自吸式射流曝氣機為直連式結構。旋轉的葉輪在水中產生一個離心力,通過離心力在葉輪周偉形成一個負壓區,空氣通過進氣管被吸入,被吸入的空氣和水在混合盤內混合,隨后這種良好的均勻的混合物自動從排出口排出。此過程包括混合盤中的空氣與水混合產生氣液混合效應,出口排出的氣液混合液形成循環和對流;大量空氣分子中的氧氣告訴運動獲得一個高的氧氣吸收效率。
自吸式射流曝氣機的充氧過程主要是依據兩個基本理論:
一、傳質理論
傳質理論是研究物質由一相轉移到另一相中的傳質機理與規律,曝氣就是通過各種人工曝氣設備,創造條件,加速氣相中氧向液相中的轉移,實質上仍是一個傳質過程。這一傳質過程目前仍用雙膜理論。氧由氣相主體先后經過氣膜、液膜層流層進入液相主體。由于氧是難溶于水的氣體,故氧傳遞的阻力主要來自液膜。
二、紊流射流理論
1.有關紊流射流的基本概念,射流是流體的一種流態,是指液流的過水斷面周界全部不與固體邊界接觸的運動。根據流態分層流與紊流射流。工程中紊流射流有很大應用價值,射流曝氣器內的射流均是紊流射流。根據射入介質與被引射介質相同與否,又分為同相射流與非同相射流,如水-水為同相射流、水-氣為非同相射流。
2.紊流射流不論是同相還是非同相,其射流結構基本相同,整個射流由起始段、基本段和末期段三部分組成。起始段又稱為初期區域,這是保證噴嘴出口壓力的區域,是由射流核心和射流邊層兩部分所組成。射流核心是指在整個射流中斷面上流速分布一致,大小等于噴嘴出口流速而未被四周氣體或液體混入的部分,即工作流體未被引射流體擾動的部分。射流邊層是指在整個射流中,流速減緩并和四周氣體混摻在一起的射流部分。在起始段內,由于射流與四周流體間存在較大速度差,因此射流卷吸作用強,但由于存在射流核心,故混摻做喲過不大。基本段又稱為主要區域,在該區域中射流核心已消失,是紊流發達區域,主要起兩種流體混摻作用。對于射流曝氣來講,是氣水混合攪拌、空氣被剪切破碎成微小氣泡的區域。末期段又稱為末期區域,該區在水-氣射流中水流可能成斷續流,但在水-水射流中仍為連續流。
3.水-氣非同相紊流射流是水射向空氣中,由于兩種流體密度相差一千倍以上,因而射流擴散角小,射流起始段長。