Работа отстойника с вращающимся сборно – распределительным устройством

  

Находим  гидравлическую крупность частиц взвесей, при этом для отстойника с вращающимся – сборно распределительным устройством, k=0,85 (табл. 2.1):

                                              ,                                            (2.3)

где – высота отстаивания, м. = 1,0 м (табл. 2.1).

Тогда

 

Поскольку температура сточный вод, поступающих на отстойник, Тw = 36 ºС, то требуется внести поправку на изменение вязкости воды при изменении температуры,  можно рассчитать по формуле (2.4):

                                                                                                                       (2.4)

где μ – коэффициент вязкости воды (табл.2.2) [1].

 

Таблица 2.2 - Коэффициент вязкости воды в зависимости от температуры

t, oC	60	50	40	30	25	20	15	12	10	5	0
μ	0,45	0,55	0,65	0,8	0,9	1	1,14	1,23	1,3	1,5	1,8

 

Тогда

 мм/с.

Таким образом, отстойники, принятые как сооружения для механической очистки сточных вод прокатного производства, должны рассчитываться на задержание частиц гидравлической крупностью 0,86 мм/с.

 

2.2 Проектирование отстойника. Определение геометрических размеров

 

При проектировании отстойников нужно рассчитать форму перегородки, разделяющую  правую и левую части лотка (сборную и распределительные части). Форма этой перегородки может быть выражена через изменяющуюся ширину Bp распределительной части:

                                                                                                            (2.5)

где = 1/11 или 1/12.

                                                                                                          (2.6)

где     – диаметр отстойника; – зазор между лотком и стенкой отстойника (чтобы не было задеваний): = 0,1…0,15 м;  – удаление расчетного створа лотка от центра отстойника.

Тогда

 

Диаметр впускного устройства (полого вала) рассчитываем по формуле (2.7):

                                                                                                                          (2.7)

.

Из стандартного ряда выбираем dв =0,5 м.

Определяем производительность отстойника по формуле:

                                                                                                (2.8)

 

qset меньше заданного qw=1500 м3/ч, значит один отстойник не обеспечивает запас по расходу сточных вод. Нужно использовать 3 отстойника.

Найдем период вращения сборно-распределительного устройства:

                                                                                                                       (2.9)

 

Рассчитаем форму перегородки лотка. Для этого по формуле (2.5) вычисляем ширину лотка и высоту водослива по створам:

 

 

 

Высота водослива рассчитывается по формуле (2.10):

                                                                                                 (2.10)

 

Результаты расчета записываем в табл.2.3.

 

Таблица 2.3 – Результаты расчета и

	0	1	2	3	4	5	6	6,7
Вр, м	0,56	0,56	0,54	0,50	0,43	0,34	0,16	0
	0	9,810-6	3,910-6	8,910-6	1,610-6	2,610-6	3,510-6	4,410-6

 

Определяем количество струенаправляющих лопаток по формуле (2.11):

                                                                                              (2.11)

где – количество лопаток; – радиус закручивания лопаток (0,1-1,25 м); – длина лотка.

Длина лотка определяется по формуле (2.12):

                                                            ;                                                     (2.12)

 

 

 

Значит, количество струенаправляющих лопаток составляет 14 штук.

3 РАСЧЕТ ТРУБОПРОВОДА

 

Сооружения, предназначенные для отвода искусственно очищенных сточных вод в водоемы, представляют собой трубопровод с одним или несколькими оголовками, выведенный в русло реки. Оголовки на трубопроводах используют для лучшего рассеивания сточных вод и смешивания их с речными водами на кратчайшем расстоянии.

Схема канализационного выпуска изображена на рис. 3.1[1].

 

Рисунок 3.1 - Канализационный выпуск

1 – трубопровод;

2 – оголовок

Подводные трубопроводы, как правило, изготавливают из стальных или чугунных труб, реже – из железобетонных, асбоцементных и пластмассовых. Основная причина применения стальных труб – их менее трудоемкий монтаж, а также большая прочность.

Внутренний диаметр трубопровода для жидкости:

                                                                                                          (3.1)

где – объемный расход жидкости, л/мин, – средняя скорость движения жидкости, м/с.

 

Наружный диаметр трубопровода  находим по формуле (3.2):

                                                                                               (3.2)

 

Из стандартного ряда труб  принимаем

Внешний диаметр находим по формуле (3.3):

                                                                                               (3.3)

 

При определении толщины стенок рассмотрим  две точки: первая (т. А) в месте выпуска сточных вод, и вторую (т. Б), сразу за насосом.

