- •РАсЧЁт систем водоснабжения и водоотведения на эвм
- •Рецензенты:
- •Введение
- •Глава I. Задачи в системах водоснабжения и водоотведения и математические методы их решения
- •1.1. Методология решения задач с помощью эвм
- •1.2. Задачи, решаемые в отрасли водоснабжения и водоотведения. Их классификация
- •1.3. Задачи, решаемые методами исследования операций
- •1.4. Критерии задач, решаемых в системах водоснабжения и водоотведения
- •1.5. Пример задачи проектирования очистных сооружений
- •1.6. Расчёт параметров по таблицам
- •1.6.1. Линейная интерполяция
- •1.6.2. Интерполяционный полином Ньютона для неравностоящих узлов интерполяции
- •Глава II. Проектирование водоотводящих сетей
- •М оделирование на эвм водоотводящей сети
- •М атематическая модель проектирования хозяйственно-бытовой новой сети
- •2.1. Водоотводящая сеть с точки зрения математики и алгоритм её расчёта
- •Глава III. Проектирование водопроводных сетей с помощью эвм
- •3.1. Подготовка к гидравлическому расчёту
- •3.2. Определение расчётных расходов
- •3.3. Описание программы v_cetu.Exe
- •3.4. Трассировка кольцевой сети. Требования к сети
- •3.5. Потокораспределение
- •3.6. Гидравлический расчет водопроводно-кольцевой сети. Метод Лобачева-Кросса
- •3.7. Метод Ньютона (касательных) решения нелинейных уравнений
- •3.8. Модифицированный метод Ньютона
- •3.9. Метод Ньютона для решения системы нелинейных уравнений
- •3.10. Метод Лобачева-Кросса
- •3.11. Высотное проектирование водопроводной сети. Определение диктующей точки
- •3.12. Определение пьезометрических отметок и построение пьезокарт
- •3.13. Внешняя увязка гидравлической кольцевой сети
- •3.14. Подготовка данных к расчёту на эвм внешней увязки кольцевой сети
- •Глава IV. Применение методов математического моделирования для анализа и расчета систем очистки природных и сточных вод. Принципы и расчёт процессов и аппаратов
- •4.1. Классификация процессов очистки природных и сточных вод
- •4.2. Общие принципы анализа и расчёта процессов и аппаратов очистки природных и сточных вод
- •Уравнения материального баланса
- •Концентрация
- •4.4. Интенсивность процессов и аппаратов
- •4.5. Технологические характеристики аппарата
- •4.6. Аппараты идеального смешения и вытеснения (предельные модели)
- •4.6.1. Аппараты идеального вытеснения
- •4.6.2. Аппарат идеального перемешивания (смешения)
- •4.6.3. Процессы промежуточного типа между идеальным смешением и идеальным вытеснением
- •4.7. Моделирование процесса отстаивания
- •4.8. Моделирование процессов коагуляции и флокуляции
- •4.9. Фильтрование
- •Глава V. Интернет – источник получения информации
- •Основные принципы, лежащие в основе работы сети Интернет
- •5.2. Технология поиска информации
- •Составляющие решения поисковой задачи
- •Цель поиска.
- •Средства поиска.
- •Методы.
- •Компьютерные технологии в учебном процессе
- •Задачи для практических занятий
- •Задания для лабораторных занятий
- •Тестовые вопросы по дисциплине «Расчёт систем ВиВ на эвм»
- •Тематика рефератов
- •Заключение
- •Основные приёмы редактора электронных таблиц Excel
- •Оглавление
- •Учебное издание Ирина Владимировна Журавлева
- •3 94006 Воронеж, ул. 20-летия Октября, 84
4.5. Технологические характеристики аппарата
Технологические характеристики аппарата имеют решающее значение при оценке конструкции и режима работы аппарата (или сооружения).
Оптимальным будет такой аппарат или режим его работы, при котором обеспечивается заданный результат с минимальными затратами (с наименьшим использованием ресурсов).
Вычислим основные размеры для аппарата непрерывного действия. Для примера возьмем горизонтальную песколовку.
