Характеристика центробежных насосов марок 2К-6а и 2К-6б

46

Потеря напора в фасонных частях воздухопровода

                                             (11)

где υ   — скорость движения воздуха, определяемая по формуле (8);

  ∑ξ — сумма коэффициентов местного сопротивления. Необходимую мощность на валу компрессора можно опреде­лить по формуле

                                                                   (12)

где Q  — количество воздуха, перемещаемого воздуходувкой, в м³/сек;

  Н  — давление воздуха в мм вод. ст.; η — к. п. д. воздуходувки.

Пример. Произвести расчет воздуходувки и воздухопроводов при расчетном расход е воздуха:

а) для растворных баков (одновременно работают два бака) при их площади 2(2,29x2,54) = 11,64 м²

б) для расходного бака при его площади 2,3x5,2=11,96 м²

Таким образом, общий потребный расход воздуха составит: q_возд = 104,76 + 59,8 = 164,56 л/сек,или ~ 9,9 м³/мин.

Устанавливаем две воздуходувки (одну рабочую и одну резерв­ную) марки ВК-12 производительностью W=10 м³/мин и напором H=15 м;принимаем электродвигатель А-82/6 мощностью 40 квт при скорости вращения n=960 об/мин.

Скорость движения воздуха в трубопроводе диаметром d= =80 мм=0,08 м при давлении р=1,5 кгс/см² определяем по фор­муле (8):

Для определения потерь давления в воздухопроводе находим по табл. 19 удельный вес сухого воздуха γ=1,917 кг/м³при давле­нии р=1,5 кгс/см² и температуре 0°С. Тогда вес воздуха, проходя­щего через трубопровод, по формуле (10) составит:

Коэффициент сопротивления β для данного значения G нахо­дим по данным табл. 18 путем интерполяции: β=1,016.

Подставив в формулу (9) найденные величины, а также при­няв длину воздухопровода l=20 м, получим

47

Потери напора в фасонных частях воздухопровода при наличии семи прямоугольных колен, для которых ∑ξ=1,5∙7= 10,5, по фор­муле (11) будут

Следовательно, ∑p=0,05+0,012=0,062 ат, или около 4% давле­ния, развиваемого воздуходувкой ВК-12. Ввиду небольшой вели­чины этого давления принят ресивер уменьшенного объема, равно­го 0,5 м³, при диаметре 0,7 м и высоте 1,2 м.

Произведем проверку соответствия принятой ранее мощности электродвигателя воздуходувки.

Так как Q = W= 10 м³/мин, или 0,167 м³/сек, H=1,5 кгс/см², или 15 000 мм вод. ст., η=0,7, то

Мощность электродвигателя должна быть: N₉ =35:0,88= =40 квт.

Кроме магистрального воздухопровода диаметром d=80 мм устраиваются ответвления диаметрами по 50 мм, система стояков и горизонтальных распределительных дырчатых шлангов диаметра­ми по 38 мм, располагаемых на взаимных расстояниях 500 мм под решетками растворных баков и по дну расходных баков.

Применение прорезиненных армированных шлангов вызывается тем, что растворы коагулянтов коррозионны по отношению к обыч­ным стальным трубам. Аналогичные шланги диаметром 100 мм при­меняются для перепуска раствора из растворных баков в расходные и диаметром 50 мм — для отведения раствора реагента из баков. Вместо прорезиненных шлангов весьма целесообразно применять винипластовые трубы тех же диаметров.

Для загрузки растворных баков реагентами применяют ваго-нетку грузоподъемностью до 1 т (при ее емкости 0,5 м³) с опроки­дывающимся кузовом, а для удаления шлама из растворных ба­ков — вагонетку без кузова, оборудованную бадьей грузоподъем­ностью 0,5 т. В здании реагентного хозяйства предусматривается установка тельфера грузоподъемностью 1 т.

Стенки и дно железобетонных баков для растворов реагента по­крывают кислотостойкими плитками на кислотостойкой замазке или оклеивают по праймеру рубероидом с защитой его изнутри доща­тыми щитами.

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 υ₁возрастает 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.

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

где υ₁и υ₂ — скорости движения воды соответственно в трубе нор­мального сечения и в суженной части трубопровода;

  z₁и 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 υ₁и υ₂через расход и площади сечений f₁и 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_cдолжна 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

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.

§ 14. Склады реагентов

Для хранения коагулянта и извести необходимо устройство склада, рассчитанного на 15—30-суточную наибольшую потребность в реагентах.

