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第九章第九章 充气和增氧充气和增氧溶解氧（Dissolved Oxygen）是指溶解于水中分子状态的氧，即水中的O2，通常记作DO，用每升水里氧气的毫克数表示。影响溶解氧的因素：温度、气压、盐分等。温度越高，溶解的盐分越大，水中的溶解氧越低；气压越高，水中的溶解氧越高。溶解氧的消耗。天然水中溶解氧近于饱和值（9ppm）。健康的饮用水中溶解氧含量不得小于6mg/L。当溶解氧（DO）消耗速率大于氧气向水体中溶入的速率时，溶解氧的含量可趋近于0，此时厌氧菌得以繁殖，使水体恶化。所以溶解氧大小能够反映出水体受到的污染，特别是有机物污染的程度，它是水体污染程度的重要指标，也是衡量水质的综合指标。第一节第一节 氧在水中的溶解与转移氧在水中的溶解与转移氧在水中的溶解度：指的是水体和大气处于氧在水中的溶解度：指的是水体和大气处于平衡时平衡时氧的最大溶解浓度，它与温度、压力、氧的最大溶解浓度，它与温度、压力、水中溶质的量等因素有关。水中溶质的量等因素有关。水中溶解氧：是指水中溶解氧：是指非平衡状态下非平衡状态下水中溶解氧水中溶解氧的浓度。它的数值与的浓度。它的数值与水体曝气作用、光合作水体曝气作用、光合作用、呼吸作用及水中有机污染物的氧用、呼吸作用及水中有机污染物的氧化化作用作用等因素有关。等因素有关。这两个概念之间的差异是由于大气和水体界这两个概念之间的差异是由于大气和水体界面间氧气传质动力过程较慢而引起的。面间氧气传质动力过程较慢而引起的。9.1.1 9.1.1 亨利亨利亨利亨利(Henry)(Henry)定律定律定律定律 18031803年，亨利年，亨利(HenryW)(HenryW)，通过实验研究发现，通过实验研究发现，在一定温度下，微溶气体在一定温度下，微溶气体B B在溶剂在溶剂A A中的溶解度中的溶解度与该气体在气相中的分压与该气体在气相中的分压成正比。这就是亨利定成正比。这就是亨利定律，其数学表达式为律，其数学表达式为式中，kx,B为亨利系数，其单位为Pa。它与温度、压力以及溶剂、溶质的性质有关。实验表明，享利定律也适用于稀溶液中挥发性溶质的气、液平衡(如乙醇水溶液)。所以亨利定律又可表述为：一定温度下，稀溶液中挥发性溶质B在平衡气相中的分压力pB与该溶质B在平衡液相中的摩尔分数成正比。表达式为：式中，式中，K Kx x,B B叫亨利系数，单位为叫亨利系数，单位为PaPa，它也与温度、压力以，它也与温度、压力以及溶剂和溶质的性质均有关。及溶剂和溶质的性质均有关。P PB B为挥发性溶质为挥发性溶质B B在气相中的平衡分压。在气相中的平衡分压。X XB B代表挥发性溶质代表挥发性溶质B B在溶液中溶解的摩尔分数。在溶液中溶解的摩尔分数。严格地说，此式只适用于无限稀释溶液中的溶质，且严格地说，此式只适用于无限稀释溶液中的溶质，且其蒸气适合理想气体状态方程。其蒸气适合理想气体状态方程。9.1.2 9.1.2 氧转移原理氧转移原理氧转移原理氧转移原理1、一般物质的传递规律、一般物质的传递规律菲克（菲克（Fick）定律）定律式中：Vd为物质的扩散速率，单位时间、单位断面上通过的物质数量DL为扩散系数为单位长度内的浓度变化值2、双膜理论与氧总转移系数、双膜理论与氧总转移系数KLa空气中的氧向水中转移的理论，一般用双膜空气中的氧向水中转移的理论，一般用双膜理论来解释。当气、水两相作相对运动时，气水两理论来解释。当气、水两相作相对运动时，气水两相接触面相接触面(界面界面)的两侧分别存在着的两侧分别存在着气体边界层气体边界层气体边界层气体边界层(气气气气膜膜膜膜)和水边界层和水边界层和水边界层和水边界层(水膜水膜水膜水膜)，氧在气相主体内以，氧在气相主体内以对流扩对流扩对流扩对流扩散散散散方式到达气膜，以方式到达气膜，以分子扩散分子扩散分子扩散分子扩散通过气膜和液膜，最通过气膜和液膜，最后以后以对流扩散对流扩散方式转移到水相主体。方式转移到水相主体。由于对流扩散的阻力比分子扩散的阻力小得多，由于对流扩散的阻力比分子扩散的阻力小得多，所以所以氧的转移阻力主要集中在双膜上氧的转移阻力主要集中在双膜上氧的转移阻力主要集中在双膜上氧的转移阻力主要集中在双膜上，氧的输送过，氧的输送过程主要由对流来完成。程主要由对流来完成。（紊流）气相主体（紊流）气膜（气体边界层）液膜（液体边界层）液相主体界面PgPiCCs图9.1双模理论模型对流 分子扩散分子扩散对流氧气传输是气液界面面积、氧气的浓度梯度、氧气传输是气液界面面积、氧气的浓度梯度、液膜系数和紊流等的函数。其数学表达式为：液膜系数和紊流等的函数。其数学表达式为：式中：氧气浓度随时间的变化率KL氧气输送系数(cm/h)A气-液界面面积（cm2）V水的体积（cm3）Cs水中饱和溶解氧浓度（mg/L）。Ctt时刻水中实际溶解氧浓度（mg/L）。9-4氧气输送系数氧气输送系数K KL L是薄膜上扩散率的函数，与氧气和是薄膜上扩散率的函数，与氧气和水分子的属性、温度及水中表面活性物质的浓度等水分子的属性、温度及水中表面活性物质的浓度等有关。有关。A/VA/V值是表面积与充氧液体体积的比。值是表面积与充氧液体体积的比。在其他参数不变的情况下，单位体积表面积愈大，在其他参数不变的情况下，单位体积表面积愈大，氧气输送率就愈高。正在运行的充氧系统的氧气输送率就愈高。正在运行的充氧系统的A A和和K KL L往往难以测定。通常将往往难以测定。通常将A/VA/V与与K KL L合并成总的氧气输合并成总的氧气输送系数送系数K KLaLa。9-5解式解式9-59-5得：得：9-6式中：KLa试验条件下氧的总传递系数（min-1）Cs水中饱和溶解氧浓度（mg/L）。tl、t2氧转移过程中任意两个时刻(min)C1、C2分别为t1和t2时刻水中实际溶解氧浓度（mg/L）。