Ознайомитися методикою розрахунку елементів освітлювача на прикладі

Приклад розрахунку освітлювачів

Розрахувати освітлювача коридорного типу з вертикальним осадоущілнювачем для станцій обробки води продуктивністю 500 м³/ч. Очищається вода поверхневого джерела з максимальним змістом завислих речовин 400 мг/л, кольоровістю 60 град і лужністю 2,5 мг-экв/л. Доза безводного сірчанокислого алюмінію складає 100 мг/л, доза вапна – 40 мг/л.

При чотирьох освітлювачах продуктивність кожного з них рівна

q_осв = 500/4=125 м³/год=0,0347 м³/сек=34,7л/сек

Знаходимо С – концентрацію завислих речовин у воді, що подається в освітлювача, в мг/л, по формулі

С = М +КД_К + 0,25 Ц + В₁

де М - кількість завислих речовин у воді, що поступає на очисні споруди, в мг/л

К - коефіцієнт, що враховує кількість нерозчинних речовин, що вносяться коагуляцією і що утворюються при його гідролізі, для обчищеного сірчанокислого алюмінію приймається рівним 0,5; для неочищеного сірчанокислого глинозему – 1,2; для хлорного заліза – 0,8; Дк – доза коагуляції при розрахунку на безводний продукт в мг/л;

Ц - кольоровість початкової води в град;

В₁ – кількість нерозчинних домішок, що вносяться з вапном, в мг/л.

С = 400 +1001+ 0,25 60 - 0,8  40 = 547 мг/л.

Приймаємо, що 80% вапну випадає в осад.

По таблиці 4 приймаємо розрахункову швидкість висхідного потоку води над шаром зваженого осаду в зоні освітлення v_осв = 10 мм/сек і коефіцієнт розподілу води між освітлювачем і осадоущільнювачем К=0,7.

Таблиця 4. Швидкість висхідного потоку води і коефіцієнти розподілу води в освітлювачах

Кількість завислих речовин у воді, що поступає в освітлювача, мг/л	Швидкість висхідного потоку води над шаром зваженого осаду в зоні освітлення в мм/сек vосв		Коефіцієнт розподілу води К
	В зимовий період	В літній період
10–100 100–400 400–1000 1000–2500	0,5-0,6 0,6-0,8 0,8-1,0 1,0-1,2	0,7-0,8 0,5-1,0 1,0-1,1 1,1-1,2	0,80-0,75 0,75-0,70 0,70-0,65 0,65-0,60

По формулі

,

де F_осв – площа зони освітлення в м²;

F_від – площа зони відділення осаду м²;

К – коефіцієнт розподілі води між зоною освітлення і осадоущільнювачем (див. табл. 4);

q – - розрахункова витрата освітленої води в м³/ч;

v_осв – швидкість висхідного потоку води в зоні освітлення в мм/сек (див. табл. 4) ;

 – коефіцієнт зниження швидкості висхідного потоку води в зоні відділення осаду вертикального осадоущільнювача в порівнянні з швидкістю висхідного потоку води в зоні освітлення, приймається рівним 0,9.

Знаходимо площу зони освітлення:

м².

Площа зони відділення осаду при коефіцієнті зниження швидкості висхідного потоку води в ній в порівнянні з швидкістю потоку води, зоні освітлення  = 0,9.

м².

Загальна площа освітлювача

м²

При довжині освітлювача 4,5 м (за умов компоновки будівлі) ширина секції зони освітлення рівна b_кор= 24,3/24,5=2,7 м, а ширина вертикального осадоущілнювача визначиться b_о..у=11,6/4,5 =2,6 м.

Приймаємо спочатку діаметр колектора для підведення води в кожній коридор освітлювача рівним 200 мм і з другої половини 150 мм При цьому швидкість води на початку колектора складе 0,57 м/сек, а на початку другої половини телескопічної труби 0,5 м/сек.

Площа отворів при швидкості води в них 2 м/сек рівна 0,0347/22=0,0087 м²

При діаметрі отворів 20 мм кількість їх буде рівні 0,0087/0,00031428 шт.

Отвори розташовуємо в два ряди, тоді при довжині освітлювача 4,5 м відстань між ними (шаг) буде рівні 24,5/28 = 321 мм

Збір освітленої води з кожного коридору проводиться двома жолобами прямокутного перетину. Їх габарити визначаються із співвідношень:

де х – половина ширини жолоба;

h_поч h_кін – висота жолоба на початку і в кінці.

Витрата води на кожний жолоб

.

Приймаючи, що отвори в жолобах знаходяться на 7 см нижче за кромку, знаходимо:

х = 0,45 ∙ 0,0060,46 см;

hпоч = 7 + 1,5  6 = 16 см;

h_кін = 7 +2,5  6 = 22 см.

Сумарна площа отворів на кожному жолобі визначається по швидкості руху води через отвори. Приймаємо швидкість руху води в отворах рівної 1 м/сек, fотв.ж =0,006 : 1 =0,006м²

При діаметрі отворів 20 мм кількість їх рівно.

Крок отворів при довжині жолоба 4,5 м рівний

4,5 : 19 = 0,236 м = 23,6 см.

Для відведення освітленої води з осадоущільнювачу встановлюємо дві перфоровані труби (діаметром 125 мм)на 0,3 м нижче за рівень води. Витрата води через кожну з них складає

При цьому швидкість на виході з труб рівна 0,39 м/сек, що цілком допустимо.