Отобразим эти две точки на схеме трубопровода на рисунке 3.2.

 

                                 Рисунок 3.2 – Схема трубопровода

т. А

В месте выпуска сточных вод давление рассчитывается по формуле (3.4):

                                                                                         (3.4)

где  = 101, 3 (кПа) – атмосферное давление; – давление столба жидкости.

Давление столба жидкости рассчитывается по формуле (3.5):

                                                                                                      (3.5)

где – глубина реки; – удельный вес воды ( 9810 Н/м3).

 

Тогда

 

                                                                                                (3.6)

 

                                                                                               (3.7)

 

т. Б

За насосом давление рассчитывается по формуле (3.8):

                                                                                               (3.8)

где – коэффициент, учитывающий потери в трубопроводе ().

.

.

Представляя трубопровод тонкостенной оболочкой, расчетную толщину стенки вычисляем по формуле (3.9):

                                                                                                                    (3.9)

где  – фактический коэффициент запаса прочности, = 3; – временное сопротивление материала стенок ( Па); – давление жидкости в трубопроводе, Па.

 

Из стандартного ряда принимаем толщину стенки 9 мм.

Отдельные участки трубопровода соединят с помощью стыковых сварных соединений. Допускаемые усилия, действующие на соединение с прямым швом, определяются по формуле (3.10):

                                                                                                                (3.10)

где – длина сварного шва ().

Тогда

 

 

Допускаемое напряжение  находим по формуле (3.11):

                                                                                                             (3.11)

 

 

Допускаемые усилия, действующие на соединение с косым швом, определяются по формуле (3.12):

                                                                                                                 (3.12)

 

Трубопроводы, уложенные по дну реки без заглубления, испытывают гидродинамическое воздействие потока воды и гидростатическое давление столба воды.

Основным является воздействие потока воды; его величина определяется данными формулами:

 – подъемная сила на 1 м трубопровода, Н;

– горизонтальная составляющая давления 1 м трубопровода, Н,

 где – коэффициент перегрузки; – опытный коэффициент; – плотность воды с учетом взвешенных твердых частиц, кг/м3 (для очищенной воды ); – скорость течения у дна, м/с; – диаметр наружной изоляции трубопровода, м; – коэффициент лобового сопротивления, зависящий от скорости течения и размеров тела, расположенного в потоке жидкости; – площадь проекции 1 м трубопровода, покрытого изоляцией, на плоскость, перпендикулярную к направлению течения, м2 (для круглой трубы, расположенной перпендикулярно к течению , м2).

Диаметр наружной изоляции трубопровода определяется по формуле (3.13):

                                                                                                        (3.13)

.

 

График  зависимости  от при скорости течения м/с изображен на рис. 3.3 [1].

Рисунок 3.3 - График зависимости от

 

Тогда

 

 

Необходимо, чтобы геометрическая сумма вычисленных значений и не превышала допускаемого усилия, т.е.:

                                                                                                  (3.14)

6

Устойчивость трубопровода на всплытие может быть обеспечена при выполнении следующего условия:

                                                                                                            (3.15)

где – вес 1 м трубы с изоляцией в воздухе, H; – расчетный вес воды в 1м трубы, Н; – вес воды, вытесненный 1 м трубопровода, Н; – коэффициент запаса устойчивости для подводных трубопроводов (для небольшой глубины =1,15k).

Вес воды в 1 м трубы рассчитывается по формуле (3.16):

                                                                                                        (3.16)

.

Вес воды, вытесненный 1 м трубопровода рассчитывается по формуле (3.17):

                                                                                                            (3.17)

 

Если пренебречь массой изоляции, то рассчитывают по формуле (3.18):

                                                                             (3.18)

 

Подставляем полученные значения в формулу (3.15):

 

Условие удовлетворяет, значит, трубопровод не всплывет.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4 РАСЧЕТ ОГОЛОВКА

 

Существует множество разных типов оголовков. Рассмотрим конструкцию одного из них – трубчатого (рис. 3.4), который применяют для рассеивания сточных вод на реках с небольшой глубиной.

 

Рисунок 3.4 - Трубчатый оголовок

 

1 – конический диффузор;

2 – отводной цилиндр;

3 – связи из стальных  прутков;

  4 – заглушка;

  5 – отводной патрубок

 

  Вертикальная составляющая силового воздействия на оголовок направлена вниз и рассчитывается по формуле (3.19):

                                                                                                        (3.19)