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空化射流式深水网箱网衣清洗装备的性能研究

袁太平 胡昱 王绍敏 廖宇琦 陶启友 黄小华 刘海阳 郭根喜

袁太平, 胡昱, 王绍敏, 廖宇琦, 陶启友, 黄小华, 刘海阳, 郭根喜. 空化射流式深水网箱网衣清洗装备的性能研究[J]. 南方水产科学. doi: 10.12131/20210027
引用本文: 袁太平, 胡昱, 王绍敏, 廖宇琦, 陶启友, 黄小华, 刘海阳, 郭根喜. 空化射流式深水网箱网衣清洗装备的性能研究[J]. 南方水产科学. doi: 10.12131/20210027
Taiping YUAN, Yu HU, Shaoming WANG, Yuqi LIAO, Qiyou TAO, Xiaohua HUANG, Haiyang LIU, Gengxi GUO. Research on performance of cavitation jet equipment for deep-water cage cleaning[J]. South China Fisheries Science. doi: 10.12131/20210027
Citation: Taiping YUAN, Yu HU, Shaoming WANG, Yuqi LIAO, Qiyou TAO, Xiaohua HUANG, Haiyang LIU, Gengxi GUO. Research on performance of cavitation jet equipment for deep-water cage cleaning[J]. South China Fisheries Science. doi: 10.12131/20210027

空化射流式深水网箱网衣清洗装备的性能研究

doi: 10.12131/20210027
基金项目: 国家重点研发计划项目 (2019YFD0900903);农业农村部外海渔业开发重点实验室开放基金资助 (LOF 2019-05);中国水产科学研究院中央级公益性科研院所基本科研业务费专项资金资助 (2019TD77);中国水产科学研究院南海水产研究所中央级公益性科研院所基本科研业务费专项资金资助 (2019SD10);广东省现代农业产业技术体系海水鱼产业创新项目 (2019KJ143)
详细信息
    作者简介:

    袁太平 (1992—),男,硕士,助理研究员,从事渔业设施工程技术研究。E-mail: ytp0720@163.com

    通讯作者:

    黄小华 (1982—),男,硕士,研究员,从事离岸网箱养殖装备与工程技术研究。E-mail: huangx-hua@163.com

  • 中图分类号: S 981.1

Research on performance of cavitation jet equipment for deep-water cage cleaning

  • 摘要: 为揭示网箱网衣附着污损生物的去除机理及影响因素,文章运用数值模拟方法结合样机试验,分析了淹没环境不同工况下清洗装备喷嘴的空化特性,获取了不同入口压力、喷嘴孔径 (d) 的清洗装备网衣挂板清洗清洁率,探究了空化射流作用下深水网箱网衣污损生物的去除机理。数值模拟结果表明,额定流量下,喷嘴孔径为0.6~1.0 mm,喷嘴最大气相体积分数呈增大趋势,d=1.0 mm喷嘴有最大气相体积分数 (37.5%);距离喷嘴40 mm的射流流速减小了85.57%~96.98%,淹没环境对喷嘴流速有显著阻碍作用。进一步水槽清洗试验结果表明,输入压力为18.8 MPa、d=0.8 mm时该清洗装备有最大养殖网衣清洁率 (79.76%);贝类污损生物在清洗装备空化射流冲击作用下主要以壳体破碎的形式脱落,清洗以后具有较强吸附力的贝类软质足丝盘为主要残留物,网面泥土完全清除并呈现出养殖网衣原色。
  • 图  1  深水网箱网衣清洗装备结构示意图

    1. 分流转盘;2. 防护罩;3. 三通分流器;4. 微型喷嘴;5. 旋转接头;6. 螺旋桨

    Figure  1.  Sketch of net washing equipment of deep-water cage

    1. Rotating cleaning dish; 2. Protective cover; 3. Current diverter of three way; 4. Nozzle; 5. Rotary joint; 6. Propeller

    图  2  控制器原理图

    Figure  2.  Schematic diagram of controller

    图  3  网片挂板

    a. 原始网衣挂板;b. 污损生物附着后的网衣挂板

    Figure  3.  Net hanging board

    a. Control group of hanging; b. Net hanging board after fouling organisms attached

    图  4  挂板清洗试验工况

    Figure  4.  Test conditions of hanging plate cleaning

    图  5  计算区域网格划分

    Figure  5.  Grid generation of computing area

    图  6  喷嘴轴向静压力曲线图

    Figure  6.  Pressure curve in axial direction

    图  7  网衣挂板

    a. 清洗试验前的网片挂板;b. 清洗试验后的网片挂板

    Figure  7.  Hanging board

    a. Hanging board of net before cleaning test; b. Hanging board of net after cleaning test

    图  8  气相体积分数分布

    Figure  8.  Distribution (vapor) of volume fraction

    图  9  喷嘴速度云图

    Figure  9.  Velocity nephogram of nozzle

    表  1  网衣清洗装备性能参数

    Table  1.   Performance parameters of net washing equipment

    性能参数
    Performance parameter
    数值
    Value
    工作压力 Working pressure (Pin)/MPa 0~20
    额定功率 Rated power (P)/kW 18
    流量 Rate of flow (Q)/(L·min−1) 50
    尺寸 Size/mm 700×400×300
    螺旋桨推力 Thrust of propulsor (T)/kgf 9.8
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    表  2  网衣清洗设备试验参数及结果

    Table  2.   Test parameters and results of net washing equipment

    试验参数
    Test parameter
    组别 Group
    123456
    喷嘴直径 Nozzle diameter (d)/mm 0.6 0.6 0.8 0.8 1.0 1.0
    工作流体压力 Primary flow pressure (P)/MPa 18.80 18.80 16.42 16.42 12.00 12.00
    分流转盘转速 Rotating speed of cleaning dish (w)/(r·min−1) 112.0 112.0 88.0 88.0 30.8 30.8
    挂板清洗前质量 Quality of hanging board before cleaning (M1)/kg 1.87 1.68 1.86 1.52 1.80 1.96
    挂板清洗后挂板质量 Quality of hanging board after cleaning (M2)/kg 1.38 1.23 1.03 0.93 1.56 1.63
    挂板彻底清洗后质量 Quality of hanging board after thorough cleaning (M3)/kg 0.81 0.88 0.80 0.80 0.81 0.92
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    表  3  挂板清洗试验结果计算

    Table  3.   Calculation of test results of hanging board cleaning

    指标
    Item
    组别 Group
    123456
    流速 Current speed (v)/(m·s−1) 354 354 230.81 230.81 127 127
    去除污损生物的质量 Mass of removing fouling organisms/kg 0.49 0.45 0.83 0.59 0.24 0.33
    去除挂板污损生物平均质量
    Average mass of removing fouling organisms in hanging board (m)/kg
    0.47 0.71 0.285
    挂板污损生物质量 Mass of fouling organisms in hanging board (M)/kg 1.06 0.80 1.06 0.73 0.99 1.04
    挂板污损生物平均质量 Average mass of fouling organisms in hanging board ($\overline M $)/kg 0.93 0.89 1.015
    污损生物去除率 Removal rate of fouling organisms($\eta $)/% 50.54 79.76 28.08
    下载: 导出CSV
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出版历程
  • 收稿日期:  2021-01-14
  • 修回日期:  2021-04-29
  • 录用日期:  2021-05-10
  • 网络出版日期:  2021-05-14

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