8.2. Расчет дырчатого смесителя

Дырчатый смеситель представляет собой лоток с дырчатыми перегородками, установленными перпендикулярно направлению движения воды. При прохождении воды через отверстия со скоростью 1 м/с, создаются вихревые токи, обеспечивающие быстрое и полное перемешивание воды с реагентами. Верхний ряд отверстий должен быть затоплен под уровень воды на 0,1…0,15 м с целью исключения насыщения воды пузырьками воздуха.

Дырчатые смесители принимают на станциях водоочистки при условии, что на один смеситель приходится не более 1000 м³/ч.

Количество перегородок обычно принимается равным трем, с расстоянием между ними не менее ширины лотка. Отверстия в перегородках выполняются диаметром 20...100 мм в зависимости от производительности станции водоочистки. Ширина лотка определяется по скорости движения воды, которую принимают не менее 0,6 м/с. Для определения отметки уровня воды в начале смесителя задаются глубиной потока в конце смесителя и затем определяют уровни воды между перегородками.

Рассмотрим расчет дырчатого смесителя на примере.

Рис. 8.2. Дырчатый смеситель:

1 − подача воды; 2 − опорожнение; 3 − отвод воды; 4 − дырчатые перегородки

Пример. Рассчитать дырчатый смеситель для очистной станции с расходом воды 12960 м³ /сут (q_c = 0,15 м³/с).

При скорости движения воды в конце смесителя, равной v_л = 0,6 м/с, площадь сечения лотка составит, м²:

f_л = q_с/v_л,

где v_л – скорость движения воды в лотке смесителя, м/с.

Таким образом,

f_л = 0,15 / 0,6 = 0,25.

По конструктивным соображениям выбираем высоту слоя воды в конце смесителя Н = 0,5 м и на основании этого определяем ширину лотка, м;

b_л = f_л / H = 0,25 / 0,5 = 0,5.

Потери напора, м, в отверстиях перегородки определяются по формуле

h = v₀ ² / 2 ²,

где v₀ – скорость движения воды в отверстиях перегородки, принимаем 1 м/с;  – коэффициент расхода, зависящий от отношения диаметра отверстия к толщине перегородки, принимаемый в пределах 0,65...0,75.

h = 1²/(2·9,81·0,65²) = 0,12 м.

Н₁ = H + h,

Н₁ = 0,5 + 0,12 = 0,62 м.

Н₂ = H + 2h,

Н₂ = 0,5 + 2·0,12 = 0,74 м.

Н₃ = H + 3h,

Н₃ = 0,5 + 3·0,12 = 0,86 м.

Общая площадь отверстий в перегородке, м², равна

f₀ = q_с / v₀ ,

f₀ = 0,15 / 1 = 0,15 м².

Количество отверстий в каждой перегородке определяется по формуле

n = 4q_с / d₀²·v₀,

где d₀ − диаметр отверстий в перегородке, м.

n = (4·0,15)/(3,14·0,05²·1) = 76 шт.

Так как общая площадь отверстий перегородки не должна превышать 30% рабочей площади, то минимально необходимая площадь перегородки равна

f_п = f₀ / 0,3;

f_п = 0,15 / 0,3 = 0,5 м.

Высота первой перегородки, м, с учетом затопления верхнего ряда отверстий на 0,1 м равна

h_п = Н₁ – 0,1 = 0,62 – 0,1 = 0,52.

Ш ирину лотка смесителя находим из зависимости

b_c = f_п / h_п ,

b_c = 0,5 / 0,52 = 1,0 м.

Полученные отверстия располагаем на перегородке (7 рядов по вертикали, и в 11 рядов по горизонтали).

Шаг оси отверстий по вертикали:

в первой перегородке l₁ = (620–100) / 7 = 74 мм;

во второй перегородке l₂ = (740–100) / 7 = 91 мм;

в третьей перегородке l₃ = (860–100) / 7 = 108 мм.

Шаг отверстий по горизонтали во всех перегородках будет одинаковым и составит 1000 / 11 = 91 мм.

Расстояния между перегородками по длине дырчатого смесителя принимаются равными ширине смесителя, т.е. L = b_c = 1 м.