清洁水在标准状况下溶解氧的总传递系数清洁水在标准状况下溶解氧的总传递系数K KLaLa（2020）定义为）定义为2020、标准大气压、标准大气压（760mmHg760mmHg）、起始溶解氧为）、起始溶解氧为0 0时的值，为便时的值，为便于比较，将于比较，将K KLaLa换算成换算成2020的溶解氧传递系数。的溶解氧传递系数。9-7计算增氧设备充氧能力计算增氧设备充氧能力QQS S：(kg/h)9-8或采用经验公式：(kg/h)9-9式中：0.55单位换算系数。(CsC0)60/1000=0.55Cs标准状态下氧气在清水中的溶解度，Cs=9.17(mg/L)。C0测定开始时间的溶解氧，对于脱氧清水，C0=060充氧时间，由分化为时。1000Css单位由mg/L化为kg/m3。bKLa的修正系数，即将测定条件下的溶解氧换算成标准状态下的溶解氧可查表9.1。表9.1溶解氧换算表bCs (mg/L)T ()1.53312.4861.43411.8781.34411.33101.30211.08111.26310.83121.22510.60131.18910.37141.15810.15151.1219.95161.0899.74171.0859.54181.0299.35191.0009.17200.9738.99210.9408.83220.9218.68230.8968.53240.8728.39250.8508.22260.8288.07270.8077.9228氧的利用系数按下式计算：式中，Q充气量(m3/h)0.28在标准状态下lm3空气含氧0.28kg。增氧设备的动力效率按下式计算：式中：Qs充氧能力输入功率(kw)N输入功率(kw)9-10(kgO2/kwh)9-11根据双膜理论，氧的传递速率正比于氧在液膜根据双膜理论，氧的传递速率正比于氧在液膜中的浓度梯度。要提高氧转移速率，可以从两方中的浓度梯度。要提高氧转移速率，可以从两方面考虑。面考虑。1 1、因为氧总转移系数、因为氧总转移系数K KLaLa值与液膜厚度、气液值与液膜厚度、气液接触面积有关，所以可以通过接触面积有关，所以可以通过加强液相主体的紊加强液相主体的紊流程度流程度，降低液膜厚度，加速气液界面的更新，降低液膜厚度，加速气液界面的更新，增大气液接触面积等措施来提高增大气液接触面积等措施来提高K KLaLa值。值。2 2、可以通过、可以通过提高气相中的氧分压提高气相中的氧分压，增大液相中，增大液相中的的 s s值（氧在液体中的饱和度，值（氧在液体中的饱和度，kg/mkg/m3 3），提高氧），提高氧转移速率。转移速率。第二节、增氧方式与增氧机第二节、增氧方式与增氧机9.2.1 9.2.1 增氧方式增氧方式增氧方式增氧方式目前我国工厂化养殖增氧系统的电耗占总电耗的比例目前我国工厂化养殖增氧系统的电耗占总电耗的比例都在都在70%70%以上，不同的工厂化养殖模式，需要采用不同的以上，不同的工厂化养殖模式，需要采用不同的增氧方式，除动力效率相差较大外，其所处的流态、作用增氧方式，除动力效率相差较大外，其所处的流态、作用水深、服务面积等均有较大差异，增氧方式的选择要充分水深、服务面积等均有较大差异，增氧方式的选择要充分考虑鱼类的生活习性、方便排污、池塘形状及面积、能量考虑鱼类的生活习性、方便排污、池塘形状及面积、能量消耗等方面。消耗等方面。目前我国水产养殖增氧方式，根据其工作机理主要分目前我国水产养殖增氧方式，根据其工作机理主要分为以下四种：为以下四种：重力式重力式;水面式水面式;扩散式扩散式;涡轮式。涡轮式。有的增氧机是把其中的两种（或几种）联合成一体。有的增氧机是把其中的两种（或几种）联合成一体。增氧机输入的能量主要用于增大输送氧气与液体接触的表增氧机输入的能量主要用于增大输送氧气与液体接触的表面积和搅拌液体加快氧气的输送速度。面积和搅拌液体加快氧气的输送速度。1、重力式、重力式重力式增氧机利用水下落时释放的能量来增加水-气的接触面积，从而提高水中的含氧量。水产养殖中常用堰来控制水位，通过设置一定的落差落差来达到增氧的目的。此类增氧机的形式：装有溅水板的堰、装有叶轮的堰、装有旋转刷的堰、带有横向皱纹的有孔和无孔斜板、格栅板及有凿孔平板的竖管等形式。依靠增氧机工作时所产生的水跃增加水与空气的接触面积和接触时间，同时涌水下落时重力拍打水面，使水分子之间的压力增加，从而降低液气界面的阻力，有利于氧气向水中的渗溶。提高水跃高度是提高该类增氧机增氧效率的主要途径。提高水跃高度是提高该类增氧机增氧效率的主要途径。重力式增氧机的优点：利用免费的能量-重力。在水源比用水地点高的情况下采用比较合适，在高度条件不存在时，需把水抽到高处，再让水通过增氧机降回到用水处，此时要充分考虑泵的消耗。2、水面式、水面式水面增氧机是用击打或搅动水面的方法来提高氧气的输送效率。通过增氧机的提水作用，使气水液面不断更新，将底层缺氧水提到液面与空气充分接触，激起的波浪形成水幕裹入空气，从而扩大气液接触面。液面更新的频率越高增氧效果越好。增加提水量可有效提高增氧效率。影响水面增氧机增氧效率的因素：影响水面增氧机增氧效率的因素：水体中的表面活性物质、表面活性物质、水槽的几何形状、水的流量、氧气的浓度梯度水槽的几何形状、水的流量、氧气的浓度梯度等。表面活性物质能降低液体的表面张力，有利于小水滴的形成，湍流的形成能增加表面活性剂与氧气的接触面积，提高增氧效率，没有湍流时，表面活性剂将使氧气的输送效率减少。所以在水产养殖中，当水体没有湍流时，要及时将表面产生的蛋白质之类的活性物质清除。水产养殖系统中氧气的浓度一般要求在4ppm以上，而工业污水中氧气浓度一般在1.0ppm，所以水产养殖系统中氧气的浓度梯度浓度梯度比工业污水低，造成水产养殖系统中氧气输送率低。3、扩散式、扩散式将空气或氧气注入水中，通过一定的曝气方式产生气泡，气泡通过液膜的扩散作用给水输送氧气。气泡在水中上升的过程中，与水之间产生相对运动，增大了水与气泡之间的接触，从而加大氧气的输送量。提高真空度和减小气泡直径是提高增氧效率的有效途径。