4.2 Решение задач

Задача 1

Рассчитать циклон НИИОГАЗ по исходным данным, приведенным в таблице. Циклон очищает нагретую газовоздушную смесь в объеме Q, м³/ч от золы и сажи. Принимаем плотность газа ρ=0,6026, кг/м³; динамическую вязкость газа μ=29·10^-6 Па·с (при рабочей температуре t_р, ^оС, lg σ_ч=0,334). Запыленность газа составляет С_вх г/м³, требуемый коэффициент очистки η_тр. Рекомендуемое число циклонов n=1. Определить основные размеры циклона (м): внутренний диаметр цилиндрической части D, высоту цилиндрической части Н_ц, высоту конической части Н_к, общую высоту циклона Н, внутренний диаметр пылеулавливающего устройства d₁, внутренний диаметр выхлопной трубы d, высоту входного патрубка а, высоту заглубления выхлопной трубы h_т. Размеры Н_ц, Н_к, Н, d₁, d, а, h_т определяются по эмпирическим формулам, приведенным в таблице (даны в долях внутреннего диаметра Д). Вычертить в масштабе схему циклона, указать определенные расчетами размеры.

Параметры	Варианты исходных данных
	1	2	3	4	5
Тип циклона	ЦН-24	ЦН-15	ЦН-11	СДК-ЦН-33	СК-ЦН-34
1	2	3	4	5	6
Q, м3/ч	10000	12000	8000	11000	9000
Свх, г/м3	25	30	35	45	40
ρч,кг/м3	2400	2250	2300	2100	2200
ηтр, %	75	85	80	88	80
Нц, м	2,11D	2,26 D	2,06 D	0,535 D	0,515 D
Нк, м	1,75 D	2 D	2 D	3 D	2,11 D
Н, м	4,26 D	4,56 D	4,38 D	3,83 D	3,14 D
d1, м	0,35 D	0,35 D	0,35 D	0,334 D	0,229 D
d, м	0,59 D	0,59 D	0,59 D	0,334 D	0,340 D
а, м	1,11 D	0,66 D	0,48 D	0,535 D	0,25 D
hт	2,11 D	1,74 D	1,53 D	0,535 D	0,515 D

ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА № 5. РАСЧЕТ СООРУЖЕНИЙ ДЛЯ МЕХАНИЧЕСКОЙ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД

5.1 Теоретическая часть

5.1.1 Расчет решеток

Для улавливания из сточных вод нерастворенных крупных загрязнений применяются решетки, которые выполняются из круглых, прямоугольных или имеющих иную форму металлических стержней, укрепленных на металлической раме. Наибольшее распространение получили стержни из полосовой стали размером 60×10 мм.

Величина прозоров между стержнями обычно составляет 16–20 мм. Решетки, устанавливаемые на насосных станциях, могут иметь и большие размеры прозоров, что зависит от диаметров проходящих сечений устанавливаемых насосов.

Решетки подразделяют на подвижные и неподвижные.

Для удобства съема загрязнений решетки часто устанавливают под углом к горизонту α=(60–80)^оС.

Схема установки решетки представлена на рисунке 5.1

а – разрез; б – план

Рисунок 5.1 – Схема установки решетки

Уловленные на решетках отбросы выгружаются в контейнеры или подвергаются дроблению в дробилках и возвращаются в поток воды перед решетками.

Расчет решеток заключается в определении размеров решеток и потерь напора в них.

Расчет решеток производится на максимальный приток сточных вод, м³/с или м³/ч, или на пропускную способность очистной станции, м³/сут.

Средний секундный расход сточной воды q_ср.с, м³/с, определяется по формуле

(5.1)

где Q_ср.сут. – средняя производительность очистной станции, м³/сут;

Т – количество часов работы предприятия в сутки, ч;

3600 – переводной коэффициент.

Максимальный секундный расход сточной воды q_max.c, м³/с, определяется по формуле

q_max.c=q_ср.с.·k_общ, (5.2)

где k_общ – общий коэффициент неравномерности водоотведения (таблица5.1).

Таблица 5.1 – Коэффициенты неравномерности притока сточных вод

Общий коэффициент неравномерности притока сточных вод	Средний расход сточных вод, л/с
	5	10	20	50	100	300	500	1000	5000 и более
kобщ	2,5	2,1	1,9	1,7	1,6	1,55	1,5	1,47	1,44

Общее число прозоров решетки n, шт, определяется по формуле

(5.3)

где b – ширина прозора между стержнями, м;

h₁ – глубина воды перед решеткой, м;

υ_р – средняя скорость движения воды в прозорах решетки, м/с;

k₃ – коэффициент, учитывающий стеснение прозоров граблями и задержанными загрязнениями, принимают k₃=1,05.

Общая ширина решетки В_р, м, определяется по формуле

В_р=S(n-1)+b·n, (5.4)

где S – толщина стержней решетки, м.

