8.1. Расчет вихревого смесителя гидравлического типа

П

4

В_л

ринимают смеситель квадратного сечения с пирамидальной нижней частью. Центральный угол между наклонными стенками  5–70^.

V_отв

Рис.8.1. Схема смесителя:

1– корпус; 2 – отвод воды; 3 – сборный карман; 4–водосборный лоток; 5–подача исходной воды; 6 – ввод реагентов; 7 –сброс в канализацию

Площадь горизонтального сечения в верхней части смесителя, м²:

f_в = q_ч / v_в , (8.1)

где q_ч – расчетный часовой расход очистной станции, равный Q_расч /24, м³/ч; v_в – скорость восходящего потока воды на уровне водосбросного лотка, м/ч, при v_в = 30…40 мм/с, соответственно, 108…144 м/ч.

Ширина верхней части смесителя (при прямоугольной форме), м:

В_в = . _. (8.2)

Ширина верхней части смесителя (при круглой форме), м:

_. (8.3)

Исходная вода подводится в нижнюю часть смесителя с входной скоростью v_вх = 1,2…1,5 м/с; с учётом того, что q_с = Q_расч·1000/(24·3600), по таблице А.Ф. Шевелева определяют диаметр подводящего водопровода D (мм). Для полученного диаметра выбирают внешний (наружный) диаметр подводящего трубопровода D_н (мм) (табл. 8.1).

Таблица 8.1

Стандартные диаметры стальных трубопроводов

D	50	80	100	125	150	200	250	300	350	400	450	500	600
Dн	66	98	118	144	170	222	274	326	378	429	480	532	655

Размер в плане нижней части смесителя в месте примыкания водопровода диаметром D_н должен быть b_н x b_н, а площадь нижней части усеченной пирамиды

f_н = D_н² / 4_. (8.4)

Высота нижней части смесителя, м:

h_н = 0,5 (В_в – D_н) ctg ( /2). (8.5)

Объем пирамидальной (конической) части смесителя, м³:

W_кон = 1/3 h_н (f_в + f_н + ). (8.6)

Полный объем смесителя, м³:

W_п = q_ч t / 60, (8.7)

где t – продолжительность смешения реагента с массой воды, принимаем t = 1,5...8 мин.

Объем верхней цилиндрической части смесителя, м³:

W_цил = W_п – W_кон . (8.8)

Высота верхней части смесителя, м:

h_в = W_цил / f_в . (8.9)

Полная высота смесителя, м:

h = h_в + h_н . (8.10)

Вода в верхней части смесителя собирается верхним кольцевым желобом (лотком) через затопленные отверстия. Скорость движения воды в желобе v_л= 0,1– 0,6 м/с. Вода, протекающая по лоткам в направлении сборного кармана, делится на два потока.

Расчетный расход каждого потока, м³/ч:

q_л = q_ч / 2. (8.11)

Площадь живого сечения сборного лотка, м²:

_л = q_л /(v_л·3600). (8.12)

При ширине лотка b_л = 0,20…0,30 м расчетная высота слоя воды (м) в лотке h_л = _л / b_л . Уклон дна лотка i = 0,02.

Площадь всех затопленных отверстий в стенках лотка, м²:

F₀ = q_л /(v₀·3600 ), (8.13)

где v₀ – скорость движения воды через отверстия лотка, равная 1 м/с.

Принимают отверстия диаметром d₀ = 40…80 мм, площадь одного отверстия составит f₀ = 0,001256…0,005024 м².

Общее число отверстий определяется по зависимости

n₀ = F₀ / f₀. (8.14)

Отверстия размещают по боковой поверхности лотка на глубине h₀ = 110 мм от верхней кромки лотка до оси отверстия.

Внутренний периметр (м) прямоугольного лотка при толщине стенки лотка t = 0,06…0,1 м равен

P_л = 4 [В_в – 2 (b_л + t)], (8.15)

где В_в – ширина верхней части смесителя, м.

Шаг отверстий можно определить по формуле

l₀ = P_л / n₀. (8.16)

Расстояния между отверстиями определятся как разность шага отверстия и диаметра отверстия (l₀ – d₀).

Из сборного лотка вода поступает в боковой сборный карман, размеры которого принимают конструктивно с таким расчетом, чтобы в нижней части его расположить трубу для отвода воды после смесителя.

Диаметр отводящего трубопровода, м, определяют по формуле:

D_отв= , (8.17)

где q_с – расход воды в смесителе, м³/с; v_отв – скорость в отводящем трубопроводе, равная 0,6…1 м/с.