扩散式增氧机，除空气流量和浸入深度外，对增氧效率影响的主要是扩散器。扩散器的材料：塑料、金刚砂、木料等。扩散器的类型：曝气盘、微孔曝气管、文丘里管、U形管式、气泡下冲接触式及喷射式等。文丘里管式和喷射式增氧机只需要水泵，不需要空气泵。采用气石或其他扩散器的系统需要空气泵，不需要水泵。U形管式、气泡下冲接触式增氧机既需要气泵也需要水泵。在选择扩散式增氧机的具体类型时，要根据养殖场的空间、位置、经济性等进行综合考虑。4、涡轮式、涡轮式简单的涡轮式增氧机是涡轮浸没在水中，简单的涡轮式增氧机是涡轮浸没在水中，涡轮旋转带动流体旋转，使表面水的溶解氧增涡轮旋转带动流体旋转，使表面水的溶解氧增加。加。对于涡轮式增氧机常常与扩散式增氧机合对于涡轮式增氧机常常与扩散式增氧机合一，在涡轮或螺旋桨下面安装扩散器。一，在涡轮或螺旋桨下面安装扩散器。鱼类养殖水池中应用较少，因为螺旋桨会鱼类养殖水池中应用较少，因为螺旋桨会对鱼类产生伤害。对鱼类产生伤害。9.2.2 增氧机增氧机增氧机的作用：1、通过机械方法加强水与空气的接触、混合，并通过池水上下对流使氧气溶入水中，从而增加水中的溶氧量；2、使水中的氨、一氧化碳、硫化氢等有害气体逸出水面，从而净化水质；3、使水温和水质均匀，促进鱼类的新陈代谢、增大摄食量、降低饲料系数、提高增肉率。因此增氧机已成为现代鱼虾养殖、特别是高密度养殖以及活鱼运输的必要设备之一。增氧设备的种类：水车式增氧机、喷水式增氧机、射流式水车式增氧机、喷水式增氧机、射流式增氧机、叶轮式增氧机、螺旋吸气式、气石和气泵充气系增氧机、叶轮式增氧机、螺旋吸气式、气石和气泵充气系统统等。1、叶轮式增氧机、叶轮式增氧机该类增氧机运用搅拌水体和曝气原理增加水中的溶氧量，工作时叶轮旋转，搅动水体，使水层上下对流，将表层富氧水送到底层，把底层的水向上提升。但池水过浅时会把污泥泛起，搅浑池水，而且长期使用会因溏底的污泥不断泛起形成深凹，故要求池水深1.52m。增氧效果好，动力效率高，服务面积大，但噪声较大。这类增氧机按电机功率大小分多种型号，多用于鲢鱼、鳙鱼、青鱼等四大家鱼的饲养，若用于海水养殖则要配置防腐蚀部件。图图9.1 叶轮式增氧机叶轮式增氧机2、水车式增氧机、水车式增氧机 该类增氧机工作时，该类增氧机工作时，桨叶高速击水，把空气桨叶高速击水，把空气搅入水中，达到增氧目的。搅入水中，达到增氧目的。其动力效果好、推流混合效果较强，不会搅其动力效果好、推流混合效果较强，不会搅动底泥，但噪声大、易形成水雾、机械故障率较动底泥，但噪声大、易形成水雾、机械故障率较高。其增氧动力效率是高。其增氧动力效率是1.301.301.70kg/kwh1.70kg/kwh。这类增氧机器适用于水浅的池塘和大水面养这类增氧机器适用于水浅的池塘和大水面养殖，能满足淡水、海水鱼养殖的要求。殖，能满足淡水、海水鱼养殖的要求。图图9.2 水车式增氧机水车式增氧机3 3、射流式增氧机、射流式增氧机、射流式增氧机、射流式增氧机 该类增氧机该类增氧机由潜水泵和射流管配套组合而成。由潜水泵和射流管配套组合而成。工作时，水泵里的水从射流管内的喷嘴高速射出，工作时，水泵里的水从射流管内的喷嘴高速射出，产生负压，吸入空气，水和气在混合室里混合，产生负压，吸入空气，水和气在混合室里混合，然后由扩散管压出，溶解氧沿直线方向的水流扩然后由扩散管压出，溶解氧沿直线方向的水流扩散。散。其增氧效果好、无噪声、溶氧量高，但服务其增氧效果好、无噪声、溶氧量高，但服务水面不大。这类增氧机在水下没有转动的机械，水面不大。这类增氧机在水下没有转动的机械，不会伤害鱼体。其增氧动力效率为不会伤害鱼体。其增氧动力效率为0.600.600.90kg/kWh0.90kg/kWh。适合于高密度养殖、深水鱼池养殖及溶解氧适合于高密度养殖、深水鱼池养殖及溶解氧量需求较高的鱼种养殖，如对虾、鲟鱼等。量需求较高的鱼种养殖，如对虾、鲟鱼等。图图9.3 射流式增氧机图射流式增氧机图4、螺旋吸气式增氧机、螺旋吸气式增氧机该类增氧机由电机、空心轴、螺旋器、扩散该类增氧机由电机、空心轴、螺旋器、扩散器等组成。工作时电机带动螺旋器联通扩散器高器等组成。工作时电机带动螺旋器联通扩散器高速旋转，在螺旋器叶背区域及扩散器周围形成负速旋转，在螺旋器叶背区域及扩散器周围形成负压流场，空心轴上端与大气相同，在压差的作用压流场，空心轴上端与大气相同，在压差的作用下，空气经空心转轴，由扩散器将气体吸入水体下，空气经空心转轴，由扩散器将气体吸入水体中，同时在高速旋转水流的剪切作用下，形成由中，同时在高速旋转水流的剪切作用下，形成由微气泡组成的气水混合体，并以一定的速度进行微气泡组成的气水混合体，并以一定的速度进行扩散，形成循环水流。扩散，形成循环水流。9.4 螺旋吸气式增氧机螺旋吸气式增氧机5、喷水式增氧机、喷水式增氧机 该类增氧机该类增氧机利用水泵把水送入装在鱼池中部和岸利用水泵把水送入装在鱼池中部和岸边的喷头，使水喷出并呈降雨落下，借此与空气接触边的喷头，使水喷出并呈降雨落下，借此与空气接触达到增加水中溶解氧浓度的目的达到增加水中溶解氧浓度的目的。其增氧动力效率是。其增氧动力效率是130130220g/kWh220g/kWh，只适用于浅水小鱼塘使用。只适用于浅水小鱼塘使用。6 6、聚氧活化曝气增氧机、聚氧活化曝气增氧机、聚氧活化曝气增氧机、聚氧活化曝气增氧机 该类增氧机是根据该类增氧机是根据法拉弟导磁原理制造聚氧活法拉弟导磁原理制造聚氧活化器和螺旋磁化器，从空气中制取富氧活化气体，化器和螺旋磁化器，从空气中制取富氧活化气体，通过向心加压、离心增压及负压等技术，将其充入通过向心加压、离心增压及负压等技术，将其充入经磁化处理的污水中经磁化处理的污水中，提高污水充氧能力。，提高污水充氧能力。该类增氧机不但对污水增氧效果好，而且能该类增氧机不但对污水增氧效果好，而且能够将污水以对流的形式射向更深更远的服务水域，够将污水以对流的形式射向更深更远的服务水域，使整个污水池无死点区域。