Категории:
ДомЗдоровьеЗоологияИнформатикаИскусствоИскусствоКомпьютерыКулинарияМаркетингМатематикаМедицинаМенеджментОбразованиеПедагогикаПитомцыПрограммированиеПроизводствоПромышленностьПсихологияРазноеРелигияСоциологияСпортСтатистикаТранспортФизикаФилософияФинансыХимияХоббиЭкологияЭкономикаЭлектроника
Многоканальные усреднители с различной длиной каналов
1. Количество секций n принимается, не менее двух, далее находится объем одной секции W1. Исходя из этого объема, принимаются типовые усреднители или проектируются индивидуально. В таблице 5 приведены основные характеристики и размеры усреднителей конструкции ВНИИ ВОДГЕО.
2. Принимают глубину усреднителя Н в пределах 2 м и по формуле (7) определяют площадь каждой секции усреднителя F.
3. Для прямоугольного в планеусреднителя ширину В, м одной секции усреднителя принимают из конструктивных соображений и по формуле 6 определяется длина усреднителя L, м
Для круглого в плане усреднителя рассчитывается его диаметр D:
 , м
| (25) |
4. Назначается количество каналов в одной секции ncan которое должно быть не менее четырех. Находится ширина каналов bcan:
– для прямоугольного усреднителя:
 м
| (26) |
– для круглого усреднителя:
| (27) |
Ширина канала округляется до целого значения и приблизительно должна быть в пределах 1–10 м.
Таблица 5. Основные показатели усреднителей проточного типа конструкции ВНИИ ВОДГЕО
| Рабочий объем, м3 | Число усреднителей | Размеры, м | |||||
| макс. | мин. | общая ширина всех каналов | длина канала | ширина канала | глубина воды | ширина сборного лотка | |
| 1,5 | 1,25 | 0,4 | |||||
| 1,5 | 1,25 | 0,4 | |||||
| 1,5 | 1,25 | 0,4 | |||||
| 1,5 | 1,25 | 0,4 | |||||
| 1,5 | 1,5 | 0,8 | |||||
| 1,5 | 0,8 | ||||||
| 1,5 | 0,8 | ||||||
| 1,5 | 0,8 | ||||||
| 1,5 | 0,8 | ||||||
| 1,5 | 0,8 | ||||||
| 1,5 | 0,8 | ||||||
| 1,5 | 0,8 | ||||||
| 1,5 | 0,8 | ||||||
| Примечание: Высота усреднителей составляет 2 м. |
ПРИМЕРЫ РАСЧЕТА УСРЕДНИТЕЛЕЙ
Пример 1
Исходные данные: Расход производственных сточных вод равен
qw = 380 м3/ч, характер нестационарности – циклические сбросы загрязнений с периодом колебаний tcir = 3 ч и концентрацией
Сmax = 750 мг/л. Средняя концентрация загрязнений в стоке составляет
Сmid = 130мг/л, допустимая концентрация после усреднения должна быть Cadm = 260 мг/л.
Содержание взвешенных веществ в стоке Сen = 100 мг/л с гидравлической крупностью u = 9 мм/с.
Задание. Выбрать тип усреднителей, рассчитать объем и конструктивные параметры.
Расчет.По таблице 1 выбирается барботажный тип усреднителя. По формуле (1) находят требуемый коэффициент усреднения:
|
По формуле (5) расчитываем объем усреднителей (при Каv до 5):
|
Принимаем глубину усреднителя Н = 3 м, количество секций n = 4, затем по формуле (15) находят площадь каждой секции усреднителя:
|
Назначают ширину секции В = 12 м и по формуле (16) рассчитывают длину секции усреднителя:
 .
|
Принимают длину секции L =16 м. По формуле 17 определяют скорость продольного движения воды:
 , м/с
|
Рассчитанная скорость меньше максимального значения (0,0025 м/с).
Проектируют трубы-барботеры на глубине Нb = 2,9 м – два пристроенных барботера на расстоянии от стены усреднителя Вb = 3 м и один промежуточный барботер, расположенный по оси секции.
