200立方米每小时水泵提升式调量池建模与设计_毕业设计论文(编辑修改稿)

200立方米每小时水泵提升式调量池建模与设计_毕业设计论文(编辑修改稿)内容摘要：

┊ ┊ ┊ 线 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 1 1i i i ii ic q t V CC V q t   (2) 1iV 和 1iC 两个迭代式即为变水位水质均化池迭代计算数学模型。 给出 ,iicq（ i=0,1,2，„， n1） ， 00,tV C ,则由式 (1) ,式 (2) 迭代计算 ,可得11iiVC和[7]。 . 调节池水力特性的研究 . 直管式调量池一级数学模型 目前已建立大气短管自由出流调节池的一级数学模型。 图 16为典型的大气中短管自由出流调节池的示意图。 在初始平衡条件下： 20 10 进水量突然增加时，达到新的平衡条件： 21 11 ,水位维持在 1H。 两种水量平衡下的流量公式分别为： 2 0 01 0 122ccQ A g HQ A g H (1)、（ 2） 1c ld   (3) 式中 c 是短管特性参数。 由式（ 2）、（ 1）得流量与水位的对比关系式为： 221 21 110 20 10H Q QH Q Q (4) 图 12 大气中短管自由出流调节池示意图 调节池特征参数包括调节池的水深、面积、出水短管特性、调节时间等。 取任意0H 1H 进水 10 11() 出水 20 21() 池面积 0A 200m179。 /h 水泵提升式调量池建模与设计 毕业设计 (论文 )说明书 共 63 页 第 9 页 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 装 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 订 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 线 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ t时刻下。 当 10Q 突然增大时，调节池水位逐渐上升到 H，取 dt时间微元，设池的面积为 cA ，进水流量为 11Q ,水位上升为 dH，则调节池水量平衡的微分关系如下： 11 2ccA dH Q dt A gH dt （ 5） 整理得出： 11 2ccAdt dHQ A gH  （ 6） 取初始条件 t=0， H=H0，对式（ 6）积分： 00 11 2tH cH cAd t d HQ A g H  （ 7） 整理得出下式： 1 1 00 1 12112[ 2 ( ) l n ]2cccc cQ A g HAt A g H H QAg Q A g     （ 8） 1 2 1 1 3l n ( 2 )ct k H k Q A g H k    （ 9） 其中 10 20,—— 低流量平衡时的进出水流量， 3/mh； 11 21,—— 大流量调节过程中的进出水流量， 3/mh； ,cAA—— 调 节池、出水短管面积， 2m ； 01,HH—— 低流量、大流量平衡时调节池水位， m ； ,HdH —— 大流量调节过程中某瞬时水位、水位变化量， m ； WH —— 出水短管阻力系数。 公式（ 8）包含了调节池的所有特性参数， 1 2 3,k k k 只取决于调量池和出水管的设计参数，对于已知的调节池为常数。 公式（ 8）和公式（ 4）一起称为调节池特征公式[8]。 本设计将建立泵提升式调量池的数学模型并通过实验验证数学模型。 . 已建立的泵提升式调量池数学模型 此前张孝燕学姐在她的毕业设计论文中已经建立了泵提升式调量池的数学模型。 其表达式如下： 22139。 12139。 1 )( KKQKQeH M  200m179。 /h 水泵提升式调量池建模与设计 毕业设计 (论文 )说明书 共 63 页 第 10 页 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 装 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 订 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 线 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 139。 12139。 112139。 12139。 1122139。 12139。 1239。 2)()()(KQKQeKKQKQeKKKQKQeKQMMM[9] 其中4139。 1022139。 12139。 1 02 2)l n ( KAQtHKKQKQ HKM  但是，这个模型所得的 曲线与实验所得的曲线有较大的差异，可能不适用于工程实际。 因此，在本课题中，我将重新推导泵提升式调量池的数学模型。 . 调节池的分类 调节池主要分为水质调节池、水量调节池和混合调节池三类。 其中混合调节池兼具水质调节与水量调节的功能。 这里重点介绍前两类调节池。 . 水质调节池 在水污染治理系统工程中，为了缓解因为水质变化过大而对后续处理构筑物造成的影响，需要设水质调节池。 常用调质池又分为普通水质调节池和穿孔导流槽式水质调节池。 