污染比较严重的地方可使整个污水池无死点区域。污染比较严重的地方可以选购该机型。以选购该机型。表表9.2水产养殖增氧机的种类及性能特点水产养殖增氧机的种类及性能特点增氧机的种类增氧机的种类动力效率动力效率（kg/kwh）特点特点水车式增氧机1.301.70结构简单、造价低。表面增氧，能形成直线方向的水流，浅水池塘增氧效果好，适用于鳗鱼、对虾等水体较浅的池塘。喷水式增氧机0.65结构简单、重量轻。喷水扬程高，能耗大、增氧效果差。除喷水外没有搅动特性，也形不成水流。适用于公园、游览区观赏鱼类的养殖。射流式增氧机0.600.90水泵喷出的高速水通过射流器，在喉管处产生负压，将空气吸入并加速进入喷射扩张器，达到气水混合增氧的目的，工作时水流由速度能转变成压力能，在射流器内产生能量消耗。涡流式增氧机大于0.68电机直接驱动水下涡轮，涡轮高速旋转产生高速水流，涡流室中产生负压将空气不断吸入水体，涡轮同时搅拌水体，使气水充分混合。作用水体范围小，适用于小鱼池或流水养殖池，特别是越冬池塘。叶轮式增氧机1.141.90叶轮式增氧机有三方面的作用：增氧、搅水、曝气，即水跃、液面更新、负压进气联合作用。在较大范围搅动水体曝气效果好，可形成中上层旋流，使中上层水体溶氧均匀，较大池塘底层水体增氧效果差。管式增氧机0.91.0叶片在电机驱动下高速旋转，管内的水体由叶片推向水面，通过提水管四周开设的喷水孔成雾状喷向空气进行增氧。喷孔阻力较大，水量交换、水流和波浪小，因而增氧效果较差工厂化养殖纯氧增氧方式：工厂化养殖纯氧增氧方式：高压氧气高压氧气 液态氧液态氧 纯氧制氧机。纯氧制氧机。纯氧增氧接触系统的组成：纯氧增氧接触系统的组成：氧气发生装置氧气发生装置控制氧气流速的控制组件控制氧气流速的控制组件促进氧气和水接触的设备。促进氧气和水接触的设备。纯氧接触装置的种类：纯氧接触装置的种类：主要包括主要包括U U型管、喷射塔、低速气泡接触器、侧流氧气型管、喷射塔、低速气泡接触器、侧流氧气喷射器和填充塔等等。喷射器和填充塔等等。第三节第三节 纯氧接触系统纯氧接触系统 纯氧接触装置能够增加溶解氧的饱和浓度。从而使出水纯氧接触装置能够增加溶解氧的饱和浓度。从而使出水纯氧接触装置能够增加溶解氧的饱和浓度。从而使出水纯氧接触装置能够增加溶解氧的饱和浓度。从而使出水溶解氧的浓度高于空气中的饱和浓度。溶解氧的浓度高于空气中的饱和浓度。溶解氧的浓度高于空气中的饱和浓度。溶解氧的浓度高于空气中的饱和浓度。例如，例如，1515度时，溶解氧在水中的饱和浓度为度时，溶解氧在水中的饱和浓度为10.17mg/L10.17mg/L。这样。这样的水暴露在纯氧环境中饱和浓度会达到的水暴露在纯氧环境中饱和浓度会达到48.1mg/L48.1mg/L，纯氧引，纯氧引起的溶氧差为起的溶氧差为42.1mg/L42.1mg/L。在流入水中溶解氧的浓度为。在流入水中溶解氧的浓度为66mg/Lmg/L时，空气导致的溶氧差为时，空气导致的溶氧差为4.17mg/L4.17mg/L。将水暴露在富氧环境中，除了可以将水暴露在富氧环境中，除了可以加速氧气的转移加速氧气的转移，还能够，还能够降低氮气的饱和浓度降低氮气的饱和浓度，使氮气从溶液中脱出，降低氮气的转，使氮气从溶液中脱出，降低氮气的转移比率有利于创造一个纯氧的环境。移比率有利于创造一个纯氧的环境。气体成分的改变主要由氧气供给比率决定，同时也与水中溶气体成分的改变主要由氧气供给比率决定，同时也与水中溶解气体的浓度、温度、压力和设备的转移特性有关。解气体的浓度、温度、压力和设备的转移特性有关。纯氧纯氧U U型管系统的组成：型管系统的组成：气体扩散装置，气体扩散装置，U U型接触环路，型接触环路，泄出气体的收集装置泄出气体的收集装置U U 型型 管管图图 9.5 U型管构造型管构造 在应用过程中，氧气在进水口以一定比率混合。气液混合在应用过程中，氧气在进水口以一定比率混合。气液混合物从一端进入另一端排出。水流的速度比气泡的上升速度快。物从一端进入另一端排出。水流的速度比气泡的上升速度快。当气当气-液混合物通过接触环路的同时，流体静压力升高带来溶液混合物通过接触环路的同时，流体静压力升高带来溶解氧的增加，促进了氧气的吸收。解氧的增加，促进了氧气的吸收。影响U型管纯氧接触系统效率的因素：1 1、氧气接触管的深度、氧气接触管的深度 2 2、进气速度、进气速度 3 3、水的流速、水的流速 4 4、进入水中的溶解气体的浓度、进入水中的溶解气体的浓度 5 5、排出气体的循环利用比率、排出气体的循环利用比率当氧气接触管的深度在当氧气接触管的深度在25-6025-60米、进水速度在米、进水速度在1.8-3 m/s1.8-3 m/s，操作成本最低。操作成本最低。U U型管的优点型管的优点 可以在较低的水压下操作可以在较低的水压下操作(2-3 m)(2-3 m)可以处理水中携带的微粒物质可以处理水中携带的微粒物质U U型管的缺点型管的缺点：当气液的比率超过当气液的比率超过25%25%时，存在断流的可能时，存在断流的可能 基础的投资过大。基础的投资过大。低速气泡接触器低速气泡接触器(氧气锥）氧气锥）该系统为一该系统为一倒圆锥体或三段式的氧倒圆锥体或三段式的氧气饱和器（气饱和器（图图9.6和图和图9.7）。）。水和氧由顶端进入，由于接触器底水和氧由顶端进入，由于接触器底部的容量较大，速率减低，产生的部的容量较大，速率减低，产生的气泡留在接触器内并在其中溶解。气泡留在接触器内并在其中溶解。进水的速度约为进水的速度约为1.8 m/s，高出气泡高出气泡的上升速度的上升速度(0.3 m/s)。出水的速度出水的速度在在0.15m/s以下。因此，气泡可以以下。因此，气泡可以较长时间的保留在接触装置中。较长时间的保留在接触装置中。