腔室，所述收纳箱的顶端开设有连通所述中空腔室的开口。
19.其中一个实施例中，固体收纳组件包括：
20.烘干组件，所述烘干组件设置在所述收纳箱上，用于将所述收纳箱收集的固体残渣烘干。
21.其中一个实施例中，数据处理组件包括：
22.固体测量组件，所述固体测量组件设置在所述收纳箱上，用于测量烘干后固体残渣的质量。
23.本实用新型的提供一种用于评估水力旋流器分离效率的实验装置，使用该实验装置可以测量固液混合水中悬浮物浓度以及固体收纳组件中收集到的固体质量，利用该实验装置中的数据处理组件，可以评估出水力旋流器的分离效率。
附图说明
24.图1为本实用新型提供的一种用于评估水力旋流器分离效率的实验装置的结构图。
25.附图标号：
26.1-旋流器本体；
27.2-溢流口；
28.3-溢流管；
29.4-出口；
30.5-底流管；
31.6-收纳箱；
32.7-出液管路；
33.8-流量控制组件；
34.9-流量测量组件；
35.10-进液管路；
36.11-液体箱；
37.12-液体输入组件；
38.13-液体泵；
39.14-入口。
具体实施方式
40.为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本实用新型的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型。但是本实用新型能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本实用新型内涵的情况下做类似改进，因此本实用新型不受下面公开的具体实施例的限制。
41.在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
42.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
43.在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
44.在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
45.需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。
46.参阅图1，图1示出了本实用新型提供的一种用于评估水力旋流器分离效率的实验装置一实施例中的结构图，本实用新型一实施例提供了的一种用于评估旋流器分离效率的实验装置，所述用于评估旋流器分离效率的实验装置包括：管路组件，所述管路组件包括进液管路10和出液管路7；旋流器，所述旋流器包括旋流器本体1，所述旋流器本体1上具有入口14、出口4和溢流口2，所述旋流器本体1的入口14设置在所述旋流器本体1的中部，所述旋流器本体1的出口4设置在所述旋流器本体1的底部，所述旋流器本体1的溢流口2设置在所
述旋流器本体1的顶部，所述旋流器本体1的入口14和所述进液管路10连接，所述旋流器本体1的溢流口2和所述出液管路7连接；固体收纳组件，所述固体收纳组件设置在所述旋流器本体1的出口4下方，所述固体收纳组件用于收纳固体残渣；数据处理组件，所述数据处理组件用于分析固体残渣的实验数据和流经所述进液管路10的实验液体的液体数据，进而得出所述旋流器的分离效率。
47.在该实施例中，管路组件包括有进液管路10和出液管路7，上述进液管路10和出液管路7的材质不做限定，可以是能够使得固液混合体及液体能够顺畅通过的任何材质，比如：橡胶管等。
48.在该实施例中，旋流器的规格和尺寸不做限定，该实验装置可以用于评估各个规格的旋流器分离效率，在测试不同旋流器的分离效率时，能够按照旋流器的规格尺寸，对实验装置进行调整。
49.其中一个实施例中，还包括：液体箱11，所述液体箱11的内部具有中空腔室，所述液体箱11的上端设置有连通所述中空腔室的开口。
50.在该实施例中，液体箱11用于储存旋流器分离前的固液混悬体，液体箱11的尺寸和材质不做限定，可以是能够大量储存固液混悬液，不发生泄漏的任何尺寸和材质。
51.其中一个实施例中，还包括：液体输入组件12，所述液体输入组件12与所述液体箱11的中空腔室连通，所述液体输入组件12用于将实验液体输入至所述液体箱11的中空腔室内。
52.在一优选实施例中，液体输入组件12为管路，一端连接液体箱11，一端连接外界液体，用于将外界液体输入至液体箱11中。
53.其中一个实施例中，还包括：液体泵13，所述液体泵13设置在所述液体箱11中，所述液体泵13连接所述进液管路10。
54.在该实施例中，液体泵13的选择不做限定，可以是能够泵出固液混悬体而不损坏的任何泵体，比如，潜水泵等。
55.其中一个实施例中，还包括：所述旋流器还包括溢流管3和底流管5，所述溢流管3连通所述旋流器本体1的溢流口2，所述底流管5连通所述旋流器本体1的出口4。
56.在该实施例中，溢流管3用于导出分离后的上层清液，底流管5用于导出分离后的固体。
57.其中一个实施例中，数据处理组件还包括：流量测量组件9，所述流量测量组件9设置在所述进液管路10上。
58.在一优选实施例中，流量测量组件9选用为电磁流量计，用于计量通过进液管路10的液体流量。
59.其中一个实施例中，数据处理组件还包括：流量控制组件8，所述流量控制组件8设置在所述进液管路10上。
60.在一优选实施例中，流量控制组件8选用为阀门，用于控制通过进液管路10液体的流量大小。
61.其中一个实施例中，固体收纳组件包括：收纳箱6，所述收纳箱6的内部开设有中空腔室，所述收纳箱6的顶端开设有连通所述中空腔室的开口。
62.在该实施例中，收纳箱6的开口对准旋流器的底流管5，用于收集底流管5中导出的
固体。
63.其中一个实施例中，固体收纳组件包括：烘干组件，所述烘干组件设置在所述收纳箱6上，用于将所述收纳箱6收集的固体残渣烘干。
64.在该实施例中，烘干组件的选取不做限定，可以是能够迅速烘干固体，并且不会影响固体质量的任何烘干组件，比如：烘干机等。
65.其中一个实施例中，数据处理组件包括：固体测量组件，所述固体测量组件设置在所述收纳箱6上，用于测量烘干后固体残渣的质量。
66.在一优选实施例中，固体测量组件选用为天平，天平用于称出烘干或者风干后固体的质量。
67.该实验装置由液体箱11、液体泵13、旋流器、管路组件、流量测量组件9、流量控制组件8、固体收纳组件等组成。液体箱11提供实验所用固液混合水，液体泵13从液体箱11中抽取液体，通过管路组件连接流量测量组件9，流量测量组件9连接流量控制组件8控制液体量大小，流量控制组件8再接到旋流器的入口14，具有一定速度的液体流在旋流器的离心效果下进行固液分离，其中上层清液从旋流器的上部溢流管3排出，含水泥沙从旋流器的下部底流管5排到收纳箱6里，再烘干或者风干后用固体测量组件测量出固体质量，从而可得到固液分离效率。
68.具体操作步骤如下：
69.(1)将实验用固液混合水抽到液体箱11中，测出其悬浮物浓度ρ(克/立方米)；
70.(2)用进液管路10依次连接液体泵13出水口、流量测量组件9、流量控制组件8、旋流器入口14，旋流器溢流口2接出液管路7；
71.(3)开启液体泵13电源，调整流量控制组件8流量大小，使流量测量组件9的流量稳定在设计径流流量v(单位：立方米/秒)，调试期间不收集旋流器底流管5出流；
72.(4)设计实验时长t(单位：秒)，开启液体泵13，从计时开始，将旋流器底流管5出流收集到收纳箱6中，计时结束时关闭液体泵13；
73.(5)将收纳箱6中含水泥沙晾干或烘干，用固体测量组件测量出固体质量m(单位：g)，按下式计算得到分离效率e(％)：
74.e＝m/m
×
100％
75.式中：m为从底流管5中排出的固体颗粒质量；m为旋流器工作期间从进料管进入旋流器的固体颗粒质量，m＝ρ
·v·
t。
76.以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
77.以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。

