Количество стояков-воздушников для выпуска воздуха и их диаметр
Показатель | Площадь фильтра в м2 | |
до 50 | более 50 | |
Количество стояков-воздушников в шт | 1 | 2 |
Диаметр стояков-воздушников в мм | 75 | 75 |
Эти условия определяют выбор формы и размеров желоба, высоту его расположения над поверхностью фильтра и допустимые расстояния между соседними желобами.
В практике применяются желоба, у которых верхняя часть поперечного сечения является прямоугольной, а нижняя часть сечения имеет либо треугольную (рис. 40,а), либо полукруглую форму (рис. 40,б).
Рис. 40. Поперечные сечения желобов для отвода промывной воды из фильтра |
Желоба таких форм просты в исполнении, обладают хорошей обтекаемостью, не создают помех расширению загрузки фильтра и не вызывают образования застоя промывной воды. Расчет сечения желобов для сбора и отвода промывной воды ранее производился по фиктивной скорости воды в концевом сечении желоба, равной 0,6 м/сек. Другим условием расчета являлось лимитирование общей высоты желоба величиной 0,65 м с тем, чтобы верхняя кромка желоба была на высоте 0,7 м от поверхности загрузки (с учетом 0,05 м на расстояние от низа желоба до верха загрузки). При таких условиях наибольшая площадь желоба (с полезной высотой 0,57 м) составляла 0,212 м2, что отвечало пропускной способности 0,212:0,6=0,127 м3/сек.
Такой способ расчета не учитывает действительного характера движения жидкости в промывных желобах, так как вода поступает в желоб непрерывно с обеих сторон и по всей его длине. С гидравлической точки зрения это может быть охарактеризовано как движение жидкости с переменной вдоль потока массой.
|
|
Некоторые исследователи — Миллер и Штейн, проф. И. М. Коновалов (1940 г.), А. С. Кожевников (1949 г.) — предпринимали попытки учесть специфический характер движения воды в желобах, однако предложенные ими решения (применимы только к желобам прямоугольного сечения с плоским основанием.
140
В 1951 г. вывод формулы для расчета желобов с треугольным и полукруглым основанием сделал проф. Д. М. Минц. С этой целью им был использован метод интегрирования уравнения Бернулли, видоизмененного (в дифференциальной форме) для случая движения потока воды с переменным расходом.
В результате вычислений получены кривые свободной поверхности в промывных желобах при свободном истечении в сборный канал.
Площадь поперечного сечения желоба в месте примыкания его к сборному каналу
(80)
где q — расчетный расход в м3/сек;
В — ширина желоба в м;
g — ускорение силы тяжести, равное 9,81 м/сек2.
Площадь поперечного сечения желоба f, состоящего из верхней прямоугольной части (площадью ω1) и треугольного основания (площадью ω2),
|
|
(81)
или в иной форме
Здесь
(82)
h1 — высота верхней прямоугольной части сечения желоба;
Площадь поперечного сечения желоба с полукруглым основанием
(83)
или в иной форме
(84)
где b2=1,57+2а.
Приравнивая значение f по формуле (80) значениям для f и f1, полученным по выражениям (82) и (84), найдем
(85)
откуда
141
и, следовательно,
(86)
Ширину желоба определяют по формуле
(87)
Здесь b=1,57+а — величина, одинаковая для желобов как с треугольным, так и с полукруглым основанием;
а — отношение высоты прямоугольной части желоба к половине его ширины; принимается в пределах от 1 до 1,5;
К —коэффициент, принимаемый равным для желобов с треугольным основанием 2,1, а с полукруглым основанием 2.
|
|
Составленная автором табл. 40 позволяет в зависимости от расхода воды q, приходящейся на один желоб, быстро и точно находить значения ширины В и высоты hкжелоба, а также скорости движения воды υв желобах разного сечения при величинах а, равных 1 и 1,5.