Принимают интенсивность барботирования для пристенных барботеров qair = 12 м3/(ч. м), для промежуточных барботеров q′air = 24 м3/(ч. м), и выбирают из табл.4 перфарированные трубы со следующими характеристиками:
– пристенный барботер: диаметр трубы 63 мм, два ряда перфорационных отверстий диаметром 3 мм и шагом между ними 160 мм, один стояк для подвода воздуха, располагаемый посредине барботера;
– промежуточный барботер: диаметр трубы 63 мм, два ряда перфорационных отверстий диаметром 3 мм и шагом между ними 80 мм, один стояк для подвода воздуха, располагаемый посередине барботера.
По формуле 20 определяют общий расход воздуха для барботирования:
 , м3/ч.
|
Пример 2
Исходные данные. Расход производственных сточных вод равен qw = 450 м3/ч, характер нестационарности – залповые сбросы длительностью tZ = 1,5 ч загрязнений с концентрацией Сmax = 620 мг/л. Средняя концентрация в стоке составляет Сmid = 180 мг/л, допустимая концентрация после усреднения должна быть Сadm = 250 мг/л.
Содержание взвешенных веществ в стоке Сen = 350 мг/л с гидравлической крупностью u = 2,5 мм/с.
Задание. Выбрать тип усреднителей, рассчитать объем и конструктивные параметры.
Расчет. По таблице 1 выбираем тип усреднителя – многоканальный с каналами различной ширины.
По формуле 1находят требуемый коэффициент усреднения:
|
По формуле (4) рассчитывают объем усреднителей:
 м3
|
Принимают глубину усреднителя Н = 2 м, количество секций n = 4, затем по формуле (15) находят площадь каждой секции усреднителя:
 м2.
|
Назначаем ширину секции В = 12 м и по формуле (16) рассчитывают длину секции усреднителя:
 м
|
Принимаем длину секции L = 23 м. Назначают количество каналов в каждой секции усреднителя ncan = 3.
По формуле (21) рассчитывают ширину каждого i-того канала:
 , м
|
(i1 = 1 м, i2 = 2 м, i3 = 3 м)
Тогда ширина первого канала составит b1 = 3,5 м, ширина второго b = 6 м, ширина третьего b = 2,5 м.
По формуле 22 рассчитывают расходы воды в каждом i-том канале
 , м3/час
|
Расход воды в первом канале составляет q1 = 87,0 м3/час, во втором q2 = 49,5 м3/час, в третьем q3 =12,0 м3/час.
Принимаем скорость течения в распределительном лотке v = 0,4 м/с и по формуле 23 находим площадь поперечного сечения лотка:
 м2
|
Подбираем лоток шириной b0 = 0,3 м и глубиной h0 = 0,26 м.
По формуле 24 рассчитываем площади и размеры боковых и донных отверстий в распределительном лотке, результаты заносим в таблицу 6.
Таблица 6. Результаты расчетов по формуле 24
| Номер канала | |||
| Площадь, м2 | |||
| - донного отверстия | 0,00855 | 0,00487 | 0,00118 |
| - бокового отверстия | 0,00749 | 0,00426 | 0,00103 |
| Диаметр донного отверстия, см | |||
| Размеры бокового отверстия, см | 8*8 | 6*6 | 3*3 |
Пример 3
Исходные данные. Те же, как и в примере 2.
Задание. Рассчитать конструктивные параметры многоканального усреднителя с различной длиной каналов (прямоугольной и круглой формы в плане.)
Расчет. Из расчета примера 2 известен объем усреднителей:
WZ = 2121,43 м3.
Принимают количество секций n = 2, глубину усреднителя Н = 1,5 м, затем по формуле (15) находят площадь каждой секции усреднителя:
 м2
|
I вариант – прямоугольный в плане усреднитель.
Назначают ширину секции В = 20 м и по формуле (16) рассчитывают длину секции усреднителя:
 м
|
Принимают длину секции L = 36 м. Назначают количество каналов в каждой секции усреднителя nсаn = 5.
По формуле (26) рассчитывают ширину одного канала:
 м
|
2 вариант – круглый в плане усреднитель.