技术特征：
1.一种用于评估旋流器分离效率的实验装置，其特征在于，所述用于评估旋流器分离效率的实验装置包括：管路组件，所述管路组件包括进液管路和出液管路；旋流器，所述旋流器包括旋流器本体，所述旋流器本体上具有入口、出口和溢流口，所述旋流器本体的入口设置在所述旋流器本体的中部，所述旋流器本体的出口设置在所述旋流器本体的底部，所述旋流器本体的溢流口设置在所述旋流器本体的顶部，所述旋流器本体的入口和所述进液管路连接，所述旋流器本体的溢流口和所述出液管路连接；固体收纳组件，所述固体收纳组件设置在所述旋流器本体的出口下方，所述固体收纳组件用于收纳固体残渣；数据处理组件，所述数据处理组件用于分析固体残渣的实验数据和流经所述进液管路的实验液体的液体数据，进而得出所述旋流器的分离效率。2.根据权利要求1所述的用于评估旋流器分离效率的实验装置，其特征在于，还包括：液体箱，所述液体箱的内部具有中空腔室，所述液体箱的上端设置有连通所述中空腔室的开口。3.根据权利要求2所述的用于评估旋流器分离效率的实验装置，其特征在于，还包括：液体输入组件，所述液体输入组件与所述液体箱的中空腔室连通，所述液体输入组件用于将实验液体输入至所述液体箱的中空腔室内。4.根据权利要求2所述的用于评估旋流器分离效率的实验装置，其特征在于，还包括：液体泵，所述液体泵设置在所述液体箱中，所述液体泵连接所述进液管路。5.根据权利要求1所述的用于评估旋流器分离效率的实验装置，其特征在于，还包括：所述旋流器还包括溢流管和底流管，所述溢流管连通所述旋流器本体的溢流口，所述底流管连通所述旋流器本体的出口。6.根据权利要求1所述的用于评估旋流器分离效率的实验装置，其特征在于，所述数据处理组件还包括：流量测量组件，所述流量测量组件设置在所述进液管路上。7.根据权利要求1所述的用于评估旋流器分离效率的实验装置，其特征在于，所述数据处理组件还包括：流量控制组件，所述流量控制组件设置在所述进液管路上。8.根据权利要求1所述的用于评估旋流器分离效率的实验装置，其特征在于，所述固体收纳组件包括：收纳箱，所述收纳箱的内部开设有中空腔室，所述收纳箱的顶端开设有连通所述中空腔室的开口。9.根据权利要求8所述的用于评估旋流器分离效率的实验装置，其特征在于，所述固体收纳组件包括：烘干组件，所述烘干组件设置在所述收纳箱上，用于将所述收纳箱收集的固体残渣烘干。10.根据权利要求9所述的用于评估旋流器分离效率的实验装置，其特征在于，所述数据处理组件包括：固体测量组件，所述固体测量组件设置在所述收纳箱上，用于测量烘干后固体残渣的
质量。

技术总结
本实用新型涉及一种用于评估旋流器分离效率的实验装置，包括：管路组件，管路组件包括进液管路和出液管路；旋流器，旋流器包括旋流器本体，旋流器本体上具有入口、出口和溢流口，旋流器本体的入口设置在旋流器本体的中部，旋流器本体的出口设置在旋流器本体的底部，旋流器本体的溢流口设置在旋流器本体的顶部，旋流器本体的入口和进液管路连接，旋流器本体的溢流口和所液管路连接；固体收纳组件设置在所述旋流器本体的出口下方，固体收纳组件用于收纳固体残渣；数据处理组件用于分析固体残渣的实验数据和流经所述进液管路的实验液体的液体数据，进而得出所述旋流器的分离效率。进而得出所述旋流器的分离效率。进而得出所述旋流器的分离效率。


技术研发人员：唐莉华 杨大文 杜灿勋 刘勇 徐定辉 严冬
受保护的技术使用者：清华大学
技术研发日：2023.03.09
技术公布日：2023/7/27