汪志能, 王晓川

基于弹状流和搅拌流的气力提升泵建模

汪志能1, 王晓川2

(1. 湖南科技大学 机电工程学院, 湖南 湘潭 411201; 2. 武汉大学 动力与机械学院, 湖北 武汉 430072)

针对传统的理论模型适应范围较窄、精度不高的问题，提出基于弹状流和搅拌流的气力提升泵理论建模。针对弹状流和搅拌流工况，分别建立提升泵气液速度模型、相含率模型以及压降模型，采用临界气含率判别气力提升泵流动工况，结合气液连续性方程和动量方程，建立了气力提升泵的完整理论模型。研究结果表明：该模型能较好地适应提升泵内弹状流与搅拌流工况，在弹状流-搅拌流过渡区域出现较大的误差，最大误差为11%；与传统理论模型相比，基于弹状流和搅拌流的理论模型适应范围广，预测精度高。

气力提升泵；理论建模；流型；压降；工作性能

1 前 言

气力提升泵是一种采用气流浮力输送液流或浆料的特殊泵，整个装置无机械传动部件，结构简单、操作方便、经济性好，广泛应用于污水处理、浆料输送等化工领域，具有极强的市场应用前景[1-2]。

自20世纪初，国内外研究者对气力提升泵开展了大量科学研究，Ahmed等[3]实验发现：采用1 Hz脉冲进气方式比传统进气方式工作效率提高了60%。Tang等[4]发现泡状搅拌流最有利于固体颗粒的提升。Hu等[5]实验发现采用4孔轴向进气方式提升泵效率达到最优。这些研究基于实验方法探索气力提升系统的工作特性，在一定程度有利于指导气力提升泵的结构设计，但这些实验对象大多是针对特定结构尺寸，研究结论对参数依赖性强，普适性差。……