В. Расчет суженного участка подводящего трубопровода для ввода раствора реагента

Ввод раствора реагента производят в месте примыкания к сме­сителю двух линий водовода, подводящих исходную воду на очи­стную станцию.

Заданный расчетный расход воды, приходящейся на одну нит­ку водовода, составляет Q_сут в м³/сутки, или q_сек в м³/сек.

48

Принимаем диаметр водовода D по скорости движения воды υ₁=1—1,2 м/сек, что отвечает данным СНиП.

Вблизи выпускного конца водовода устанавливают суженный участок трубы (рис. 7) диаметром d<D. Скорость движения воды υ₁ возрастает до υ₂, вслед­ствие чего динамическое давле­ние воды h_дин1=υ₁² /2g увеличивается до h_дин2=υ₂²/2g, а гидроста­ти­чес­кое давление h_ст.1 умень­шается до величины h_ст.2, при которой возможна по­дача раствора реагента из расходного бака в во­довод.

Рис. 7. Схема сужения трубопровода для вво­да раствора реагента

Пользуясь уравнени­ем Бернулли, можно на­писать, что для нор­мального и суженного сечений трубопровода имеют место следу­ющие соотношения:

где υ₁ и υ₂ — скорости движения воды соответственно в трубе нор­мального сечения и в суженной части трубопровода;

z₁ и z₂ — пьезометрические отметки, равные: z₁=h_ст.1+D/2 и z₂=h_ст.2+D/2.

Обозначим разность отметок уровней воды в пьезометрах (см. рис. 7) через h=z₁—z₂ и выразим скорости υ₁ и υ₂ через расход и площади сечений f₁ и f₂. Тогда

Обозначив ртношение площадей сечений m₁=f₁/f₂ и введя ко­эффициент расхода μ, получим

(13)

Откуда (13')

Потеря напора в сужении трубопровода

(14)

Величина h_c должна находиться в пределах от 0,3 до 0,4 м.

49

Пример. Произвести расчет суженного участка трубопровода при расчетном расходе воды, приходящейся на одну нитку водово­да, Q_сут=24 000 м³/сутки или q_сек =0,278 м³/сек. Диаметр водо­вода D=600 мм при скорости движения воды υ₁=l м/сек.

Диаметр суженного участка трубы принимаем d=300 мм при скорости движения воды υ₂=2,55 м/сек (рекомендуется принимать υ₂ ≤ 3 м/сек).

Площади поперечных сечений трубопроводов f₁=0,283 м² и f₂=0,0707 м². Тогда т₁ =0,283:0,0707=4 и μ=0,98.

По формуле (13')

Отметка рабочего уровня воды в смесителе p_c =67,94 м и мини­мального уровня раствора реагента в расходном баке p_р=68,6 м (см. рис. 7).

Потеря напора в суженном участке трубопровода по формуле (14)

Необходимое пьезометрическое давление в месте ввода раство­ра реагента должно составлять: p=67,94+0,8+0,3=69,04 м (где 0,8 —потери напора на свободный излив; 0,3 — потери напора в су­женном участке). С учетом найденной ранее высоты гидростатиче­ского перепада h=0,77 м пьезометрическое давление в суженном участке трубопровода будет 69,04—0,77=68,27 м, т. е. ниже, чем отметка дна расходного бака на величину 68,6—68,27=0,33 м. Это вполне обеспечивает самотечное поступление раствора реагента в смеситель.

§ 13. Приготовление известкового молока

Известь характеризуется низкой растворимостью в воде, состав­ляющей при температуре воды 20°С только 1,23 г/л. Вследствие этого приготовление раствора извести целесообразно лишь при рас­ходе ее не более 0,25 т/сутки, так как иначе потребуется аппарату­ра очень больших размеров. Для приготовления насыщенного рас­твора извести применяют специальные сатураторы.

