Задание №3 Расчет открытого гидроциклона

ЗАДАЧА. Рассчитать геометрические размеры открытого гидроциклона для очистки производственных сточных вод.

Исходные данные и основные параметры даны в таблице 3.1.

Для очистки сточных вод от твердых примесей в поле действия центробежных сил используются открытые и напорные гидроциклоны, схема которого представлена на рисунке 3.1. Открытые гидроциклоны применя­ют для отделения из сточных вод крупных твердых частиц со скоростью осаждения более 0,02 м/с.

Преимущества открытых гидроциклонов перед напорными - боль­шая производительность и малые потери напора, не превышающие 0,5 кПа.

Таблица 3.1 - Исходные данные для расчета

Исходные данные	Последняя цифра студенческого билета
	9
Q, м3/с	0,0524
СВХ, кг/м3	1,21
ρч, кг/м3	8350
ρж, кг/м3	1000
dч, м	0,00012
K	1,21
μж, Па·с (Н·с/м2)	0,00102

Площадь поперечного сечения открытого гидроциклона определяется по формуле

где S - площадь поперечного сечения открытого гидроциклона, м²;

Q - максимальный расход сточных вод, м³/с;

q - удельная гидравлическая нагрузка гидроциклона, м³/(м²с),

где K - коэффициент, характеризующий форму и состояние поверхности от­деляемых частиц (задается);

W₀ - скорость осаждения твердых частиц в жидкости, м/с

где g = 9,81 - ускорение свободного падения, м/с²;

d_Ч - диаметр (размер) твердых частиц, м;

ρ_ч - плотность частиц, кг/м;

ρ_ж - плотность жидкости, кг/м;

μ_ж - динамическая вязкость жидкости, Па·с (Н·с/м²).

Диаметр открытого гидроциклона определяется по формуле

,

где D - диаметр открытого гидроциклона, м;

S - площадь поперечного сечения открытого гидроциклона, м.

Если D > 10 м, то параллельно устанавливают 2, 3 ... n (батарею) циклонов.

Если D <2 м, то целесообразно использовать напорный гидроциклон.

Исходя из расчёта, используем напорный гидроциклон.

Основные геометрические размеры гидроциклона:

- диаметр входного патрубка, м:

d_вх = 0,1·D = 0,1·0,519 = 0,0519

- угол конуса гидроциклона

α = 60°;

- высота цилиндрической части гидроциклона, м

Н₁ = D = 0,519

Концентрация твердых частиц в сточной воде на выходе из открытого гидроциклона определяется по формуле

где A - коэффициент, характеризующий коагуляционную способность твердых частиц:

А = 0,033 - при наличии процесса коагуляции твердых частиц;

А = 0,075 - без коагуляции (принять в расчетах);

q - удельная гидравлическая нагрузка гидроциклона, м³ /(м²с);

Н₁ - высота цилиндрической части гидроциклона, м.

Количество шлама, оседающего в гидроциклоне, определяется по форму­ле

P = (C_ВХ – С_ВЫХ)·Q·τ = (1,21 – 0,015)·0,0524·3600 = 225,42

где P - количество шлама, оседающего в гидроциклоне, кг

С_ВХ - концентрация твердых частиц в сточной воде на входе в гидроциклон, кг/м³ (задана);

С_ВЫХ - концентрация твердых частиц в сточной воде на выходе из гидро­циклона, кг/м³;

Q - максимальный расход сточных вод, м³/с;

τ - время работы циклона, 1 час = 3600 с.