Склады должны примыкать к помещению, где установлены баки для приготовления раствора коагулянта и известкового молока.

Площадь склада для коагулянта определяется по формуле

                                                           (17)

где Q_cyт — полная производительность очистной станции в м³/сутки;

52

  Д_к — расчетная доза коагулянта по максимальной потреб­ности , в г/м³;

  Т — продолжительность хранения коагулянта на складе в сутках;

  а   — коэффициент для учета дополнительной площади про­ходов на складе, равный 1,15;

  р_с    — содержание безводного продукта в коагулянте в %;

  G_о — объемный вес (коагулянта при загрузке склада нава­лом в т/м³;

  h_к  — допустимая высота слоя коагулянта на складе (для сернокислого алюминия и железного купороса h_к =2 м).

Пример. Определить площадь склада для коагулянта при Q_cyт =48 000 м3/сутки, Д_к =75 г/м3, Т=15 суток, а=1,15, рс = = 33,6%; G_о=l,l т/м³и h_к=2 м. По формуле (17) получим:

Площадь склада для извести при дозе Д_к = 17,4 г/м³, а=1,15, Т= 15 суток, G_о= 1 т/м³, р_с= 15%, h_и= 1,5 м будет:

§ 15. Сооружения для мокрого хранения реагентов

В настоящее время большинство фильтровальных станций поль­зуется либо неочищенным сернокислым алюминием — глиноземом (ГОСТ 5155—49) в виде кусков неправильной формы с содержани­ем от 30 до 35% A1₂(SO₄)₃ и нерастворимого остатка не более 23%, либо очищенным сернокислым алюминием (сорт В по ГОСТ 12966—67) в виде плиток.

В обоих случаях загрузка коагулянта в растворные баки пред­ставляет собой весьма трудоемкую операцию. Задача может быть облегчена путем перехода на мокрое хранение реагентов с исполь­зованием современных средств механизации. Это особенно целесо­образно при применении очищенного коагулянта, так как емкости для мокрого хранения такого коагулянта значительно меньшие, чем для неочищенного.

Одна из установок для мокрого хранения очищенного коагу­лянта была построена на водоочистной станции химического завода.

По техническим требованиям содержание взвешенных веществ в воде, поступающей в цехи, должно быть не более 12 мг/л (допу­скается кратковременное повышение на период паводка до 50 мг/л). В соответствии с этим требованием исходная вода осветляется в горизонтальных отстойниках с коагулированием в периоды боль­шой мутности и с известкованием при низкой ее щелочности.

53

В состав очистных сооружений входят: реагентное хозяйство, двухэтажный перегородчатый смеситель, горизонтальные отстой­ники с примыкающими к ним двухэтажными камерами хлопьеоб­разования и камерами всасывания, насосная станция II подъема, насосная станция для перекачки осадка, совмещенная с резервуа­ром, осадкоуплотнитель.

Ниже в качестве примера рассматривается только реагентное хозяйство, осуществленное по схеме мокрого хранения реагентов— коагулянта и извести.

Доставка реагентов производится по железной дороге до при­рельсового склада с последующей перевозкой автотранспортом до водоочистной станции. С целью устранения тяжелых перегрузочных работ в дальнейшем реагенты будут доставляться по подъездному железнодорожному пути непосредственно к станции очистки воды.

На водоочистной станции принята следующая схема приготовле­ния, хранения и дозирования реагентов (рис. 8). Коагулянт загру­жается самосвалами в баки-растворители 1, где приготовляется 25%-ный раствор. Для его перемешивания подается сжатый воз­дух от воздуходувок 2. Затем частично самотеком, частично насоса­ми 3 раствор перепускается в резервуары-хранилища 4, где нахо­дится в течение нескольких суток. Отсюда 25%-ный раствор пере­качивается теми же насосами 3 в расходные баки 5, где доводится до 8%-ной концентрации. Перемешивание осуществляется при по­мощи воздуходувок 6. Из расходных баков 5 рабочий 8%-ный рас­твор подается насосами 7 по трубопроводу в смеситель 8.

В периоды низкой щелочности исходной воды применяется из­весткование. Гашение извести и приготовление известкового моло­ка производится в известегасилке 9 и тарельчатом питателе с ре­дуктором. Затем растворонасос 10 подает известковое молоко в железобетонные баки 11 для приготовления известкового молока с 5%-ной концентрацией.

Для перемешивания известкового молока служат насосы 12. Эти же насосы подают известковое молоко в дозаторы постоянной дозы 13, расположенные над смесителем 8.

