大型深水网箱间歇式真空吸鱼泵设计探讨

大型深水网箱间歇式真空吸鱼泵设计探讨 5渔业现代化62003年第2期 9 浙江海洋学院网箱养殖 工程 路基工程安全技术交底工程项目施工成本控制工程量增项单年度零星工程技术标正投影法基本原理 研究中心 1 综述 浙江海洋学院网箱养殖工程研究中心已开发出大型高密度聚乙烯深水网箱,并得到广泛的推广应用。但随着养殖业的发展,也暴露出一些问题,比较突出的是目前国内缺少与大型深水网箱配套的养殖设备。由于我国沿海以前使用的都是小型简易网箱,取鱼非常简单。随着大型深水网箱的使用,取鱼工作变得困难。如果采用原来人工的办法取鱼,工人的劳动强度非常大,取鱼时间也很长,鱼的死亡率也较高。所以研制和生产符合中国国情的吸鱼泵,已成为当务之急,该设备的研究开发已被列入国家十五/8630项目)))/深海抗风浪网箱的研制0课题之中。2 间歇式真空吸鱼泵工作原理 吸鱼泵放置于合适的位置,关闭吸鱼泵整个 4.2 郭建平 潘联芳 徐文辉 鱼泵真空吸入高度:3~5m,单只网箱吸完所需时间:约1h。44.1 间歇式真空吸鱼泵的设计网箱实际有效水体V的网计算V网=(PP4)DH=(PP4)(LPP)H 2 ——————————————————————————————————————————————— =LHP(4P)水下深度8m,网箱形状为园柱形结构。则: V网=1000(m) 网箱可养成品鱼的总量W鱼的计算 (2) W鱼=Q放V网 3 式中:Q放)))网箱内鱼类放养密度10kgPm; V网)))网箱实际有效水体1000m。则: W=鱼10(t) 4.3 吸鱼泵1h内需吸入鱼、水总量W计总算 W=总W+鱼W水 (3) 3 3 2 2 (1) 式中:L)))网箱的周长40m;H)))网箱网具 系统内腔的阀门,吸鱼泵开始工作抽气,将吸鱼泵整个系统内部抽气形成真空状态,打开进鱼阀门,利用内外气压的压力差,将鱼吸入集鱼桶,当集鱼 桶水位达到一定的高度时,水位仪限位开关开始工作,将集鱼桶水——————————————————————————————————————————————— 位高度信号反馈至抽送气组合阀,通过组合阀的变换,使组合阀由向吸鱼泵系统抽气状态变成向吸鱼泵系统送气加压状态,然后,打开鱼、水排出阀门,将鱼和水排送至容器中,重复以上的工作程序和步骤,吸鱼泵就能实现真空吸鱼、送鱼的目的。吸鱼泵工作原理如图1 。 4.4 式中:W鱼)))网箱可养成品鱼的总量10t;W水)))吸鱼泵在1h内需要吸入水的总量10t,鱼 和水的比例按1B1计算。则: W=总20(t) 每分钟吸鱼泵需吸入的流量Q分的计算 (4) Q分=WQ总P平T 式中:W总)))吸鱼泵在1h内需要吸入的鱼、水总 3 量20t;Q平)))鱼、水的平均比重,近似按1.0tPm计;T)))吸鱼泵吸鱼工作时间30min。则: Q分=0.7(mPmin) 4.5 吸鱼泵吸入管通径D的吸计算鱼截面积P管道截面积 =P(DP红2)P[P(DP吸2)] 2 ——————————————————————————————————————————————— 2 3 (5)1) 设鱼和水以1B1的比例通过吸鱼泵的吸鱼管 图1 吸鱼泵工作原理图 3 间歇式真空吸鱼泵设计参数 道,则鱼和水所占据的管道面积应该近似相同,各占1P2面积。则: P(DP2)P[P(DP2)]=1P2红吸 D=吸2D 红 2 2 计算参照物为圆柱形深水网箱(网箱周长40 m、网具水下深度8m),鱼类品种:美国红鱼、大黄鱼(5)2) 式中:D红)))美国红鱼在1.5kgP条时,其中间横 10 D=吸170(mm) 根据计算,吸鱼泵吸入管通径D原吸则上应大于170mm。 