漏斗式涡流反应器的水力特性研究

任勇翔 ，姜 晗 ，2，林 雪

（1. 西安建筑科技大学西北水资源与环境生态教育部重点实验室，陕西 西安 710055；2.西安市政设计研究院有限公司，陕西 西安 710068；3.中航飞机西安飞机分公司，陕西 西安710089）

反应器内的流体动力学特性决定着水与药剂接触的程度，控制着反应器内物质的传输，是影响其处理效率的重要因素．根据Kolmogoroff局部各向同性紊流理论[1]可知,紊流中存在各种尺度不等的涡旋，涡旋流动能有效地促进水中微粒的扩散与碰撞，提高混合效率．另外，按照Camp 和 Stein 提出的速度梯度理论[2]，速度梯度越大混合效果越好．涡流反应器是通过流速的变化以及水流和反应器内壁的摩擦阻力形成的涡旋流动[3]，产生较大的速度梯度，利用提高水中药剂的扩散效率，达到药剂与水流的完全混合．近年来，通过改变反应器内置结构，从而使水流在反应器内形成涡流的研究较多（包括多极管式混合器[4]，搅拌混合器[5-6]等）,在提高水流返混的同时，也增强了反应器内物质的传输与扩散．但是，依然存在结构复杂，维护不便等不足．

2000年，日本学者提出了一种铁水预处理的冶金新技术，即利用进出水口的高度差所具有的重力势能来使铁水与反应剂进行高效的混合[7]．刘向军等[8]在处理铁水时利用重力势能并使铁水切向流入漏斗形反应器，形成旋涡流动，反应剂颗粒能高效地加入铁水中，与铁水较好混合，混合效率可以达到95%以上，且该工艺具有过程紧凑、耗时少、混合过程几乎无……