По формуле (25) рассчитывают диаметр усреднителя:
 м
|
Назначают количество каналов в каждой секции усреднителя
ncan = 5. По формуле (27) рассчитывают ширину одного канала:
 м
|
Пример 4
Исходные данные. Расход производственных сточных вод постоянный и равен qw = 530 м3/ч, характер нестационарности – произвольные колебания концентрации загрязнителя в сточной воде.
Таблица 7. Произвольные колебания концентраций загрязнителя в сточной воде
| Часы суток | Сen , мг/л | Часы суток | Сen , мг/л |
| 0-1 | 12-13 | ||
| 1-2 | 13-14 | ||
| 2-3 | 14-15 | ||
| 3-4 | 15-16 | ||
| 4-5 | 16-17 | ||
| 5-6 | 17-18 | ||
| 6-7 | 18-19 | ||
| 7-8 | 19-20 | ||
| 8-9 | 20-21 | ||
| 9-10 | 21-22 | ||
| 10-11 | 22-23 | ||
| 11-12 | 23-24 |
Допустимая концентрация после усреднения должна быть
Сadm = 800 мг/л.
Задание. Рассчитать объем усреднителей.
Расчет.Превышение концентрации загрязнений над допустимым уровнем (800 мг/л) наблюдается в часы с 6 до 13 ч. Период усреднения равен 7 ч.
Ориентировочный объем усреднителя равен суммарному притоку в эти часы:
м3
Для дальнейших расчетов принимаем объем усреднителя
Wes =3800 м3.
По формуле (7) рассчитываем максимальный отрезок времени (шаг), через который будет рассчитываться концентрации загрязнителя на выходе:
 ч.
|
( В этой формуле qmax = qw = 530 м3/ч.)
Так как Δtst > 1 ч, принимаем шаг Δtst = 1 ч.
Наибольшая концентрация (1580 мг/л) наблюдается в час 7-8, следовательно, начинаем расчет именно с этого часа. Предполагаем, что 8 ч в усредненной воде концентрация загрязнения будет равна допустимому значению – 800 мг/л.
По формуле (8) рассчитываем приращение концентрации на выходе из усреднителя в следующий час:
 мг/л,
|
По формуле (9) определяем концентрацию загрязнителя на выходе из усреднителя на 9 ч:
 мг/л.
|
Аналогично рассчитываем приращение и концентрацию на выходе на 10 ч:
 мг/л
|
 мг/л
|
Результаты дальнейшего расчета показаны в табл.8
Таблица 8. Приращение концентраций на выходе из усреднителя
| Исходные данные | Расчетные концентрации загрязнений, мг/л в усредненной воде за: | |||||||
| Часы суток | Подача в усреднитель qi , м3/ч. | Концентрация Сen, мг/л | 1-е сутки | 2-е сутки | 3-и сутки | |||
| ΔСex | Cex | ΔСex | Cex | ΔСex | Cex | |||
| 0-1 | -22 | -21 | ||||||
| 1-2 | ||||||||
| 2-3 | ||||||||
| 3-4 | ||||||||
| 4-5 | ||||||||
| 5-6 | ||||||||
| 6-7 | ||||||||
| 7-8 | ||||||||
| 8-9 | ||||||||
| 9-10 | ||||||||
| 10-11 | ||||||||
| 11-12 | ||||||||
| 12-13 | -10 | -2 | -1 | |||||
| 13-14 | -50 | -43 | -43 | |||||
| 14-15 | -74 | -68 | -68 | |||||
| 15-16 | -83 | -78 | -78 | |||||
| 16-17 | -71 | -67 | -67 | |||||
| 17-18 | -56 | -52 | -52 | |||||
| 18-19 | -44 | -41 | -41 | |||||
| 19-20 | -24 | -21 | -21 | |||||