Таблица 40
Ширина В, высота hки скорость движения воды v в желобах
Расчетный расход q в м3/сек | Желоба с треугольным основанием | Желоба с полукруглым основанием | ||||||||||
при а=1 | при а=1,5 | при а=1 | при а=1,5 | |||||||||
В, м | υ, м/ceк | hк, м | В, м | υ, м/ceк | hк, м | В, м | υ, м/ceк | hк, м | В, м | υ, м/ceк | hк, м | |
0,06 | 0,40 | 0,50 | 0,48 | 0,34 | 0,52 | 0,51 | 0,36 | 0,52 | 0,42 | 0,31 | 0,55 | 0,45 |
0,065 | 0,42 | 0,50 | 0,50 | 0,35 | 0,53 | 0,52 | 0,37 | 0,53 | 0,43 | 0,32 | 0,56 | 0,46 |
0,07 | 0,43 | 0,50 | 0,51 | 0,36 | 0,54 | 0,53 | 0,38 | 0,54 | 0,44 | 0,33 | 0,56 | 0,47 |
0,075 | 0,44 | 0,51 | 0,52 | 0,37 | 0,55 | 0,54 | 0,39 | 0,55 | 0,45 | 0,34 | 0,57 | 0,49 |
0,08 | 0,45 | 0,52 | 0,53 | 0,38 | 0,56 | 0,55 | 0,40 | 0,56 | 0,46 | 0,35 | 0,57 | 0,50 |
0,085 | 0,46 | 0,53 | 0,54 | 0,39 | 0,56 | 0,56 | 0,41 | 0,57 | 0,47 | 0,36 | 0,57 | 0,51 |
0,09 | 0,47 | 0,54 | 0,55 | 0,40 | 0,56 | 0,57 | 0,42 | 0,57 | 0,48 | 0,37 | 0,58 | 0,52 |
0,095 | 0,48 | 0,55 | 0,56 | 0,41 | 0,57 | 0,58 | 0,43 | 0,57 | 0,49 | 0,37 | 0,60 | 0,52 |
0,10 | 0,49 | 0,55 | 0,57 | 0,41 | 0,59 | 0,59 | 0,44 | 0,58 | 0,50 | 0,38 | 0,60 | 0,54 |
0,105 | 0,50 | 0,56 | 0,58 | 0,42 | 0,60 | 0,60 | 0,45 | 0,58 | 0,51 | 0,39 | 0,60 | 0,55 |
0,11 | 0,51 | 0,56 | 0,59 | 0,43 | 0,60 | 0,61 | 0,46 | 0,58 | 0,52 | 0,40 | 0,60 | 0,56 |
0,115 | 0,52 | 0,56 | 0,60 | 0,44 | 0,60 | 0,62 | 0,47 | 0,58 | 0,53 | 0,40 | 0,60 | 0,56 |
0,12 | 0,53 | 0,57 | 0,61 | 0,45 | 0,60 | 0,63 | 0,48 | 0,58 | 0,54 | 0,41 | 0,62 | 0,57 |
0,125 | 0,54 | 0,57 | 0,62 | 0,45 | 0,61 | 0,64 | 0,49 | 0,58 | 0,55 | 0,42 | 0,62 | 0,59 |
0,13 | 0,55 | 0,57 | 0,63 | 0,46 | 0,61 | 0,66 | 0,50 | 0,59 | 0,56 | 0,43 | 0,63 | 0,60 |
0,135 | 0,56 | 0,58 | 0,64 | 0,47 | 0,61 | 0,67 | 0,50 | 0,60 | 0,56 | 0,43 | 0,63 | 0,60 |
0,14 | 0,57 | 0,58 | 0,65 | 0,47 | 0,62 | 0,67 | 0,51 | 0,60 | 0,57 | 0,44 | 0,63 | 0,61 |
В рассматриваемом примере расчета скорого фильтра принимаем три желоба с треугольным основанием. Тогда расстояния
|
|
142
между осями желобов составят 5,55 : 3 = 1,85 м (рекомендуется не более 2,2 м).
Расход промывной воды, приходящейся на один желоб,
qж= 375 : 3 = 125 л/сек = 0,125 м3/сек.
Принимая а = 1,5, найдем по формуле (87)
Высота прямоугольной части желоба hпр = 0,755 = 0,75∙0,45 = = 0,34 м. Полезная высота желоба h = l,25B = 1,25∙0,45 = 0,56 м. Конструктивная высота желоба (с учетом толщины стенки) hк= = h + 0,08 = 0,56 + 0,08 = 0,64 м. Скорость движения воды в желобе υ=0,61 м/сек.
Размеры желоба по табл. 40 составляют: B=0,45 м; hк=0,64м, υ=0,61 м/сек, т. е. в данном случае полностью совпадают с полученными выше.
Высота кромки желоба над поверхностью фильтрующей загрузки при Н = 0,7 м и е = 45% по формуле (63)
Так как конструктивная высота желоба hк = 0,64 м, т. е. более 0,62 м, нужно принять Δhж = 0,7 м с тем, чтобы расстояние от низа желоба до верха загрузки фильтра было 0,05—0,06 м.
Расход воды на промывку фильтра
(88)
где ТР — продолжительность работы фильтра между двумя промывками, равная:
(89)
Т0 — продолжительность рабочего фильтроцикла, обычно принимаемая равной 8—12 ч при нормальном режиме и не менее 6 ч при форсированном режиме работы фильтра;
t3 — продолжительность сброса первого фильтрата в сток,
Значения t1и t2даны в расшифровке к формуле (77).
Следовательно,
При Qчac=1312 м3/ч, ω=12,5 л/сек∙м2, N=8 шт. и f=30 м2 расход воды на промывку фильтра по формуле (88)
Скорость фильтрования на фильтрах при промывке одного из них можно принимать постоянной или с увеличением на 20%.