与制氧机或氧气罐、纯氧储槽配合与制氧机或氧气罐、纯氧储槽配合使用，可提高水中溶氧达使用，可提高水中溶氧达15-25mg/升升 图图9.7 三段式的氧气饱和器三段式的氧气饱和器p影响气泡接触器的充氧和曝气效率的因素：影响气泡接触器的充氧和曝气效率的因素：水和空气的流动速率水和空气的流动速率 溶解气体的浓度溶解气体的浓度 气体的排放率气体的排放率 锥体的几何形状锥体的几何形状 操作压头（操作压头（由锥体的深度决定）由锥体的深度决定）p低速气泡接触器的优点：低速气泡接触器的优点：进水口压力小（进水口压力小（1m）结构简单结构简单 可以处理水中的固体颗粒可以处理水中的固体颗粒侧流氧气喷射器侧流氧气喷射器通过提升操作压来增加气体交换的程度和比率通过提升操作压来增加气体交换的程度和比率水和氧气在射流管中进行混合，形成气液混合物，被压入管水和氧气在射流管中进行混合，形成气液混合物，被压入管路，充过氧的水和未被溶解的气体，通过扩张的管口（压力路，充过氧的水和未被溶解的气体，通过扩张的管口（压力释放）导入接受装置，实现气体与周围水的快速混合，促进释放）导入接受装置，实现气体与周围水的快速混合，促进了气体的进一步溶解了气体的进一步溶解。图图9.8 侧流氧气喷射器侧流氧气喷射器影响效率的主要因素包括：负压腔构造 气体和水流速率 接触管长度 压力 喷射器构造一般来讲，工作压力为190-860 kpa，水流速为3.5-4.5m/s，接触时间6-12s，系统中的溶解氧浓度可以超过100 mg/L 封闭喷射塔封闭喷射塔 喷射塔从接触室喷射塔从接触室的顶部喷洒细小的水的顶部喷洒细小的水雾，水流通过一打孔雾，水流通过一打孔的装置被分散。一方的装置被分散。一方面提供接触面积，同面提供接触面积，同时又可以使气体进行时又可以使气体进行有效地交换，降低水有效地交换，降低水的厚度。的厚度。图图9.9 喷射塔喷射塔 影响效率的主要因素包括：影响效率的主要因素包括：喷嘴的几何形状喷嘴的几何形状 分散装置分散装置 注入的溶解气体的浓度注入的溶解气体的浓度 气体液体的流动比率气体液体的流动比率 内部压力内部压力 塔的直径塔的直径 采用喷射塔将会对设备周边的微粒物质采用喷射塔将会对设备周边的微粒物质产生的积垢进行清理带来极大的方便。产生的积垢进行清理带来极大的方便。封闭表面搅拌器封闭表面搅拌器 该装置是采用在一该装置是采用在一该装置是采用在一该装置是采用在一个密闭空间中装有一个个密闭空间中装有一个个密闭空间中装有一个个密闭空间中装有一个搅拌推进设备并将其沉搅拌推进设备并将其沉搅拌推进设备并将其沉搅拌推进设备并将其沉入水下搅动打散水。潜入水下搅动打散水。潜入水下搅动打散水。潜入水下搅动打散水。潜水泵带动推进器旋转。水泵带动推进器旋转。水泵带动推进器旋转。水泵带动推进器旋转。通过搅拌加强气液混合。通过搅拌加强气液混合。通过搅拌加强气液混合。通过搅拌加强气液混合。该装置还可以处理该装置还可以处理该装置还可以处理该装置还可以处理含有固体颗粒的水体。含有固体颗粒的水体。含有固体颗粒的水体。含有固体颗粒的水体。图图9.10 封闭表面搅拌器封闭表面搅拌器影响该装置效率的因素：影响该装置效率的因素：注入的溶解气体浓度；注入的溶解气体浓度；注入水的含氧量；注入水的含氧量；装置的几何形状；装置的几何形状；推进器的设计、速度；推进器的设计、速度；操作的深度等。操作的深度等。多级低压纯氧接触器多级低压纯氧接触器结合了喷射塔和填充塔的优结合了喷射塔和填充塔的优点，重复的接触扩大了氧气点，重复的接触扩大了氧气和氮气的溶解比率，促进了和氮气的溶解比率，促进了气体交换。由于不需要泵，气体交换。由于不需要泵，降低了能源成本和系统瘫痪降低了能源成本和系统瘫痪的风险。的风险。影响该装置效率的因素：影响该装置效率的因素：1、水和气体的流动比率、水和气体的流动比率 2、进入的溶解气体浓度、进入的溶解气体浓度 3、工作的操作室的数量、工作的操作室的数量 4、操作室中是否存在填充物、操作室中是否存在填充物等。等。图图9.129.12多阶段低压头纯氧接触器多阶段低压头纯氧接触器 纯氧接触装置纯氧接触装置吸收率（吸收率（%）渗透效率渗透效率（kg/kwh）预期氮气预期氮气曝气能力曝气能力U型管30-501.0-1.5良好U型管（废气循环）60-902.0-3.0不好下向流低速气泡接触器80-903.9良好侧流氧气喷射器15-750.5不好喷射塔40-550.5-1.0好填料塔40-800.5-2.0好压力填料塔95-1001.0不好密闭立式泵30-700.3-1.0良好多级低压纯氧接触装置30-952.0-5.5良好表表9.3 纯氧接触装置的性能参数纯氧接触装置的性能参数第四节第四节 曝气设备曝气设备 随着水产养殖业不断向高密度集约化方向发展，新的随着水产养殖业不断向高密度集约化方向发展，新的增氧技术不断出现，水下曝气增氧技术是近几年来产生的增氧技术不断出现，水下曝气增氧技术是近几年来产生的一种新的增氧方式。一种新的增氧方式。曝气增氧是通过风机（或压缩机）将空气压缩，通过曝气增氧是通过风机（或压缩机）将空气压缩，通过管路进入放置于水体中的管路进入放置于水体中的扩散器（曝气器）扩散器（曝气器）,扩散器产生微扩散器产生微孔气泡流，随着微孔气泡的上升，逐渐将氧气释放到水体孔气泡流，随着微孔气泡的上升，逐渐将氧气释放到水体中，达到增氧的目的。中，达到增氧的目的。曝气增氧方式具有增氧效率高，节电效果好，结构简曝气增氧方式具有增氧效率高，节电效果好，结构简单等特点。并且曝气增氧能保证单等特点。并且曝气增氧能保证水体底部溶解氧含量高水体底部溶解氧含量高，加速水体底部沉积的有机物和亚硝酸盐等有害物质的氧化加速水体底部沉积的有机物和亚硝酸盐等有害物质的氧化分解，并把有毒有害气体带出水面，从而改善和稳定水质分解，并把有毒有害气体带出水面，从而改善和稳定水质。9.4.1 曝气器曝气器气体转移率由溶解气体以及上升气泡的数量、规格、气体转移率由溶解气体以及上升气泡的数量、规格、相对速度决定。气泡大小除了与液体的性质及水深有关外，相对速度决定。气泡大小除了与液体的性质及水深有关外，主要与曝气器的性能有关。主要与曝气器的性能有关。