В соответствии с выполненными расчетами по таблице 5.2 принимается марка типовой решетки. Затем определяется суммарная ширина выбранных типовых решеток , м.

(5.5)

где К – число решеток, шт.

Таблица 5.2 – Характеристика типовых решеток

Пропускающая способность, м3/сут	Расчетный секундный расход воды, м3/с	Марка решетки	Размер решетки, В×Н, мм	Число решеток рабочих (резервных) (К), шт
1400 – 17000 25000 – 35000 50000 70000 100000 140000 200000 280000	- 0,4 – 0,53 0,72 0,96 1,36 1,87 2,68 3,76	РММВ МГ-7Т МГ-11Т РМУ-2 МГ-11Т РМУ-2 МГ-8Т РМУ-3 МГ-8Т РМУ-3 МГ-8Т РМУ-4 МГ-6Т РМУ-5	1000×1000 800×1400 1000×1600 1000×1000 1000×1600 1000×1000 1400×2000 1000×2000 1400×2000 1000×2000 1400×2000 1500×2000 2000×2000 2000×2000	1(1) 2(1) 2(1) 3(2) 2(1) 3(2) 2(1) 3(2) 2(1) 3(2) 3(1) 3(2) 3(1) 3(2)
Примечание: В – ширина решетки, мм; Н – высота решетки, мм. РММВ, РМУ – вертикальные решетки, α=90о МГ – наклонные решетки, α=60о

Число прозоров решетки n^/, шт, определяется исходя из принятых ее типовых размеров по формуле

. (5.6)

Скорость воды в прозорах решетки проверяется при принятых размерах решетки , м/с, по формуле

(5.7)

Подбор типовой решетки осуществлен правильно, если скорость воды в прозорах находится в пределах 0,7 – 1 м/с.

Средняя скорость движения воды в канале перед решеткой , м/с, определяется по формуле

(5.8)

где В_к – ширина канала перед решеткой, м. (Условно принимается =В).

Коэффициент местного сопротивления зависит от формы стержней и определяется по формуле

(5.9)

где ξ – коэффициент местного сопротивления;

β – коэффициент, зависящий от формы поперечного сечения стержней решетки, принимается равным для прямоугольных стержней β=2,42; для круглых β=1,79; для прямоугольных с закругленными ребрами β=1,83;

α – угол наклона решетки, град.

Потери напора в решетке h, мм вод.ст., определяются по формуле

(5.10)

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

Р – коэффициент, учитывающий потери напора вследствие засорения решетки, который принимают ориентировочно равным 3.

Количество задерживаемых на решетках отбросов зависит от вида сточных вод, ширины прозоров решетки и способов ее очистки.

Содержание отбросов в производственных сточных водах значительно колеблется и обусловлено производительностью и спецификой предприятия.

Количество извлекаемых отбросов при прозорах 20 мм колеблется от 0,037 до 0,261 л/м³; в среднем оно составляет 0,08 л/м³. Влажность отбросов 77%, плотность 650 – 800 кг/м³. Для решеток с прозорами 16 мм количество снимаемых отбросов равно 0,2 – 0,35 л/м³, влажность 80%, плотность 800 кг/м³.

Количество отбросов, задерживаемых решетками из бытовых сточных вод, принимается в зависимости от ширины прозоров.

Количество улавливаемых отбросов, поступающих с промышленными сточными водами W_пр, м³/с, определяется по формуле

(5.11)

где m_пр – удельное количество отбросов в сточной воде, л/м³.

Масса улавливаемых промышленных отбросов М_пр, т/сут, определяется по формуле

(5.12)

где ρ_пр – плотность промышленных отбросов, кг/м³.

Для расчета количества отбросов из бытовых сточных вод определяется приведенное число жителей N_пр, чел., по формуле

(5.13)

где n – удельное среднесуточное водоотведение на одного жителя, л/чел.·сут.

Количество улавливаемых бытовых отбросов W_{сут.быт,} м³/сут, определяется по формуле

(5.14)

где m_быт – количество отбросов, снимаемых с решетки на одного человека, л/год, (таблица 5.3).

Масса улавливаемых бытовых отбросов М_быт, т/сут определяется по формуле

(5.15)

где ρ_быт. – плотность бытовых отбросов, кг/м³; принимается равной 750 кг/м³.

Если количество уловленных загрязнений в сутки составляет 0,1 м³/сут и более, то очистка решетки должна быть механизирована. При количестве отбросов свыше 1 т/сут кроме рабочей необходимо предусматривать резервную дробилку.

Таблица 1.3 – Количество отбросов, снимаемых с решеток

Ширина прозоров (в), мм	Количество отбросов, снимаемых с решеток, на 1 чел. (mбыт), л/год
16 – 20 25 – 35 40 – 50 60 – 80 90 - 125	8 3 2,3 1,6 1,2