Площа отворів в кожній збірній дірчастій трубі при швидкістю води 1,5 м/сек повинна бути рівний 0,0035 м² або 35 см², при d = 20 мм число їх n = 11. Наг отворів рівний 4,5 : 11 =0,41 м. Висоту освітлювача знаходимо з виразу

.

де  – центральний кут, утворений прямими, проведеними від осі водорозподільного колектора до верхніх точок кромок водозбірних жолобів (а не повинне бути більш 30°); в прикладі  = 26°36'.

Висота пірамідальної частини освітлювача складає:

де а – розмір дна освітлювача під колектором;

₁ – кут нахилу стінок коридору; в прикладі ₁ = 620

При товщині захисного шару 1,5м і висоті осадкоотводных вікон 0,2 м розмір вертикальних стінок освітлювача в межах зваженого шару буде рівні

h_верт = 5,2 - 0,2 - 1,5 - 2,0 -= 1,5 м

а загальна висота зони зваженого осаду буде рівна

h_в.з.= h_вер+h_пір/2 = 1,5+2,0/2 = 2,5 м

що відповідає нормативним даним.

Робочий об'єм о осадоущілнювача (до відмітки рівня зваженого шару) рівний

Кількість завислих речовин, що поступають в осадоущілнювач складає

q_осад= Сq_розр = 0,547  125=68,4 кг/ч.

Час накопичення осаду при цьому складе

.

Середня концентрація осаду при тривалості ущільнення, 4 години і при З = 547 мг/л-ср =25 кг/м³ (см. табл.3). Дійсний час ущільнення осаду в два з половиною рази більше прийнятого чотиригодинного ущільнення осаду.

При швидкості води в осадкоотводных вікнах 36 м/ч перетин їх складе

Приймаючи висоту вікон 0,2 м, визначаємо їх загальну довжину

l=0,52/0,20=2,6м

Проектуємо з кожною: сторони осадоущілнювачу по горизонталі 4 вікна завдовжки 2,6:4 = 0,65 м. Якщо крайні вікна розмістити на 0,20 м від стінок торців, то відстань між сусідніми вікнам буде 0,5 м.

Для видалення осаду з осадоущілнювача передбачені дверчаті труби, що укладаються по подовжній осі дна в місцях сходу похилих стінок осадоущілнювача. Якщо прийняти час спорожнення осадоущілнювача t = 10 мін (1/6 год), то кожна осадосборна труба повинна забезпечити витрату

q = 27,5/21/6 = 27,56/2 = 82,5 м³/год  23 л/сек. = 0,023 м³/сек

Згідно нормам необхідно створювати в трубах, осідань, що відводять, швидкість не менше 1 м/сек, а діаметр осадоувідних труб приймати не менше 150 мм; (от чому в прикладі час спорожнення осадоущілнювача обмежено 10 мін замість 15 мін. по нормі).

Приймаючи діаметр труби 150 мм при витраті 23 л/сек, швидкість в кінці труби складе 1,2 м/сек, що більше 1,0 .м/сек. Сумарна площа отворі при швидкості руху осаду через них 3 м/сек, залишить

f_o = 0,023/3=0,0077 м2= 77 см²

При мінімально допустимому діаметрі отворів, рівному 20 мм, площа кожного з них f_o = 3,14 см², тоді кількість отворів

n = 77 : 3,14 = 24,6шт.

приймаємо n = 24м. При дворядному розташуванні отворів на трубі крок між ними рівний 4,5: 12 = 0,375 м або 37,5м тобто менше 50 см (максимально допустимого кроку отворів). Втрата води при спорожненні осадоущілнювача визначається по формулі

Ці дані необхідні для уточнення витрат :води на власні потреби станції.

Заключним етапом розрахунку освітлювачів є визначення втрат натиску в них. Втрати натиску в отворах розподільних труб знаходимо по формулі

де  – коефіцієнт опору, для розподільників труби або каналу =(2,2/К)+1, для збірної труби або каналу, що працює повним перерізом =3,3/К^1,8, для отвору  = 2;

К – відношення суми площ перетину отворів в стінках розподільної труби або каналу, приймаємо рівним 0,3 –0,4;

v – швидкість руху води на початку дірчастої ділянки розподільної труби або в кінці збірної труби каналу) в м/сек;

g – прискорення сили тяжіння, рівно 9,81 м/сек.

Вони рівні

Втрати тиску по довжині в телескопічних трубах, що підводять воду в освітлювача, визначаємо по таблицях гідравлічного розрахунку сталевих труб: на ділянці колектора d = 200 мм і довжині 2,25 м втрати рівні 0,007 м, на ділянці d = 150 мм (витрата удвічі .менше) – 0,008 м

h₂ = 0,007 + 0,008 = 0,015 м.

Втрата тиску в зваженому шарі, виходячи з втрат 1 см на 1 м зваженого шару осаду, складуть

h₃ = 1 2,5 = 2,5 см = 0,025 м

Втрати тиску в отворах водозбірних лотків

h₄ = 2  (12/2  9,81)=0,102 м.

І, нарешті, втрата тиску (по довжині) у водозбірних лотках орієнтовно можна прийняти

h ₅ =0,06 м.

Сумарна втрата тиску в освітлювачі

 h = 0,41 +0,015+0,025+ 0,102+0,06 = 0,612 м.