工业反冲洗全自动滤水器（自动清洗过滤器）排污流量的计算 

       工业反冲洗全自动滤水器（自动清洗过滤器）排污流量的计算，对影响工业反冲洗全自动滤水器（自动清洗过滤器）排污流量大小的因素进行分析，发现过滤器排污流量Q。由流量系数μ决定.为了探讨排污流量系数的变化规律，主要进行了过滤器吸沙组件相对入流面积对排污流量系数影响的试验研究，发现流量系数随着吸沙组件相对入流面积的增大而增大，但当相对入流面积增大到一定程度后，流量系数就不再发生变化，而是趋近于某一恒定值.建立了排污流量系数关系式，分析排污流量系数关系式发现：当吸沙组件相对入流面积大于0.15,即当吸沙组件入口长度l大于500mm后(吸沙组件入口宽度b等于300mm,为定值),吸沙组件开口面积对排污流量的影响已不到0.5%,即过滤器排污系数几乎不随吸沙组件开口面积的增加而改变，该变化规律与试验所作出的分析结果定性一致.根据排污流量系数关系式，进而建立了工业反冲洗全自动滤水器（自动清洗过滤器）排污流量计算公式，对建立的公式进行均方差ERws检验，得到均方差Ews为0.00174,说明该公式具有很高的拟合度。
      微灌是一种先进的节水灌溉方式，但微灌系统的初始投资较高，灌水器堵塞将直接导致微灌系统不能正常运行.灌水器的水流通道很窄，以便达到稳定水压和消能的目的，但这也同时增加了灌水器堵塞的危险.灌水器完全堵塞会使系统瘫痪，部分堵塞也会导致水流分布不均，这会引起减产和产品突变等问题.因此，对灌溉水源进行泥沙处理以及其他净化处理是必不可少的，而节水灌溉用过滤器是降低微灌系统造价与运行能耗的一个重要途径,也是保证灌水器不被堵塞的关键技术设备.作为过滤系统中的终极过滤设施，自清洗过滤器具有自动化程度高、压力损失小、结构简单、安装使用方便、应用范围广等特点，适应了大力发展节水灌溉技术的需求.
      目前国内外市场上出现了很多种自动清洗过滤器及生产和研制自清洗过滤器的公司，国内外许多学者已在实验室和实际工程中对微灌用自清洗过滤器的结构、水力性能等有关问题进行了试验研究和理论探讨，但自清洗过滤器的很多关键技术和设备还需要进行深入研究.文中将针对工业反冲洗全自动滤水器（自动清洗过滤器）的排污流量问题加以探讨，结合试验结果建立工业反冲洗全自动滤水器（自动清洗过滤器）排污流量计算公式.
1工业反冲洗全自动滤水器（自动清洗过滤器）结构及工作原理
      工业反冲洗全自动滤水器（自动清洗过滤器）主要由过滤器筒体、自动控制装置、过滤芯、排污装置等部分组成，一级过滤室由粗过滤网构成，二级过滤室由细过滤网及排污装置构成.工业反冲洗全自动滤水器（自动清洗过滤器）结构及过滤流程如图1所示.
      工业反冲洗全自动滤水器（自动清洗过滤器）的排污装置如图1b,1c所示.排污装置由水力旋喷管和自动吸附装置构成，自动吸附装置由吸沙组件和排沙管密封连接而成.过滤进行一段时间后，当积聚在细滤网内表面的泥沙使滤网内外表面形成的压差达到预定值时，吸沙组件在过滤器内部水压与外部大气之间形成的压差作用下产生强劲吸力，滤网内表面泥沙在强劲吸力和高速水流的双重作用下进入吸沙组件，在负压作用下水流沿吸沙管上升，当水流到达顶部水力旋喷管处时，水力旋喷管将液能转化为机械动能提供旋转动力，带动排沙管及吸沙组件旋转运动.吸沙组件的旋转运动将对整个滤网内表面进行整体扫描吸附，确保整个网面泥沙的排出.
2排污流量计算公式
      工业反冲洗全自动滤水器（自动清洗过滤器）排污流量Q。是衡量过滤器排污用水的经济指标.当过滤器处于排污状态时，对过滤器进水口a-a断面和排污口b-b断面列能量方程，有(1)式中：取地面为高程基准参考面；z,为过滤器进口a-a断面相对高程，m;z?为过滤器排污出口b-b断面相对高程，m;p?为进口a-a断面处压强，Pa;P?为排污出口b-b断面处压强，Pa;v?为进口a-a断面处的平均水流流速，m/s;v?为排污出口b-b断面处的平均水流流速，m/s;α?,α?为修正系数；g为重力加速度，m/s2;∑ξ为过滤器总的局部水头损失系数(沿程水头损失忽略不计).
      由于过滤器排污口流入大气，故p?=0(相对压强),取α?=a?=1,联立连续性方程为v?A?=v?A?,(2)式(1)变为(3)则(4)式中：A?,A?分别为过滤器进口及排污出口断面面积，m2;∑ξ包括过滤器进口局部水头损失系数ξ;出口局部水头损失系数ξ;粗细滤网局部水头损失系数ξ?;吸沙组件入口局部水头损失系数ξ?以及过滤器内部其他结构水头损失系数ξs.令(5)则过滤器排污流量基本公式为(6)由式(6)可知，工业反冲洗全自动滤水器（自动清洗过滤器）排污系统排污过程与有压短管自由出流类似.过滤器排污流量与过滤器内外部大气之间形成的压力水头差、进水口和排污口之间的安装高程差以及排污流量系数μ有关.由式(6)可知，一旦过滤器基本参数被确定，则过滤器排污流量计算的正确与否将集中反映到流量系数的取值上，而由式(5)可知，排污流量系数。
      与过滤器局部水头损失系数∑ξ及过滤器进出口面积比有关.过滤器进出口面积比、过滤器进口局部水头损失系数ξ?、出口局部水头损失系数2、粗细滤网局部水头损失系数ξ?以及过滤器内部其他结构水头损失系数ξs在文中研究过程中为定值，故过滤器排污流量系数仅与吸沙组件入口局部水头损失系数ξ?有关.