曝气器的材料：聚乙烯，橡胶软管，陶瓷硅或玻璃硅等。曝气器的种聚乙烯，橡胶软管，陶瓷硅或玻璃硅等。曝气器的种类主要有：气泡石、曝气管、曝气盘、膜片曝气器、可扩类主要有：气泡石、曝气管、曝气盘、膜片曝气器、可扩张式曝气器、旋混式曝气器等。张式曝气器、旋混式曝气器等。名称名称性能特点性能特点备注备注气泡石采用超硬金钢砂经过高温烧结，散气性好，过滤性好，耐臭氧腐蚀，经济实惠，在工厂化养殖中广泛采用。增氧效率较差软管曝气器软管周径表面都能曝气，布气均匀，氧利用率高。软管在曝气时鼓胀而在不曝气时受静水压力作用被压扁，可避免污泥倒灌。不需要空气过滤设备，随时可停止曝气，不易堵塞。池底输气管与曝气管合而为一，不需附加管道，价格低。包装运输方便。适用压力范围宽：10 80 KPa，适用水深范围：05米微孔管曝气器结构简单、氧利用率高、性能可靠、气孔不堵塞、污水不倒灌、环向受力均匀、寿命长、安装维修方便、系统价格低廉等特点。微孔直径0.010.05mm，工作压力0.20.3Mpa 气泡直径0.52mm，水平扩散距离约为1.53m。膜片式微孔曝气器气泡小,气液界面大,气泡扩散均匀,孔眼不易堵塞,耐腐蚀,比常规曝气器、散流式曝气器和孔管曝气器能耗降低约40%，主要用于城市污水处理。成本高。球冠形可张微孔曝气器防堵及防水体倒流性能好，表面不易积泥。孔眼张开受力均匀，抗疲劳变形能力强，回弹性好，不易撕裂，寿命长。布气均匀，节能高效，充氧效率高。低气量时尤为突出，运行管理方便。耐老化、抗腐蚀。主要用于城市污水处理，成本高。表表9.4扩散器的性能指标扩散器的性能指标球冠形可张微孔曝气器膜片式微孔曝气器膜片式微孔曝气器管式橡胶微孔曝气器管式橡胶微孔曝气器气泡石曝气器陶瓷微孔半刚玉曝气器软管曝气器旋混式曝气器图图9.13 曝气器的种类曝气器的种类9.4.2 气压发生器气压发生器曝气式增氧装置的主体是气压发生装置，目前水产养曝气式增氧装置的主体是气压发生装置，目前水产养殖用气压发生装置主要有殖用气压发生装置主要有鼓风机和空气压缩机鼓风机和空气压缩机。一、空气压缩机一、空气压缩机 它是将原动机的机械能转换成气体压力能的装置。空气压缩机的分类：空气压缩机的分类：1、按工作原理分：、按工作原理分：容积型和速度型。容积型容积型是靠压缩空气的方法压缩空气的方法，使单位体积内空气分子密度增加，来提高空气压力的。速度型速度型是利用提高气体分子的运动速度提高气体分子的运动速度的方法，使气体分子的动能转化成气体的压力能。2、按排气压力分：、按排气压力分：p低压（0.2P1.0）p中压（1.0P10）p高压（10P100）空压机。3、按输出流量、按输出流量qt分：分：p微型空压机（qt0.017m3/s）p小型空压机（0.017m3/sqt0.17m3/s）p中型空压机（0.17m3/s1.7m3/s）。活塞式空压机的工作原活塞式空压机的工作原理理在气压传动中，通常都采用容积型活塞式空压机，该空压机按结构又可分立式和卧式两种。(1）立式空气压缩机的工作原理 吸气过程吸气过程 排气过程排气过程图9.14立式空压机工作原理图1-活塞；2-气缸；3-排气阀；4-排气管；5-空气滤清器；6-进气管；7-进气阀图9.15 卧式空压机工作原理图1-排气阀；2-气缸；3-活塞；4-活塞杆；5-滑块；6-连杆；7-曲柄；8-吸气阀；9-阀门弹簧(2）卧式空气压缩机的工作原理）卧式空气压缩机的工作原理2、空压机的选择、空压机的选择选择空压机主要依据气压系统的选择空压机主要依据气压系统的工作压力和流量工作压力和流量工作压力和流量工作压力和流量两个两个主要参数。主要参数。输出压力的选择输出压力的选择 若系统中各执行机构对空压机的工作压力有不同要求，可若系统中各执行机构对空压机的工作压力有不同要求，可若系统中各执行机构对空压机的工作压力有不同要求，可若系统中各执行机构对空压机的工作压力有不同要求，可按其中按其中按其中按其中最大压力最大压力最大压力最大压力来考虑。来考虑。来考虑。来考虑。若气压系统中某些气压装置的工作压力要求较低，则可采若气压系统中某些气压装置的工作压力要求较低，则可采若气压系统中某些气压装置的工作压力要求较低，则可采若气压系统中某些气压装置的工作压力要求较低，则可采用用用用减压阀减压阀减压阀减压阀进行减压的方式供气。进行减压的方式供气。进行减压的方式供气。进行减压的方式供气。气源压力应考虑供气系统管道的气源压力应考虑供气系统管道的气源压力应考虑供气系统管道的气源压力应考虑供气系统管道的沿程压力损失和局部压力沿程压力损失和局部压力沿程压力损失和局部压力沿程压力损失和局部压力损失损失损失损失。气源压力应高于设备中最高工作压力的。气源压力应高于设备中最高工作压力的。气源压力应高于设备中最高工作压力的。气源压力应高于设备中最高工作压力的20 20 左右，左右，左右，左右，并以此压力来选空压机。并以此压力来选空压机。并以此压力来选空压机。并以此压力来选空压机。供气量的选择供气量的选择供气量的选择供气量的选择 空压机供气量（自由空气流量）的选择可按下面经验空压机供气量（自由空气流量）的选择可按下面经验公式计算：公式计算：式中：式中：空压机供气量空压机供气量气压设备利用系数气压设备利用系数漏损系数漏损系数备用系数备用系数单台设备的平均自由空气耗量单台设备的平均自由空气耗量图图9.16气动设备利用系数气动设备利用系数气压设备利用系数气压设备利用系数：表示气压系统的设备较多时一般不会同时使用，故尚需表示气压系统的设备较多时一般不会同时使用，故尚需考虑同时使用的情况，其数值与气压设备多少有关，由图考虑同时使用的情况，其数值与气压设备多少有关，由图9.16 来选取。来选取。漏损系数：漏损系数：凡是考虑到各管道、接头和元件等处的泄凡是考虑到各管道、接头和元件等处的泄漏，尤其是风动工具等磨损泄漏，应使供气量漏，尤其是风动工具等磨损泄漏，应使供气量增加增加1515一一5050。一般一般K K1 11.15-1.51.15-1.5有风动工具或管路复杂时取大值。