曝气增氧微气泡-水界面和水体表面的氧传质的计算-IngentaConnect.PDFVIP

第 29 卷 第 13 期 农 业 工 程 学 报 Vol.29 No.13 190 2013 年 7 月 Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering Jul. 2013 曝气增氧微气泡-水界面和水体表面的氧传质的计算分析 1 2 2 1 程香菊 ，谢 骏 ，余德光 ，曾映雪 （1. 华南理工大学亚热带建筑科学国家重点试验室，广州 510640 ； 2. 中国水产科学研究院珠江水产研究所，广州 510380 ） 摘 要：在水产养殖池塘中微孔曝气充氧系统日益受到关注，为了探究微气泡-水界面与水表面湍动对氧传质的贡 献，在不同曝气流量、不同淹没水深条件下进行了水体底部微孔曝气增氧试验。基于氧体积传质理论，采用美国 土木工程协会推荐的计算模型和两区氧传质模型进行耦合求解，计算得到了水体底部微孔曝气增氧过程中气泡- 水界面和水表面湍动扩散氧体积传质速率。对温度修正后的体积传质速率进行分析，结果表明，在一定的淹没水 深下，气泡-水界面和水表面湍动扩散氧体积传质速率均与曝气流量成正比；而在一定的流量下，气泡-水界面和 水表面湍动扩散氧体积传质速率与水深成反比。针对于浅型养殖池塘，随着曝气管淹没水深的增加，虽然水表面 传质的贡献率有所下降，但是其贡献仍然很大，占到了 80% 以上。结合微孔曝气式增氧系统具有能耗较低、安装 简单等优点，采用微孔曝气式增氧系统对浅型水域增氧和湍动混合具有较大优势，值得推广采用。 关键词：水产养殖，模型，计算，微孔曝气，氧传质，气泡-水界面，水表面 doi ：10.3969/j.issn.1002-6819.2013.13.025 中图分类号：S9; X1 文献标志码：A 文章编号：1002-6819(2013)-13-0190-10 程香菊，谢 骏，余德光，等. 曝气增氧微气泡-水界面和水体表面的氧传质的计算分析[J]. 农业工程学报，2013， 29(13)：190－199. Cheng Xiangju, Xie Jun, Yu Deguang, et al. Calculated analysis of oxygen transfer from air bubble-water interface and turbulent water surface in microporous aeration systems[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2013, 29(13): 190 －199. (in Chinese with English abstract) 水车式增氧机节省用电 57.6%[9]，目前全国大部分 0 引 言 省市区已经开始引进该技术开展试验示范。微孔曝 溶解氧（dissolved oxygen, DO ）是水产养殖鱼 气式增氧机的主要工作原理是将空气或气体引入 类等动物的生命要素。国内外水产养殖已逐步向高 设置在池塘底部的喷嘴或空气扩散器，既可实现原 密度、集约化方向发展[1] ，水中自然的含氧量几乎 位深层增氧，又可增加水体 DO 质量浓度和上下层 无法满足鱼类等动物的正常生长需要。因此，养殖