4.6吸入管单位时间鱼、水通过速度V计速算 V=S吸=QP[(PP4)D]速QP分分吸 =4QP(PD吸)分 3 ——————————————————————————————————————————————— 2 2 5渔业现代化62003年第2期 0;Z2)))吸鱼泵真空吸入高度5m;V1)))网箱中自由液面流速,近似取0;V2)))吸鱼泵吸入管内鱼、水通过的速度V=速30.8mPmin;a1)))管道入口流体的运动系数1.2;a2)))管道出口流体的运动系数1.2;Hw)))全部水头损失4@10Pa;Q (6) )))密度1.0kgPm;g)))重力加速度9.81mPs。则:4.12 (7) P2=-0.09(MPa) 真空泵的确定 Se=138VPT@lg(PP1P)2 (本系统为间歇工作系统) 3 式中:V)))真空系统的容积0.85m;T (12)))) 3 2 4 式中:Q分=0.7mPmin;D吸\170mm。则: V=min)速30.8(mP4.7 ——————————————————————————————————————————————— 集鱼桶体积V的集计算 V集\Q分 3 4.12.1 真空系统抽气速率Se的计算 式中:Q分=0.7mPmin。 设计中确定为每2min交替1次(吸气、压气各1min),鱼和水的比重近似相同,则: V集\0.7(m) 4.8 集鱼桶几何尺寸的确定 设定集鱼桶形状为圆柱体,则: 2 3 系统要求的抽气时间1min;P1)))系统初始压力0.1MPa;P2)))系统抽气终了压力0.09MPa。则: (8) 4.12.2 Se=5.36(mPmin)真空泵的选定 由工作压力P=P2=-0.09MPa,抽气速率3 Se=5.36mPmin,选取真空泵型号为2SK)6两级水循环真空泵。 该泵主要参数:最大抽气速率Semax=6mPmin,工作压力P=-0.097MPa,功率N=11kW,转速n=1450rPmin。 根据以上设计计算的参数,我们试制了一台采用耐海水腐蚀材料——————————————————————————————————————————————— 制造的吸鱼泵。经初步试机,证明吸鱼泵的吸送鱼性能基本达到了设计预定的参数要求,但对于较大的鱼类及游动力较强的鱼类,有待进一步的研究设计,以取得更佳的吸送鱼性能。5预期成果 使我国沿海地区的大型深水网箱养殖业能够用上价廉物美的国产配套设备)))吸鱼泵,提高 21W 3 3 V=集HD集P集P4 式中:H集)))集鱼桶的圆柱体长度;D集)))集鱼桶的圆柱体直径;初步选定H集=1.2m,D集=0.9m。则: V=集0.76(m) 由V集\0.7m,集鱼桶圆柱体长度和直径的确定附合要求。4.9 吸鱼管容积V的吸确定 2 3 3 V吸=L吸DP吸P4(9)式中:D吸)))吸鱼管直径0.17m;L吸)))吸鱼管长度,设定5m。则:V=吸0.113(m)4.10 真空系统最小容积V的确定系统min V=系统minV集+V吸(10) 3 ——————————————————————————————————————————————— 式中:V集)))集鱼桶体积0.76m;V吸)))吸鱼泵容积0.113m。则:4.11 V=系统0.min873(m) 真空系统负压P2的计算由伯努里方程 PPg+Z+2g1Q1a1VP 2 23 3 3 =PP2g+H2Qg+Z+2a2VPP=2P1+Qg(Z1-Z2-Hw) +QP[2(a1V1-a2V)2] 2 2 养殖效益,解决目前深水网箱取鱼难的问题,扩大 养殖范围。同时为连续式真空吸鱼泵的研究开发打下良好基础,吸鱼泵吸、送鱼的速度会更快,工 (11) 作效率会更高。 [通讯地址:(316004)浙江省舟山市定海区文化路82号] 式中:P1)))吸鱼泵吸入口压力0.13MPa(吸头放置离水平面最大深度为3m,吸鱼泵内的压力近似为-0.1MPa);Z1)))吸鱼泵吸入口高度为 ———————————————————————————————————————————————