| 20-21 | -29 | -27 | -26 | |||||
| 21-22 | -23 | -21 | -21 | |||||
| 22-23 | -23 | -21 | -21 | |||||
| 23-24 | -23 | -21 | -21 |
Как видно из этой таблицы, допустимой концентрации после трех суток достичь не удалось. Поэтому увеличиваем объем усреднителя до значения Wes = 4200 м2 и повторяем расчет в табл. 9
Таблица 9. Приращение концентраций на выходе из усреднителя, при увеличении объема
| Исходные данные | Расчетные концентрации загрязнений, мг/л в усредненной воде за: | |||||||
| Часы суток | Подача в усреднитель qi , м3/ч. | Концентрация Сen , мг/л | 1-е сутки | 2-е сутки | 3-и сутки | |||
| ΔСex | Cex | ΔСex | Cex | ΔСex | Cex | |||
| 0-1 | -23 | -21 | ||||||
| 1-2 | ||||||||
| 2-3 | ||||||||
| 3-4 | ||||||||
| 4-5 | ||||||||
| 5-6 | ||||||||
| 6-7 | ||||||||
| 7-8 | ||||||||
| 8-9 | ||||||||
| 9-10 | ||||||||
| 10-11 | ||||||||
| 11-12 | ||||||||
| 12-13 | -8 | |||||||
| 13-14 | -45 | -37 | -37 | |||||
| 14-15 | -67 | -60 | -70 | |||||
| 15-16 | -76 | -70 | -70 | |||||
| 16-17 | -66 | -61 | -61 | |||||
| 17-18 | -53 | -48 | -48 | |||||
| 18-19 | -43 | -39 | -38 | |||||
| 19-20 | -25 | -21 | -21 | |||||
| 20-21 | -29 | -26 | -26 | |||||
| 21-22 | -24 | -21 | -21 | |||||
| 22-23 | -24 | -21 | -21 | |||||
| 23-24 | -23 | -21 | -21 |
Допустимая концентрация на выходе из усреднителя была достигнута в 13 ч на третьи сутки, следовательно, расчетный объем
Wes = 4200 м3 определен правильно.
ПРИМЕР 5
Исходные данные. Характер нестационарности производственных сточных вод – произвольные колебания концентрации загрязнения и расход воды (табл. 10).
Допустимая концентрация после усреднения должна быть
Сadm = 800 мг/л.
Задание. Рассчитать объем усреднителей.
Таблица 10. Производные колебания концентраций загрязнений и расхода производственных сточных вод
| Часы суток | Подача в усреднитель qi, м3/ч | Концентрация Сen , мг/л |
| 0-1 | ||
| 1-2 | ||
| 2-3 | ||
| 3-4 | ||
| 4-5 | ||
| 5-6 | ||
| 6-7 | ||
| 7-8 | ||
| 8-9 | ||
| 9-10 | ||
| 10-11 | ||
| 11-12 | ||
| 12-13 | ||
| 13-14 | ||
| 14-15 | ||
| 15-16 | ||
| 16-17 | ||
| 17-18 | ||
| 18-19 | ||
| 19-20 | ||
| 20-21 | ||
| 21-22 | ||
| 22-23 | ||
| 23-24 |
Расчет. По формуле (10) находят расход сточной жидкости после усреднения.
| qex = (150+140+120+100+100+180+190+250+260+290+300+310+290+ 290+210+200+190+180+190+200+220+250+190+180)/ 24 = 4970/24 = 207,08 м3/ч |
По формуле (11) рассчитывают поступление (расход) сточной воды в усреднитель по всем часам суток Δq и заносят результаты в табл.11 столбцы 4 и 5.
Например, для часа 0-1 значение Δqi вычисляется так:
 м3
|
Так как значение отрицательно, заносим его в столбец 5 «Расход из емкости». Аналогично рассчитываем остальные строки в таблице 11.
