Расчет вертикального смесителя в виде квадратного в плане резервуара с пирамидальной нижней частью

6 РАСЧЁТ ВЕРТИКАЛЬНОГО СМЕСИТЕЛЯ

В данном курсовом проекте принимаем к расчёту вертикальный смеситель в виде квадратного в плане резервуара с пирамидальной нижней частью при угле наклона 30–45°. Вниз пирамиды подводят обрабатываемую воду со скоростью 1,2–1,5 м/с и туда же, только с противоположной стороны, через специальные патрубки вводят растворы реагентов.

Допускаемая гидравлическая нагрузка на сооружение не должна превышать 1500м³/ч. Время пребывания воды в смесителе должно быть не более 1,5–2 мин.

Перемешивание воды в смесителе происходит за счет изменения скорости восходящего потока воды при переходе от узкой (нижней) к широкой (верхней) части смесителя.

Высота верхней части смесителя с вертикальными стенками h_в должна составлять 1–1,5 м. Скорость восходящего движения воды под водосборным устройством должна быть 30–40 мм/с, благодаря чему частицы реагента находятся во взвешенном состоянии. Отвод воды из смесителя производят периферийным лотком со скоростью 0,6 м/с, дырчатыми трубами или затопленной воронкой.

Расчёт смесителя сводится к определению геометрических размеров устройства, а также диаметров подводящего и отводного трубопроводов, сборных лотков, сборного кармана и ведётся в следующей последовательности.

Число смесителей определяем по формуле:

, шт.;                                         (40)

где Q_час  –  расчётный часовой расход воды станции, м³/ч;

q_см – допускаемая гидравлическая нагрузка на сооружение, м³/ч, не должна превышать 1500 м³/ч;

Подставляем численные значения:

 шт.;

Пересчитаем расход на один смеситель по формуле:

, м³/ч;                                            (41)

Подставляем численные значения:

 м³/ч;

Площадь горизонтального сечения в верхней части смесителя определяется по формуле:

, м²;                                                 (42)

где V_в – скорость восходящего движения воды, равная 90 – 100 м/ч, для расчёта примем V_в = 95 м/ч.

Подставляем численные значения:

 м²;

Если принять верхнюю часть смесителя квадратной в плане, то сторона ее будет иметь размер:

 м;                                                (43)

Подставляем численные значения:

 м;

Трубопровод, подающий обрабатываемую воду в нижнюю часть со входной скоростью V_н = 1–1,2 м/с, имеет внутренний диаметр 600 мм. Тогда при расходе воды 0,289 л/с, входная скорость при этом составит 1,02 м/с.

Так как наружный диаметр подводящего трубопровода будет равен 630 мм, то размер в плане нижней части смесителя в месте примыкания этого трубопровода должен быть 0,630,63 м, а площадь нижней части усечённой пирамиды составит:

м²;                                                (44)

Подставляем численные значения:

 м²;

Тогда высоту нижней (пирамидальной) части смесителя определим по формуле:

, м;                                   (45)

Подставляем численные значения:

 м;

Объём пирамидальной части смесителя определяется по формуле:

, м³;                             (46)

Подставляем численные значения:

 м³;

Полный объём смесителя определяется по формуле:

, м³;                                             (47)

где t – продолжительность смешения реагента с массой воды, равная 1,5 – 2 мин., для расчёта принимаем t = 1,5 мин.

Подставляем численные значения:

 м³;

Объём верхней части смесителя определяется по формуле:

 м³;                                         (48)

Подставляем численные значения:

 м³;

Высота верхней части смесителя определяется по формуле:

м;                                               (49)

Подставляем численные значения:

 м;

Если рассчитанная высота h_в не вкладывается в пределы от 1,0 до 1,5 м, то расчет выполняют снова. Изменяя значения центрального угла α между наклонными стенками в пределах от 30⁰ до 45⁰ и время пребывания воды в смесителе от 1,5 до 2 мин, необходимо добиться значения h_в в заданных пределах. В нашем случае значение h_в находится в заданных пределах.

Полная высота смесителя определяется по формуле:

, м;                                  (50)

где h_стр – высота строительного борта, принимаемая равной 0,3–0,5 м; для расчёта возьмём h_стр = 0,4 м;

h_к – конструктивный размер, принимается равным 0,3–0,5 м; для расчёта