Здание реагентного хозяйства прямоугольной формы в плане совмещено с перегородчатым двухэтажным смесителем 8. По дли­не здания к нему примыкают с одной стороны баки-растворители коагулянта 1, с другой стороны — резервуары-хранилища раствора коагулянта 4. В подвальном этаже размещаются расходные баки коагулянта 5, баки известкового молока 11, известегасилка 9, воз­духодувки 2 и 6, насосы 3 и 7, а на первом этаже — склад извести, механическая мастерская, трансформаторная, помещение для щи­та управления, диспетчерская, лаборатории, служебные помещения и санузел.

Для внутрицехового транспорта служит кран-балка 14 грузо­подъемностью 3 т.

Пример. Рассчитать сооружения и оборудование для мокрого хранения реагентов применительно к схеме, приведенной на рис. 8.

64

Выбор емкостей и оборудования реагентного хозяйства опреде­ляется условиями работы при максимальных дозах реагентов.

Доза коагулянта при наиболее высокой мутности воды в реке 1000 мг/л принята в пересчете на безводный продукт Al₂(SO₄)з рав­ной 90 мг/л.

Расчет сооружений ведется для условий применения неочищен­ного сернокислого алюминия с содержанием в нем безводного в ко­личестве 33,5%.

Суточный расход товарного сернокислого алюминия составит:

для I очереди производства (расход ярды Q_сут = = 288000 м3/сутки)

для полного развития (с увеличением подачи воды на 50%)

Емкость четырех баков-растворителей коагулянта 1 определяет­ся из условия загрузки 20 т неочищенного сернокислого алюминия в каждый бак. Таким образом, суммарный загрузочный вес коагу­лянта составляет 20∙4=80 т (при потребности I очереди производ­ства 77,4 т).

Количество раствора 25%-ной концентрации, получаемое при растворении 20 т сернокислого алюминия, будет

где 1,257 — удельный вес 25%-ного раствора коагулянта при темпе­ратуре 15°С.

Поэтому каждый бак имеет размер в плане (в осях) 12x3 м и высоту 3 м.

Перемешивание раствора коагулянта принято сжатым воздухом из расчета 10 л/сек на 1 м2 площади бака-растворителя.

Количество воздуха при перемешивании одновременно в двух баках-растворителях равно: 12∙3∙10∙2=720 л/сек, или 43,2 м3/мин. К установке приняты три воздуходувки 2 марки РМК-4 произ­водительностью 16,4 м3/мин с электродвигателем мощностью N= =75 квт и скоростью вращения n=740 об/мин. Так как эти возду­ходувки работают периодически, то резерв не предусматривается.

Из баков-растворителей 1 (см. рис. 8) раствор частично само­теком, частично насосами перепускается в резервуары-храни­лища 4. По конструктивным соображениям: приняты четыре резер­вуара размером в плане (в осях) 12x24 м и полезной высотой 3,8 м. Полезная емкость каждого резервуара составляет 950 м³, а общая их емкость — 950∙4=3800 м3.

Суточный расход 25%-ного раствора сернокислого алюминия со­ставляет:

для I очереди производства

55

56

57

для полного развития

Время хранения раствора при максимальном расходе коагулян­та равно: для I очереди производства 3800:246,5≈ 15 суток;

для полного развития 3800 : 369,4≈ 10 суток.

Как указывалось выше, для перекачки раствора из баков-рас­творителей 1 врезервуары-хранилища 4 установлено четыре насо­са 3 (один из них — резервный) марки 4Х-12Д-1-41 с параметрами: q=30 л/сек, H=30 м, N=30 квт и n=2900 об/мин. Этими же на­сосами раствор из резервуаров-хранилищ 4 перекачивается в рас­ходные баки 5, где доводится до 8 % -ной концентрации.

Часовой расход 8%-ного раствора коагулянта (γ=1,08) со­ставляет:

для I очереди производства

для полного развития

Предусмотрена установка четырех железобетонных расходных баков размером в плане (в осях) 3,5x3,5 м и полезной высотой 3 м. Полезная емкость каждого расходного бака составляет 32,7 м³

Емкость четырех баков обеспечивает расход коагулянта при максимальной дозе в течение:

для I очереди производства

для полного развития

Раствор коагулянта перемешивается сжатым воздухом из рас­чета 5 л/сек на I м2 площади бака. Количество воздуха, необхо­димого для перемешивания коагулянта одновременно в двух баках, будет 3,3∙3,3∙5∙2=109 л/сек, или 6,54 м³/мин.