Таблица 11. Поступление сточных вод в усреднитель по часам суток
| Час суток | Подача в усреднитель qi , м3/ч | Расход после усреднителя qex м3/ч | Поступление в емкость Δqi, м3 | Расход из емкости Δqi, м3 | Остаток в емкости ΔWi. м3 |
| 0-1 | 207,8 | 57,08 | 412,5 | ||
| 1-2 | 207,8 | 67,08 | 345,42 | ||
| 2-3 | 207,8 | 87,08 | 258,33 | ||
| 3-4 | 207,8 | 107,08 | 151,25 | ||
| 4-5 | 207,8 | 107,08 | 44,17 | ||
| 5-6 | 207,8 | 27,08 | 17,08 | ||
| 6-7 | 207,8 | 17,08 | |||
| 7-8 | 207,8 | 42,92 | 42,92 | ||
| 8-9 | 207,8 | 42,92 | 85,83 | ||
| 9-10 | 207,8 | 82,92 | 168,75 | ||
| 10-11 | 207,8 | 92,92 | 261,67 | ||
| 11-12 | 207,8 | 102,92 | 364,58 | ||
| 12-13 | 207,8 | 82,92 | 447,50 | ||
| 13-14 | 207,8 | 82,92 | 530,42 | ||
| 14-15 | 207,8 | 2,92 | 533,33 | ||
| 15-16 | 207,8 | 7,08 | 526,25 | ||
| 16-17 | 207,8 | 17,08 | 509,17 | ||
| 17-18 | 207,8 | 27,08 | 482,08 | ||
| 18-19 | 207,8 | 17,08 | 465,00 | ||
| 19-20 | 207,8 | 7,08 | 457,92 | ||
| 20-21 | 207,8 | 12,92 | 470,83 | ||
| 21-22 | 207,8 | 42,92 | 513,75 | ||
| 22-23 | 207,8 | 17,08 | 496,67 | ||
| 23-24 | 207,8 | 27,08 | 469,58 |
Принимаем за «час нулевого объема» конец интервала времени от 22 часов до 7 часов, т, час 6-7. Затем по формуле (12) последовательно, начиная с часа 6-7, рассчитываем остатки воды в емкости усреднителя ΔW.
Результаты заносим в таблицу 11.
Например, для часа 7-8 остаток воды ΔW8 рассчитывается:
 м3.
|
По результатам расчета принимаем объем регулирующей емкости усреднителя, равный наибольшему значению остатка, который наблюдается в час 14-15:
Wreg = 533,33 м3
Далее производят расчет объема, необходимого для усреднения концентрации загрязнений. Превышение концентраций загрязнений над допустимым уровнем (800 мг/л) наблюдается в часы с 6 до 13 ч. Период усреднения равен 7 часам.
Ориентировочно объем усреднителя равен суммарному притоку в эти часы:
 м3
|
Для дальнейших расчетов принимается объем усреднителя
Wes =1900 м3.
По формуле (7) рассчитываем максимальный отрезок времени (шаг), через который будет рассчитываться концентрации загрязнителя на выходе:
 ч.
|
(В этой формуле qmax = 310 м3/ч)
Так как Δtst > 1 ч. принимаем шаг Δtst = 1 ч.
Наибольшая концентрация (1580 мг/л) наблюдается в час 7-8, следовательно, начинаем расчет именно с этого часа.
Предполагают, что в 8 ч в усредненной воде концентрации загрязнения будет равна допустимому значению – 800 мг/л.
По формуле (8) рассчитывают приращение концентрации на выходе из усреднителя в следующий час:
 мг/л.
|
По формуле (9) определяют концентрацию загрязнителя на выходе из усреднителя на 9 час:
| мг/л
|
Аналогично рассчитывают приращение и концентрацию на выходе на 10 ч:
 мг/л.
|
 мг/л
|
Результаты дальнейшего расчета показаны в табл. 12
Таблица 12. Приращение концентраций на выходе из усреднителя
| Исходные данные | Расчетные концентрации загрязнений, мг/л в усредненной воде за: | |||||||
| Часы суток | Подача в усреднитель qi , м3/ч. | Концентрация Сen , мг/л | 1-е сутки | 2-е сутки | 3-и сутки | |||
| ΔСex | Cex | ΔСex | Cex | ΔСex | Cex | |||
| 0-1 | -17 | -16 | ||||||
| 1-2 | ||||||||
| 2-3 | ||||||||
| 3-4 | ||||||||
| 4-5 | ||||||||
| 5-6 | ||||||||
| 6-7 | ||||||||
| 7-8 | ||||||||
| 8-9 | ||||||||
| 9-10 | ||||||||
| 10-11 | ||||||||
| 11-12 | ||||||||
| 12-13 | -12 | -1 | ||||||
| 13-14 | -56 | -47 | -46 | |||||
| 14-15 | -59 | -53 | -52 | |||||
| 15-16 | -64 | -60 | -59 | |||||
| 16-17 | -55 | -51 | -50 | |||||
| 17-18 | -43 | -39 | -39 | |||||
| 18-19 | -38 | -35 | -34 | |||||
| 19-20 | -25 | -22 | -22 | |||||
| 20-21 | -32 | -29 | -29 | |||||
| 21-22 | -31 | -28 | -27 | |||||
| 22-23 | -22 | -20 | -20 | |||||
| 23-24 | -21 | -19 | -19 |
Как видно по таблице, допустимой концентрации после трех суток достичь не удалось. Поэтому увеличиваем объем усреднителя до значения Wes = 2100 м3 и повторяем расчет.(табл. 13)
Допустимая концентрация на выходе из усреднителя была достигнута в 13 ч. на вторые сутки, следовательно, расчетный объем
Wconc = Wes =2100 м3 определен правильно.