      对吸沙组件入口而言，其为宽b、高l的矩形.如图1a所示，4个吸沙组件的高度能够控制整个细过滤网的网面，确保在排污过程中所有吸沙组件把整个细过滤网内表面上的泥沙吸净和排出.取4个吸沙组件中的任意一个为研究对象，吸沙组件入口外为c-c断面，入口内为d-d断面，并取d-d断面所代表的开口中心为基准参考面.如图2所示.对吸沙组件入口内外列能量方程：(7)式中：z?为c-c断面相对高程，m,取为0;z?为d-d断面相对高程，m,取为0;p?为c-c断面处压强，Pa;p?为d-d断面处压强，Pa;v?为c-c断面处的平均水流流速，m/s;v?为d-d断面处的平均水流流速，m/s;α?,α?为修正系数，均取1.0.由于c-c断面处平均流速较小，可将v?近似取为0.由连续性方程可得d-d断面处的流速为(8)将以上数据代入式(7)整理得(9)对于排污系统而言，吸沙组件入口处压差水头形成的压力大小是冲净率主要的影响因素，由式(9)可知，吸沙组件入口处压差水头形成的压力与其入口尺寸密切相关，b,l越小，压力越大.同时发现，吸沙组件入口尺寸对局部水头损失系数ξ?也有影响，而过滤器排污流量系数由吸沙组件入口局部水头损失系数ξ?决定，因此，吸沙组件入口条件与过滤器排污流量系数相关.综上所述，吸沙组件入口条件不仅决定着过滤器的冲净率，还影响过滤器排污流量的大小.
3排污流量系数的确定
      为了探讨工业反冲洗全自动滤水器（自动清洗过滤器）排污流量系数的变化规律，重点进行了吸沙组件相对入流面积对排污流量系数影响的试验研究.过滤器排污流量系数公式(5)可改写为量纲一化的量，即(10)事实上吸沙组件入口宽度和入口长度的变化所引起的均是入流面积的变化.由于吸沙组件为碳钢材质且入口宽度b较小，为0.003m,不易改变尺寸，故通过改变其入口长度来改变入流面积，测定吸沙组件不同入流面积下过滤器的排污流量.在试验过程中，过滤器出口断面面积A?固定不变.
      4个吸沙组件总长L为600mm,试验过程中通过封住一定长度的吸沙组件来改变其入口长度.设定水泵水头值为40m,过滤器过滤时的进水流量为220m3/h,用流量计分别读取吸沙组件入口长度为0,120,240,360,480和600mm共6种情况下的排污流量，根据试验数据分析吸沙组件入口面积与排污流量的关系，如图3所示.
      分析图3流量系数随吸沙组件入口长度的变化趋势后发现，在各种水流条件下，当流量一定，且其他条件相同，排污流量系数随吸沙组件入口长度的增大而增大，但当吸沙组件入口长度增大到一定程度后，流量系数就不再发生变化，而是趋近于某一恒定值.
      根据试验资料，利用工业反冲洗全自动滤水器（自动清洗过滤器）排污流量计算基本公式(6)反算排污流量系数，保持过滤器进水流量为220m3/h不变，通过图3中点绘的过滤器排污流量系数与相对入流面积的关系，建立了如下排污流量系数关系式：泥沙的大粒径，同时又应尽可能的小.分析式(11)发现，当bl/A?>0.15,即当吸沙组件入口长度l>500mm后，吸沙组件开口面积对流量的影响已不到0.5%,该分析结果与图3由试验所作出的结果从定性上看是完全一致的.
      将式(11)代入式(6),则工业反冲洗全自动滤水器（自动清洗过滤器）排污流量计算公式可变为(12)利用统计学中的均方差判断公式(12)的拟合度，均方差计算公式为(13)式中：Q,为排污流量计算值；Q为排污流量试验观测值；N为观测值的数目.
      由于均方差能反映一个数据集的离散程度，那么均方根误差Ems的值越小，则实测值与理论值越接近，经验公式的拟合度越高，适应性越好.文中根据公式(12)计算的理论值和试验观测值代入公式(13)得到ERws值为0.00174.结合上述讨论，可见建立的工业反冲洗全自动滤水器（自动清洗过滤器）排污流量计算公式具有很高的拟合度.
4结论
      1)影响工业反冲洗全自动滤水器（自动清洗过滤器）排污流量大小的因素有过滤器内部与外部大气之间形成的压力水头差、进水口和排污口之间的安装高程差、吸沙组件的相对入流面积及局部水头损失系数.
      2)进行了过滤器排污系统吸沙组件的开口条件对流量系数影响的试验研究，发现流量系数随着吸沙组件相对入流面积的增大而增大，但当吸沙组件开口长度增大到某程度后，流量系数就不再发生变化，而是趋近于某一恒定值.根据试验成果，得出排污流量系数计算公式，进而确定了工业反冲洗全自动滤水器（自动清洗过滤器）排污流量计算公式的具体形式.
      3)利用统计学原理，对建立的公式进行均方差ERms检验，结果显示拟合出的工业反冲洗全自动滤水器（自动清洗过滤器）排污流量计算公式具有很高的准确性.