有风动工具或管路复杂时取大值。备用系数备用系数K K2 2：考虑各工作时间用气量不等以及考虑今后考虑各工作时间用气量不等以及考虑今后增加气压装置还能满足供气的需要。增加气压装置还能满足供气的需要。通常通常K K2 2=1.3-1.6=1.3-1.6。压缩空气流量与自由空气流量间的换算关系：压缩空气流量与自由空气流量间的换算关系：压缩空气流量与自由空气流量间的换算关系：压缩空气流量与自由空气流量间的换算关系：由于每台气压设备工作压力不同，将不同压力下的压缩由于每台气压设备工作压力不同，将不同压力下的压缩空气的流量都转换成未经压缩的自由状态下的空气，即自空气的流量都转换成未经压缩的自由状态下的空气，即自由空气流量来计算的。压缩空气流量与自由空气流量之间由空气流量来计算的。压缩空气流量与自由空气流量之间的换算关系为：的换算关系为：式中：自由空气流量压缩空气流量 自由空气的绝对压力压缩空气的绝对压力自由空气热力学温度压缩气热力学温度根据以上计算并结合实际使用情况，可从产品样本上选择适当型号和规格的空压机。值得注意的是空气压缩机铭牌上标明的空气流量是指自由空气流量(未经压缩的自由状态下的空气）,因此，在选择空气压缩机时应按自由空气流量选择，需将压缩空气流量转换为自由空气流量。二、鼓风机二、鼓风机二、鼓风机二、鼓风机 水产产养殖常用的鼓风机主要有水产产养殖常用的鼓风机主要有罗茨鼓风机和离心鼓风罗茨鼓风机和离心鼓风机两种机两种。1 1、鼓风机的工作原理、鼓风机的工作原理、鼓风机的工作原理、鼓风机的工作原理离心式鼓风机是利用电机通过传动装置带动叶轮旋转，离心式鼓风机是利用电机通过传动装置带动叶轮旋转，叶片流道间的空气随叶片旋转并得到加速，使动能（速度）叶片流道间的空气随叶片旋转并得到加速，使动能（速度）转变成势能（压力），获得离心力。经叶端被抛出叶轮，进转变成势能（压力），获得离心力。经叶端被抛出叶轮，进入机壳。在机壳内速度逐渐减小，压力升高，然后经扩散器入机壳。在机壳内速度逐渐减小，压力升高，然后经扩散器排出。排出。与此同时，在叶片入口（叶根）形成较低的压力（低于与此同时，在叶片入口（叶根）形成较低的压力（低于吸风口压力），吸风口的风流便在此压差的作用下流入叶道，吸风口压力），吸风口的风流便在此压差的作用下流入叶道，自叶根流入，在叶端流出，如此源源不断，形成连续的流动。自叶根流入，在叶端流出，如此源源不断，形成连续的流动。图9.17 罗茨鼓风机工作原理图罗茨鼓风机系属容积回转鼓风机，利用两个叶形转子在气缸内作相对运动来压缩和输送气体。靠转子轴端的同步齿轮使两转子保持啮合，转子上每一凹入的曲面部分与气缸内壁组成工作容积，在转子回转过程中从吸气口带走气体，当移到排气口附近与排气口相连通的瞬时，因有较高压力的气体回流，这时工作容积中的压力突然升高，然后将气体输送到排气通道。两转子依次交替工作，互不接触，它们之间靠严密控制的间隙实现密封，故排出的气体不受润滑油污染。2 2、鼓风机的选择和计算、鼓风机的选择和计算、鼓风机的选择和计算、鼓风机的选择和计算（1 1）鼓风机）鼓风机出口压力出口压力的选择：的选择：容积式鼓风机排气压力的高低取决于气体由鼓风机排容积式鼓风机排气压力的高低取决于气体由鼓风机排出后装置的情况出后装置的情况,即所谓即所谓“背压背压”决定的决定的。鼓风机铭牌上标出的排气压力是风机的额定排气压力。鼓风机铭牌上标出的排气压力是风机的额定排气压力。鼓风机可以在低于额定排气压力下工作鼓风机可以在低于额定排气压力下工作,也可超过额定排也可超过额定排气压力工作。气压力工作。水产养殖用鼓风机水产养殖用鼓风机,排气系统所产生的绝对压力排气系统所产生的绝对压力(背压背压)为为管路系统的压力损失值、养殖池水深和环境大气压力之管路系统的压力损失值、养殖池水深和环境大气压力之和。和。若由于若由于曝气头或管路堵塞曝气头或管路堵塞,使管路系统的压力损失增加使管路系统的压力损失增加,“,“背压背压”也会升高也会升高,于是鼓风机的压力也就相应升高；于是鼓风机的压力也就相应升高；若曝气头破裂或管路泄漏等原因若曝气头破裂或管路泄漏等原因,管路系统的压力损失则管路系统的压力损失则会减少会减少“,背压背压”便不断降低便不断降低,鼓风机的压力也随之降低。鼓风机的压力也随之降低。综上所述综上所述,确定曝气鼓风机压力时确定曝气鼓风机压力时,只需要鼓风机只需要鼓风机在标准状态下所能达到的绝对压力等于使用状态在标准状态下所能达到的绝对压力等于使用状态下的大气压力、养殖池水深和管路损失之和。下的大气压力、养殖池水深和管路损失之和。一般希望管道及扩散设备的总压力损失不大于一般希望管道及扩散设备的总压力损失不大于15kPa15kPa，其中管道损失控制在，其中管道损失控制在5kPa5kPa内，余为扩散内，余为扩散设备的压力损失。设备的压力损失。（2 2）鼓风机）鼓风机空气流量空气流量的选择：的选择：在计算需氧量时在计算需氧量时,其结果为标准状态下所需氧的质量其结果为标准状态下所需氧的质量流量流量q qmm(kg/min),(kg/min),应将其换算成标准状态下所需空气的容应将其换算成标准状态下所需空气的容积流量积流量q qv1v1(m(m3 3/min)/min)如果鼓风机的使用状态不是标准状态如果鼓风机的使用状态不是标准状态,例如在例如在高原地区高原地区使用使用,则空气密度、含湿量会发生变化则空气密度、含湿量会发生变化,鼓风机所供应的空鼓风机所供应的空气容积流量与标准状态是相同的气容积流量与标准状态是相同的,而所供空气的质量流量而所供空气的质量流量将减少将减少,有可能导致有可能导致供氧量不足供氧量不足。因此。因此,必须计算出能供应必须计算出能供应相同质量流量的容积流量相同质量流量的容积流量,即即换算流量换算流量qvqv2 2。在高原地区使用时在高原地区使用时,环境大气压力也会发生变化环境大气压力也会发生变化,压力比压力比相应升高相应升高,那么那么,罗茨鼓风机的罗茨鼓风机的泄漏流量泄漏流量qvqvb b则会增大则会增大,导致导致鼓风机所供应的空气容积流量减少鼓风机所供应的空气容积流量减少,也可能造成供氧量不也可能造成供氧量不足。