Таблица 13. Приращение концентраций на выходе из усреднителя, при увеличении объема
| Исходные данные | Расчетные концентрации загрязнений, мг/л в усредненной воде за: | |||||||
| Часы суток | Подача в усреднитель qi , м3/ч. | Концентрация Сen , мг/л | 1-е сутки | 2-е сутки | 3-и сутки | |||
| ΔСex | Cex | ΔСex | Cex | ΔСex | Cex | |||
| 0-1 | -17 | -16 | ||||||
| 1-2 | ||||||||
| 2-3 | ||||||||
| 3-4 | ||||||||
| 4-5 | ||||||||
| 5-6 | ||||||||
| 6-7 | ||||||||
| 7-8 | ||||||||
| 8-9 | ||||||||
| 9-10 | ||||||||
| 10-11 | ||||||||
| 11-12 | ||||||||
| 12-13 | -10 | |||||||
| 13-14 | -50 | -40 | -39 | |||||
| 14-15 | -53 | -47 | -47 | |||||
| 15-16 | -59 | -54 | -53 | |||||
| 16-17 | -51 | -46 | -46 | |||||
| 17-18 | -40 | -36 | -36 | |||||
| 18-19 | -36 | -32 | -32 | |||||
| 19-20 | -25 | -21 | -21 | |||||
| 20-21 | -31 | -28 | -27 | |||||
| 21-22 | -30 | -27 | -27 | |||||
| 22-23 | -22 | -20 | -20 | |||||
| 23-24 | -21 | -19 | -19 |
Рассчитываем общий объем усреднителя по формуле (14)
 м3,
|
Для последующего конструирования принимаем объем W= 2700 м3
Заключение
В методических указаниях приведены инженерные расчетов для проектирования, даны справочные данные, используемые в проектирование. Они соответствуют содержанию дисциплин и составлены она основе образовательного стандарта и рабочей программы дисциплин.
В работе корректно использована специальная терминология и обозначения, отражает современные научные представления в области очистки сточных вод промышленного предприятия с учетом уровня профессиональной образовательной программы.
Данные расчеты используются при проектирования курсового проекта и изучения дисциплины.
Список рекомендуемой литературы:
Основная
1. Яковлев С.В Водоотведение и очистка сточных вод: учебник для вузов. / С.В. Яковлев, Ю.В. Воронов.– М., 2006 – 704 с.
Вспомогательная
2. Калицун В. И. Водоотводящие системы и сооружения. – М.: Стройиздат, 1987.
3. Ласков Ю.М. Примеры расчетов канализационных сооружений. / Ю.М. Ласков, Ю.В. Воронов, В.И. Калицун. –М.: Стройиздат, 1987.– 253 с.
4.СНиП 2.04.03–85 Канализация. Наружные сети и сооружения / Госстрой России. – М.: ГУП ЦПП,2002. – 87 с.
5. Яковлев С.В. Водоотводящие системы промышленных предприятий: учебник для вузов /С.В. Яковлев, Я.А. Карелин, Ю.М. Ласков, Ю.В. Воронов; Под ред. С.В. Яковлева. – М.: Стройиздат, 1990. – 511 с.:ил.
ЯковлеваТатьяна Вячеславовна
Последнее изменение этой страницы: 2016-06-09
lectmania.ru. Все права принадлежат авторам данных материалов. В случае нарушения авторского права напишите нам сюда...