В большинстве случаев, когда расход извести превышает 0,25 т/сутки, практикуется приготовление известкового молока (т. е. суспензии, а не раствора). Известь доставляется в негашеном виде и направляется в известегасилки. Наиболее распространена меха­ническая лопастная известегасилка марки С-322 производительно­стью 1 т/ч (размер в плане 1,77X1,75 м при высоте 1,54 м) с элек­тродвигателем АО-42-4 (мощностью 2,8 квт,

50

После известегасилки концентрированное известковое молоко поступает в бак, где концентрация его снижается до величины не более 5%. Этот процесс должен сопровождаться непрерывным пе­ремешиванием для поддержания частиц извести во взвешенном состоянии.

С этой целью можно применять: а) гидравлическое перемешива­ние при помощи циркуляционного насоса, который служит и для подачи известкового молока в дозатор; б) барботирование путем непрерывной подачи сжатого воздуха от воздуходувок (например, марки ВК-12; в) перемешивание в баках с лопастными мешалкам и, вращающимися вокруг вертикальной оси.

Емкость бака для приготовления известкового молока опреде­ляется по формуле

(15)

где Q_час — расчетный расход воды в м₃/ч;

п — время, на которое заготовляют известковое молоко; принимается равным 6—12 ч;

Д_и — доза извести, необходимая для подщелачивания воды; определяется по формуле (3);

b_и — концентрация известкового молока (не более 5%);

γ_и —объемный вес известкового молока; принимается рав­ным 1 т/м³.

Мощность электродвигателя мешалки с горизонтальными лопа­стями определяется по формуле

(16)

где р — объемный вес перемешиваемого раствора, равный 1000 кг/м³;

h_л —высота лопасти, равная 0,25 м;

п — скорость вращения мешалки, равная 0,67 об/сек;

d_о — диаметр окружности, описываемой концом лопасти; при­нимается равным 1,8 м;

z — количество парных лопастей на валу мешалки, равное 2;

η — коэффициент полезного-действия передаточного механиз­ма и редуктора, равный 0,6;

ψ— коэффициент сопротивления для учета увеличения сече­ния струи жидкости, перемещаемой лопастью мешалки, по сравнению с высотой мешалки; коэффициент ψ зави­сит от отношения d_o/h_л (табл. 20).

Таблица 20

Значение коэффициента сопротивления ψ при разных величинах отношения d_o/h_л

do/hл	0,5	1	2	5	10
ψ	1,1	1,15	1,19	1,3	1,4

51

Пример. Рассчитать установку для приготовления известкового молока при Q_час=2000 м3/ч и n=8 ч. Доза извести по формуле (3) Д_и=17,4 мг/л; b_и=5%; γ_и=1 т/м³.

Емкость баков для приготовления известкового молока будет:

Принимаем два бака прямоугольной формы в плане с размерами: ширина b=2,3 м, длина l=2,5 м и высота 1,4 м (при высоте слоя известкового молока 1,05 м). Перемешивание извести с водой осу­ществляется сжатым воздухом.

Рассмотрим другой вариант установки для приготовления изве­сткового молока — в цилиндрическом баке, оборудованном двумя лопастными мешалками.

Емкость бака принята также равной 6 м3.

Принимаем отношение диаметра бака к его рабочей высоте d:h=1, т. е. d=h; тогда

Скорость вращения горизонтальных лопастей мешалки вокруг вертикальной оси должна быть п=40 об/мин. Длина лопасти от оси вала lл =0,45 d=0,9 м, а полная ее длина 1,8 м.

Площадь лопастей принята из расчета 0,15 м2 на 1 м3 известко­вого молока в баке, т. е.

Таким образом, высота каждой лопасти будет:

При отношении dо:h_л = 1,8:0,25=7,2 ψ= 1,344 (определяется по интерполяции).

Мощность двигателя мешалки

N = 0,004∙1000∙0,25∙0,67³∙1,8⁴∙2∙0,6∙1,344 ≈ 5 квт.