普通水质调节池可写出物料平衡方程： 1 0 2 2C QT C V C QT C V   式中 Q —— 取样间隔时间内的平均流量； C1 —— 取样间隔时间内进入调节池污物的浓度； T —— 取样间隔时间； C0 —— 取样间隔开始时调节池内污物的浓度； V —— 调节池容积； C2 —— 取样间隔时间终了时调节池出水污物的溶度； 假设在一个取样时间内出水浓度不变，将上式变化后，每一个取样间隔后的出水浓度为 102 //C T C V QC T V Q  当调节池容积已知时，利用上式可求出各间隔时间的出水污 物浓度。 对于穿孔导流式调节池：同时进入调节池的废水，由于流程长短不同，使前后进入调节池的废水相混合，以此来均和水质。 这种调节池的容积可按下式计算： 200m179。 /h 水泵提升式调量池建模与设计 毕业设计 (论文 )说明书 共 63 页 第 11 页 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 装 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 订 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 线 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ t ii=1q2TW  考虑到废水在池内流动可能出现短路等因素，一般引入 = 的容积加大系数。 则上式应为： t ii=1q2TW  水质调节池的形式除上述矩形的调节池外还有方形和圆形的调节池。 . 水量调节池 在水污染治理系统工程中，为了缓解因 为水量变化过大而对后续处理构筑物造成的影响 ,需要设水量调节池。 常见的水量调节池如图。 进水为重力流 ,出水用泵抽升 ,池中最高水位不高于进水管的设计水位 ,有效水深一般为 23cm。 最低水位为死水位 [10]。 进水最高水位最低水位H泵出水 图 13 水量调节池 常见的水量调节池有以下几种： （ 1）直管式调量池 直管式调量池的示意图如图 12所示。 200m179。 /h 水泵提升式调量池建模与设计 毕业设计 (论文 )说明书 共 63 页 第 12 页 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 装 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 订 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 线 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 图 14 直管式调量池 直管式调量池的工作原理：当来水量大时通过溢流墙来保证出水水头的稳定，当来水水量较小时利用虹吸原理，保 证出水水头恒定，从而稳定出水流量。 （ 2）泵提升式调量池 泵提升式调量池的示意图如图 13 所示。 泵提升式调量池中，池子本身仅起到储存原水的缓冲作用，它是依靠泵的工况点的改变来调节流量的。 200m179。 /h 水泵提升式调量池建模与设计 毕业设计 (论文 )说明书 共 63 页 第 13 页 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 装 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 订 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 线 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 图 15 泵提升式调量池 （ 3）浮筒式调量池 浮筒式调量池的示意图如图 14所示。 图 16 浮筒式调量池 浮筒式均量调节池是利用出水孔口固定浸没深度的自由出流的流量为恒定的这一原理而设计的调量池，其流量的大小可以通过改变孔口面积 和浸没水深调节。 . 课题研究内容和意义 本课题的研究内容主要如下： （ 1） 建立进水流量呈阶跃变化时泵提升式调量池水位、出流量随时间变化的数学模型； （ 2） 通过实体模型试验研究数学模型中参数变化对泵出流量的影响，得到实测曲进水流量 1Q 出水流量 2Q 200m179。 /h 水泵提升式调量池建模与设计 毕业设计 (论文 )说明书 共 63 页 第 14 页 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 装 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 订 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 线 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 线，并与数学模型相比较； （ 3） 通过 LabVIEW 模拟进水流量呈连续阶跃变化时泵的出流量随时间的变化曲线，验证数学模型在此条件下的可行性； （ 4） 根据数学模型和实验结果分析可能影响泵提升式调量池调量效果的各因素，提出工程实际中调量池的优化设计方案。 通过本课题的研究，得出可靠的泵提升式调量池数学模型，能够更好地了解这 种调量池的水力学特征，为实现调量池的优化设计打下基础。 200m179。 /h 水泵提升式调量池建模与设计 毕业设计 (论文 )说明书 共 63 页 第 15 页 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 装。