Рассмотрим подающий лоток (или трубу), по которому поступает вода в сооружение. Есть некоторый расход (Q) сточной воды, идущий со скоростью (). Отношение этих величин даст нам площадь поперечного сечения:
(м2). (4.19)
Большое значение имеет какой трубопровод: напорный или безнапорный.
Если напорный, то к основным характеристикам относим диаметр:
. (4.20)
Если безнапорный, то к основным характеристикам относим диаметр d и наполнение (h/d).
К основным размерам песколовки относятся: рабочая глубина, длина, рабочий объём и поверхность аппарата.
Для процесса осаждения частиц в песколовке очень важно соотношение ширины и длины аппарата (B/L). Сооружения могут иметь один и тот же объём и по объёму оба подходят, тогда производится выбор, исходя из их геометрических характеристик (рис. 34).
Оба изображённые на рис. 34 сооружения имеют одинаковый объём, однако в первом сооружении твёрдая частица достигнет дна, перемещаясь в горизонтальном направлении вместе с водой. Во втором – нет.
Таким образом, сооружение должно быть либо более протяжённым, либо его необходимо усовершенствовать, поставив на входе в песколовку тонкослойный модуль, который направлял бы поток по более приемлемой траектории, а размеры сооружений при этом сокращались бы.
Отношение объёма сооружения к скорости протекания потока в нём показывает, через какую площадь за единицу времени пройдёт жидкость:
. (4.21)
Время нахождения воды в сооружении составит , с. (4.22)
Гидравлическая крупность – скорость частицы в вертикальном направлении, направленная ко дну, составит:
, м/с. (4.23)
Удельная поверхность – поверхность, приходящаяся на единицу объёма аппарата.
Рабочий объём аппаратов периодического действия находится так же, как и для аппаратов непрерывного действия:
, м3. (4.24)
Однако время пребывания в этих аппаратах находится как сумма времени пребывания (воды) или времени работы каждого из блоков сооружения в отдельности:
, ч. (4.25)
4.6. Аппараты идеального смешения и вытеснения (предельные модели)
К таким аппаратам относятся сооружения непрерывного действия. Температура, концентрация взвешенных веществ в воде таких сооружений зависят от времени.
4.6.1. Аппараты идеального вытеснения
В процессе идеального вытеснения все частицы движутся в заданном направлении, не перемешиваясь с движущимися впереди и сзади частицами, полностью вытесняя находящиеся впереди частицы потока. Все частицы равномерно распределены по площади поперечного сечения такого аппарата и действуют как при движении твёрдого поршня (рис. 35). Время пребывания всех частиц в аппарате идеального вытеснения одинаково и равно среднему времени пребывания t, которое определяется частным от деления длины (L) их пути на линейную скорость жидкости. Для наглядности в точку 1 аппарата введён индикатор (рис. 35).
Рис. 35. Схема движения концентрации загрязнений в аппарате идеального вытеснения:
с – начальная концентрация красителя
Зная скорость потока и длину сооружения, можем определить время пребывания жидкости в данном сооружении:
, с. (4.26)
График изменения концентраций в аппарате идеального вытеснения приведён на рис. 36.
Начиная с момента t=0 (индикатор был введён во входящий поток) и до момента T=t0, индикатор на выходе обнаруживается в потоке идеального вытеснения.
В момент времени T=t0 концентрация индикатора на выходе мгновенно возрастает (теоретически до бесконечности), а затем сразу снижается до 0.
Индикатор проходит через сооружение тончайшим неразрываемым слоем
|
за время, [м3/м3/с =с]: . (4.27) Таким образом, мы можем определить все размеры сооружения. В действительных моделях (и сооружениях) струк-тура потока значительно отличается от соответствия идеальному вытеснению, так как появляется перемешивание вдоль оси сооружения, |
Рис. 36. График изменения концентрации при идеальном вытеснении |
которое может быть вызвано механическим перемешиванием вследствие естественной конвекции (стенки сооружения имеют одну температуру, а вода – другую), обусловленной разностью плотностей жидкости в различных точках; или вследствие турбулентной диффузии или увлечения одной фазы потока другой (например, при барбатаже воздухом жидкости со дна поднимаются пузырьки газа).