足。因此因此,设计时必须考虑使用条件发生变化时各种因素的设计时必须考虑使用条件发生变化时各种因素的影响影响,以保证风机所供应的实际空气流量能够满足使用要以保证风机所供应的实际空气流量能够满足使用要求求,并需计算出换算流量并需计算出换算流量qvqv2 2和泄漏流量和泄漏流量qvbqvb2 2。（3）鼓风曝气设备的选择和计算鼓风曝气设备的设计内容包括：pp空气扩散器的选择及其布置；空气扩散器的选择及其布置；pp空气管路布置及其计算；空气管路布置及其计算；pp选择鼓风机并计算需要的台数。选择鼓风机并计算需要的台数。扩散器按需氧量要求的氧转移量选择，鼓风扩散器按需氧量要求的氧转移量选择，鼓风机台数及管路计算都是根据供气量确定的。机台数及管路计算都是根据供气量确定的。管路管路计算包括：布置管道系统，确定每段最大输气量，计算包括：布置管道系统，确定每段最大输气量，根据流量和经济流速计算管径，计算压力损失。根据流量和经济流速计算管径，计算压力损失。从鼓风机房到曝气池上的空气干管，可按经济从鼓风机房到曝气池上的空气干管，可按经济流速为流速为101015m15ms s计算管径。计算管径。通向扩散设备的支管，按空气流速为45m/s计算管径。计算简图见图9.18。图9.18 空气管管径计算图各配件的折算长度L0按下式计算：式中式中D-D-配件的直径，配件的直径，mm；K-K-折算系数折算系数(表表9.5)9.5)。配件名称等径直流三通异径直流三通转弯三通弯头大小头球阀角阀闸阀K值0.330.420.671.330.40.70.10.22.00.90.25表9.5 长度折算系数K鼓风机台数不少于2台，其中一台备用，以适应负荷的变化。图9.19 摩擦损失计算图例例:已知曝气池要求的供气量已知曝气池要求的供气量GsGs5040m5040m3 3h h，鼓风机房至曝气池，鼓风机房至曝气池干管总长干管总长44m44m，管段上有弯头，管段上有弯头5 5个，闸阀个，闸阀2 2个，计算输气干管的直径和个，计算输气干管的直径和压力损失。压力损失。解干管上无支管，故采用同一直径。查图解干管上无支管，故采用同一直径。查图9.189.18，通过，通过GsGs5040m5040m3 3h h和和v v15m15ms s，两点作一直线，交管径线于一点，得管径为，两点作一直线，交管径线于一点，得管径为350mm350mm。配件折算长度为：配件折算长度为：故干管计算长度为：故干管计算长度为：44+55.244+55.299992(m)2(m)。计算水温为计算水温为3030，管内空气压力为，管内空气压力为60kPa60kPa，查图，查图9.199.19，空气量，空气量84m84m3 3min,min,管径管径350mm350mm温度温度3030,空气压力空气压力60kPa,60kPa,摩擦损失摩擦损失hh5.3kPa5.3kPa1000m1000m。故管道压力损失：。故管道压力损失：kPakPa 支管的计算可仿干管的计算步骤进行。支管的计算可仿干管的计算步骤进行。氧源氧源氧源氧源 1.1.气态纯氧气态纯氧 2.2.液态纯氧液态纯氧 3.3.制氧机制氧制氧机制氧性价比性价比 1.1.气态纯氧：方便，便宜，基础投资高气态纯氧：方便，便宜，基础投资高 2.2.液态纯氧：方便，较贵，基础投资少液态纯氧：方便，较贵，基础投资少 3.3.制氧机制氧：最为方便，投资高，配套设施多制氧机制氧：最为方便，投资高，配套设施多充氧量检控充氧量检控监控策略和方法监控策略和方法监控策略和方法监控策略和方法 1.1.控制气液混合比控制气液混合比控制气液混合比控制气液混合比 通过测定水流量，测定和调节气流量通过测定水流量，测定和调节气流量通过测定水流量，测定和调节气流量通过测定水流量，测定和调节气流量 2.2.自动化控制系统自动化控制系统自动化控制系统自动化控制系统 首先测定养殖池出水溶氧浓度，反馈给中首先测定养殖池出水溶氧浓度，反馈给中首先测定养殖池出水溶氧浓度，反馈给中首先测定养殖池出水溶氧浓度，反馈给中央控制器，根据设定的溶解氧浓度，通过央控制器，根据设定的溶解氧浓度，通过央控制器，根据设定的溶解氧浓度，通过央控制器，根据设定的溶解氧浓度，通过电磁阀，自动控制供气阀开启的大小。电磁阀，自动控制供气阀开启的大小。电磁阀，自动控制供气阀开启的大小。电磁阀，自动控制供气阀开启的大小。纯氧接触系统设计流程纯氧接触系统设计流程基本设计流程基本设计流程基本设计流程基本设计流程 1.1.确定养殖场基本环境因素确定养殖场基本环境因素确定养殖场基本环境因素确定养殖场基本环境因素 水温，水流，入流溶解气体浓度，气压。水温，水流，入流溶解气体浓度，气压。水温，水流，入流溶解气体浓度，气压。水温，水流，入流溶解气体浓度，气压。2.2.确定养殖品种对溶解气体的要求确定养殖品种对溶解气体的要求确定养殖品种对溶解气体的要求确定养殖品种对溶解气体的要求 氧气，二氧化碳和氮气氧气，二氧化碳和氮气氧气，二氧化碳和氮气氧气，二氧化碳和氮气 3.3.根据养殖量和养殖场条件估算需氧量根据养殖量和养殖场条件估算需氧量根据养殖量和养殖场条件估算需氧量根据养殖量和养殖场条件估算需氧量 4.4.确定适合供氧量的充氧机类型确定适合供氧量的充氧机类型确定适合供氧量的充氧机类型确定适合供氧量的充氧机类型设计依据设计依据 设定一个养殖池为单位，耗氧量为设定一个养殖池为单位，耗氧量为ECOC,平衡平衡式为，式为，(DO)AB=ECOC+(DOout)RV-(DO)AB相应的溶解氮气的平衡方程式为，相应的溶解氮气的平衡方程式为，(DN)=BP+(Pout)-(DOout)(FO2)-VP/FN2-DNin纯氧接触系统设计流
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