5. Выбор и расчёт смесителя.
Для смешения коагулянта с обрабатываемой водой предусматривается применение смесителя. Правильный выбор типа смесителя и его расчет может обеспечить экономию коагулянта до 30%. Тип применяемого смесителя зависит от схемы водообработки и состава сооружений. В данном случае, при применении флотатора, выбирается смеситель с механическим перемешиванием коагулянта с водой.
Предусматриваем устройство 2-х смесителей с временем пребывания t воды в них 1 мин.
Объем V каждого смесителя будет равным:
м3
Проектируем смесители квадратной формы в плане, с глубиной Н в два раза превышающей ширину В. Определим размеры смесителя:
м
м
Градиент скорости
принимаем равным 300 сек., где:
W – работа, затраченная на перемешивание объема воды за единицу времени, Па/с;
- динамическая вязкость
воды,
.
Полезную мощность N, потребляемую мешалкой, определим по формуле:
Вт или 0,6 кВт
Принимаем число оборотов мешалки n = 500 об/мин (8,33 об/сек), высоту винта пропеллера h = 0,1 м, число пар лопастей z = 3, плотность воды р = 1000 Па*с/м2, определим диаметр ротора dp из выражения:
м.
При числе оборотов n=100 об/мин диаметр ротора составит 0,2 м.
Мощность электродвигателя принимаем с к = 1,5, учитывающим потери в механическом приводе мешалки и пусковые перегрузки.
6. Выбор и расчет камер хлопьеобразования.
Камеры хлопьеобразования применяются при наличии в схемах очистных сооружений отстойников и напорной флотации. Для напорной флотации обычно применяют ступенчатые камеры с механическим перемешиванием осветляемой воды.
Принимаем количество камер = 2 и время пребывания воды t в камере равным 30 мин.
Ее объем при этом составит:
м3
Назначаем ширину камеры В = 4 м, глубина H и длина L сооружения при поперечном к потоку обрабатываемой воды расположении мешалок (или глубина и ширина при продольной установке) должны иметь кратность 2….4 в зависимости от числа мешалок.
Предполагаем установку 3 осей для крепления на них 6 мешалок при поперечном расположении их к потоку обрабатываемой воды.
При этом L = 3H, а W = LHB = 3H2B, отсюда глубина камеры:
м
и длина
м
Определим площадь живого сечения камеры
м2
Общую площадь лопастей мешалок на первой оси fл1 (по движению воды) примем равной 15% от площади живого сечения камеры:
м2
При ширине лопасти мешалки b = 0,15 м. и ее длине l = 1,6 м. вычислим общее число лопастей m на мешалках первой оси:
или по 4 лопастей на каждой мешалке.
Примем линейную скорость движения лопастей на первой оси v1 равной 0,7 м/с, диаметр мешалок d = 1,5 м, частота вращения лопастей
об/мин.
При линейной скорости на второй оси v2 = 0,45 м/с она будет совершать 6 об/мин и на третьей – при v3 = 0,2 м/с частота вращения составит 3 об/мин. При размещении второй пары лопастей на мешалках на расстоянии 0,5 м от оси вращения их линейные скорости в первом, втором и третьем отделениях камеры v1, v2, v3 будут соответственно равны 0,47 м/с, 0,3 м/с и 0,13 м/с.
Мощность привода N (без учета потерь в редукторе) для вращения оси с мешалками определяем по формуле:
где СD – коэффициент сопротивления воды, при l/b = 1,6/0,15 = 10,7 его значение можно принять 1,5.
f – площадь лопастей, имеющих одинаковую линейную скорость вращения. В нашем случае при двух мешалках на оси она равна
м2
-
скорость движения лопасти относительно
воды, принимаемая не менее 0,75 линейной
скорости ее вращения.
Вычислим потребляемую мощность для вращения первой оси:
кВт
Мощность для вращения второй и третей оси соответственно равна 0,057 кВт и 0,005 кВт.
Определим градиент скорости в первой секции камеры. Работа W, затраченная на перемешивание воды за единицу времени
,
где
V
– объем
секции,
м3.
Па/с
При
средней в течении года температуре воды
10
С
значение динамической вязкости воды
=
0,00131
,
а градиент скорости составит
Градиенты скорости, вычисленные для второй и третьей секции камеры, равны соответственно 28,07 и 9,34 с-1.
Найдем критерий Кемпа Gt, характеризующий режим перемешивания в камере:
Выбранные параметры камеры и мешалок обеспечивают рекомендованные режимы для стадии хлопьеобразования при очистке воды.