143
На станциях с количеством фильтров менее шести необходимо обеспечить постоянную скорость фильтрования. С этой целью надо предусмотреть над нормальным уровнем воды в фильтре дополнительную высоту, определяемую по формуле (63).
Расчет сборного канала. Загрязненная промывная вода из желобов скорого фильтра свободно изливается в сборный канал, откуда отводится в сток.
Поскольку фильтр имеет площадь f = 30 м2 < 40 м2, он устроен с боковым сборным каналом, непосредственно примыкающим к стенке фильтра.
При отводе промывной воды с фильтра сборный канал должен предотвращать создание подпора на выходе воды из желобов.
Поэтому расстояние от дна желоба до дна бокового сборного канала должно быть не менее
(90)
где qкан — расход воды в канале в м3/сек, принимаемый равным 0,375 м3/сек;
bкан — минимально допустимая ширина канала (по условиям эксплуатации), принимаемая равной 0,7 м; g =9,81 м/сек2.
Тогда
Скорость движения воды в конце сборного канала при размерах поперечного сечения fкан=0,7∙0,7≈0,49 м2 составит υкан=qкан:fкан=0,375:0,49=0,77 м/сек, что примерно отвечает рекомендуемой минимальной скорости, равной 0,8 м/сек.
Определение потерь напора при промывке фильтра. Потери напора слагаются из следующих величин:
а) потери напора в отверстиях труб распределительной системы фильтра
(91)
где υкол — скорость движения воды в коллекторе в м/сек;
υр.т — то же, в распределительных трубах в м/сек;
а — отношение суммы площадей всех отверстий распределительной системы к площади сечения коллектора; а=0,075:0,298≈0,25.
Для данного примера при υкол=1,25 м/сек и υр.т=1,7м/сек
144
б) потери напора в фильтрующем слое высотой Hф по формуле А. И. Егорова
(92)
Здесь а=0,76 и b=0,017 — параметры для песка с крупностью зерен 0,5—1 мм или а=0,85 и b=0,004 — параметры для песка с крупностью зерен 1—2 мм.
Для данного примера при w=12,5 л/сек∙м2 и Hф=0,7 м
hф=(0,76+0,017∙12,5)0,7≈0,68 м;
в) потери напора в гравийных поддерживающих слоях высотой Hп.с по формуле проф. В. Т. Турчиновича
(93)
Для данного примера при Hп.с=0,5 м
hп.с=0,0220,5∙12,5≈0,14 м;
г) потери напора в трубопроводе, подводящем промывную воду к общему коллектору распределительной системы.
При q=375 л/сек, d=500 мм υ=1,8 м/сек гидравлический уклон i=0,00818. Тогда при общей длине трубопровода l = 100 м
hп.т=il=0,00818∙100≈0,82 м;
д) потери напора на образование скорости во всасывающем
и напорном трубопроводах насоса для подачи промывной воды
(94)
При двух одновременно действующих центробежных насосах 12НДс, каждый из которых подает 50% расхода промывной воды, т. е. по 200 л/сек, скорость в патрубках насоса d=300 мм составит υ=2,75 м/сек. Тогда
е) потери напора на местные сопротивления в фасонных частях и арматуре
(95)
Коэффициенты местных сопротивлений равны: ξ1=0,984 для колена; ξ2=0,26 для задвижки; ξ3=0,5 для входа во всасывающую трубу и ξ4=0,92 для тройника.
Таким образом,
Следовательно, полная величина потерь напора при промывке скорого фильтра составит:
145
Геометрическая высота подъема воды hгот дна резервуара чистой воды до верхней кромки желобов над фильтром будет
где 0,7 м — высота кромки желоба над поверхностью фильтра;
1,2 м — высота загрузки фильтра (см. табл. 32 и 33);
4,5 м — глубина воды в резервуаре.
Напор, который должен развивать насос при промывке фильтра, равен:
где hз.н=1,5 м — запас напора (на первоначальное загрязнение фильтра и т. п.).
Подбор насосов для промывки фильтра. Для подачи промывной воды в количестве 375 л/сек принято два одновременно действующих центробежных насоса марки 12НДс производительностью 720 м3/ч (200 л/сек) каждый с напором 21 м, при скорости вращения п = 960 об/мин. Мощность на валу насоса 48 кет, мощность электродвигателя 55 квт; к.п.д. насоса 0,87.
Кроме двух рабочих насосов устанавливается один резервный агрегат. Промывку фильтра можно производить и от возвышенного резервуара. При выборе способа промывки следует учитывать допустимость пиковой нагрузки электросетей и результаты технико-экономического сравнения вариантов.
Определение диаметров трубопроводов на фильтровальной станции для подачи и отвода воды. Диаметры трубопроводов определяют по таблицам для гидравлического расчета стальных труб по заданному расходу и рекомендуемой скорости движения воды. Результаты расчета для данного примера сведены в табл. 41.
Таблица 41
Дата добавления: 2018-04-15; просмотров: 747; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!