К установке принимаем две воздуходувки 6 марки ВК-12 произ­водительностью 10 м³/мин с электродвигателем мощностью 40 квт и скоростью вращения 960 об/мин (одна рабочая и одна резервная).

Раствор дозируется пропорционально расходу обрабатываемой воды. Расход коагулянта регулируется электрифицированным вен­тилем на трубопроводе коагулянта. Насосы 7 принимаем марки ЗХ-9Д-1-41 производительностью 8—15 л/сек. Для I очереди про­изводства устанавливаются три насоса (два рабочих и один резерв­ный). После окончания строительства будут работать четыре насо­са (три рабочих и один резервный).

На периоды недостаточной щелочности обрабатываемой воды предусмотрено подщелачивание ее путем введения известкового молока. Известь для приготовления известкового молока будет по­ступать с расположенного поблизости содово-цементного комбина­та с содержанием 78% СаО.

58

Доза извести, определяемая по формуле (3) при щелочности (карбонатной жесткости) Щ=1,2 г/м3, составит:

Суточный расход извести (в пересчете на СаО) равен:

для I очереди производства

для полного развития

Суточный расход товарной извести составит:

для I очереди производства

для полного развития

Гашение извести и приготовление известкового молока преду­смотрено при помощи известегасилки 9 марки С-322 и тарельчато­го питателя СМ-179А с редуктором.

Полученное известковое молоко подается насосом 10 марки 2,5НФу производительностью 40 м3/ч и напором 40 м с электродви­гателем мощностью 10 квт в железобетонные баки 11, где приго­товляется известковое молоко 5%-ной концентрации.

Требуемая емкость баков составит:

для I очереди

для полного развития

Устанавливаются четыре железобетонных бака размером в плане (в осях) 3,5x3,5 м; емкость каждого бака составляет 21,7 м³ при заполнении на высоту 2 м.

Известковое молоко перемешивается насосом 12, производи­тельность которого определена из условия создания восходящей скорости известкового молока, равной 5 мм/сек.

На каждый бак 11 устанавливают насос 12 марки 4НФу произ­водительностью 210 м3/ч и напором 2,3 м с электродвигателем мощностью N=22 квт. Эти же насосы подают известковое молоко в дозаторы постоянной дозы 13.

Внутренние поверхности всех железобетонных баков, соприкаса­ющихся с раствором коагулянта, покрывают слоем нефтяного биту­ма. Для предотвращения сползания битума со стенок бака устанав­ливают предохранительные щиты из досок толщиной 40 мм, соеди­ненные в шпунт.

Доставка извести на водоочистную станцию предусматривается автотранспортом в закрытых контейнерах грузоподъемностью 12,5 т.

59

Небольшое расстояние от содово-цементного комбината до очи­стных сооружений позволяет отказаться от устройства склада из­вести, резервируется только помещение для установки четырех кон­тейнеров.

§ 16. Дозирование растворов реагентов

Аппараты для дозирования растворов реагентов подразделяют­ся на два основных типа: 1) дозаторы постоянной дозы, устанавли­ваемые на водоочистных станциях с равномерным расходом воды; 2) дозаторы пропорциональной дозы, при помощи которых дости­гается автоматическое изменение дозы реагента при изменениях расхода обрабатываемой воды.

Оба типа дозаторов в зависимости от их конструктивного уст­ройства могут быть напорными или безнапорными, т. е. приспособ­ленными к дозированию реагентов либо в напорные трубопроводы, либо в безнапорные самотечнные каналы.

Характеристика некоторых типов применяемых дозаторов (рис. 9—12) приведена в табл. 21.

Рис. 9. Поплавковый дозатор системы В. В. Хованского

а — дозировочный бачок; б — поплавок-дозатор; 1 — бачок; 2 — попла­вок; 3 — резиновая трубка; 4 — сменная диафрагма

Рассматриваемый ниже шайбовый дозатор, выпускаемый про­мышленностью серийно, относится к напорным дозаторам пропор­циональной дозы, приспособленным для дозирования легкораство­римых реагентов (очищенный сернокислый алюминий, сода, едкий натр).

60

Рис. 10. Сифонный дозатор пропорциональной дозы

Рис. 11. Автоматический дозатор системы В. Л. Чейшвили и И. Л. Крым­ского

Рис. 12. Схема установки шайбовых дозаторов

61

Таблица 21

Мы поможем в написании ваших работ!