基于Bernoulli效应的便携式清淤机设计及试验 Design and test of the portable dredging machine based on Bernoulli effect.pdfVIP

第1期 水利水运工程学报 No．1 2009年3月 HYDRO．SCIENCEANDENGINEERING Mar．2009 孙金华，李 云，樊宝康，罗 勇，骆少泽 (南京水利科学研究院，江苏南京210029) 摘要：以河网地区小河道清淤为主要目的，在SolidWorks软件E设计了一台c—DX便携式清淤机．清淤机离析 机构的技术原理基于Bernoulli效应理论．室内试验研究了3种不同孔径的喷嘴在离析机构1／4小开度阀位工况 下的管道出口泥沙输送量与密度，综合技术指标，推荐的喷嘴孔径为9．0mm．现场清淤试验在河道中检验r清 淤机的整体特性，给出了235m长距离或45m短距离泥浆输送情况下的扬程高度与排淤量的运行参数．样机试 验结果表明，基于伯努利效应的清淤机具有体积小、出流量大、泥浆浓度高等优点，能较好适应河道宽度、水深、 土质等要素变化．最后指出泥浆浓度的大小涉及沉积物的物理、化学、生态性质以及清淤机性能． 关 键 词：清淤机；设计；特性试验；河道 中图分类号：TV851 文献标识码：A 我国南方水网地区河湖众多、水系发达，但河道淤积问题日益突出．特别是在缺乏污水处理能力的农村， 纵横交错的小河道面广量大，河道淤积过厚使河道有效深度变浅，水体容量与排灌能力下降，水体内源污染 加莺，水生态环境恶化，削弱了农业综合生产能力，影响r人民群众的生产生活．疏浚是农村水资源、水生态 和水环境保护的最有效工程措施．国内外现有的大多数清淤机采用机械挖掘或水力冲淤吸淤工作原理，清淤 小河道的3种基本方法为用水泵抽干河道里的水，再用高压水枪将淤泥冲成泥浆，用泥浆泵将泥浆抽到岸边 沉淀，该方法清淤较为彻底，但影响通航或下游供水；利用抓斗式挖掘机在河堤上作业，将河道内淤泥挖出， 就地堆放或用车船运走，但受河道和河堤宽度限制；用水下清淤机清淤，特点是整机潜在水底，整机边行走边 将泥浆抽到岸边沉淀，可以带水作业，但不易控制，机具价格较高，作业完成后搬运困难¨矗。．为此，本文尝试 将Bernoulli效应理论用于河网便携式高效清淤机新机型设计中，为河网地区小河道清淤寻找一种新的解决 途径． 1 清淤机设计 1．1 C．DX清淤机的Bernoulli效应理论 C．DX便携式清淤机的核心部件为离析机构(见图1)，离析 机构的技术原理基于水力学中的Bernoulli效应，满足伯努利方 程压力与流量的关系．当流体速度加快时，物体与流体接触界面 上的压力会减小，反之压力会增加．这一现象被称为“伯努利效 应”．伯努利效应适用于包括气体在内的一切流体，是流体稳定 图l离析机构的Bernoulli效应 流动时的基本现象之一． Bernoullieffectofeductor Fig．1 收稿日期：2008—07—15 基金项目：水利部“948”项目(200604) 万方数据 30 水 利 水 运 t 程 学 报 2009年3月 对于不可压缩的理想流体，密度不随压力而变化，可得： 。 ，．2 zg+』二+-“g-=常数 (1) 二 p 式中：z为距离基准面的高度；g为重力加速度；p为静压力；p为流体密度；“为流体速度．方程中的每一 项均为单位质量流体所具有的机械能，方程表明3种能量町以相瓦转换，但总和不变．当流体在水平管道中 ．．2 n 流动时，z不变，上式可简化为：告+旦=常数，此式表述了流速