Расчет вертикального вихревого смесителя

Смесители служат для быстрого и полного смешивания реагентов с об­рабатываемой водой. Преимущественно применяют смесители гидравлического типа (дырчатые, перегородчатые, вихревые, коридорные и т.д.), а также с механическим пере­мешиванием. Смешение воды с реагентами может происходить в трубопрово­дах и насосах, подающих воду на очистные сооружения (если реагенты не ока­зывают разрушающего действия на насосы).

Смесительные устройства должны включать устройства ввода реагентов, обеспечивающие быстрое равномерное распределение реагентов в трубопроводе или канале подачи воды на сооружения водоподготовки, и смесители, обеспечивающие последующее интенсивное смешение реагентов с обрабатываемой водой.

Смесительные устройства должны обеспечивать последовательный, с необходимым разрывом времени ввод реагентов с учетом длительности пребывания воды в трубопроводах или каналах между устройствами ввода реагентов.

Устройства ввода реагентов следует выполнять в виде дырчатых трубчатых распределителей или вставок в трубопровод, создающих местные сопротивления.

Вихревые смесители следует принимать в виде конического или пирамидального вертикального диффузора:

– с углом между наклонными стенками от 30° до 45°;

– с высотой верхней части с вертикальными стенками от 1,0 до 1,5 м;

– при скорости входа воды в смеситель от 1,2 до 1,5 м/с;

– при скорости восходящего движения воды под водосборным устройством от 30 до 40 мм/с;

– при скорости движения воды в конце водосборного лотка 0,6 м/с;

– при продолжительности пребывания воды в смесителе от 1,5 до 2 мин.

Помимо подводящего и отводящего трубопроводов, в смесителе сле­дует предусматривать переливной трубопровод, а также трубопровод для опорожнения и выпуска осадка.

Для смешения реагентов с водой принимается прямоугольный в плане смеситель. Расчет смесителя сводится к определению его линейных размеров.

Принимается 2 смесителя.

Расход, приходящийся на один смеситель, q_час, м³/ч, составит

(16)

где n – число смесителей, принимается не менее двух.

Площадь горизонтального сечения в верхней части смесителя, F_В, м², определяется по формуле

(17)

где q_час – часовой расход воды,м³/ч, 465,28 м³/ч;

V_В – скорость движения воды в верхней части смесителя, м/ч, 108 – 144 м/ч, 130м/ч.

Следовательно, принимается квадратный в плане смеситель.

Для квадратного в плане смесителя ширина в верхней части, В_В, м, определяется по формуле

(18)

Размеры нижней части смесителя принимаются в зависимости от диаметра подводящего трубопровода, который принимается по скорости движения воды в нем 1,2 – 1,5 м/с.

Расход воды в подводящем трубопроводе составит

(19)

Внутренний диаметр подводящего трубопровода принимается 0,35 м (скорость 1,33 м/с). Наружный диаметр составляет 0,38 м. Ширина нижней части смесителя принимается равной наружному диаметру подводящего трубопровода, В_н =0,38 м.

Высота нижней пирамидальной части смесителя h_н, м, определяется по формуле

(20)

где В_н – ширина нижней части смесителя, м, 0,38 м;

α – угол наклонными стенками днища,

Площадь нижней части смесителя,F_н, м², составит

(21)

Вместимость пирамидальной части смесителя, W_н, м³, определяется по формуле

(22)

Полная вместимость смесителя, W, м³, определяется по формуле

(23)

где t – время пребывания воды в смесителе (не более 2 минут).

Вместимость верхней части смесителя, W_в, м², определяется по формуле

(24)

Высота верхней части смесителя, h_в, м, определяется по формуле

(25)

Полная высота смесителя, h, м, определяется по формуле

(26)

Для сбора воды принимаются лотки. Площадь живого сечения лотка, w, м², рассчитывается по формуле

(27)

где – расход воды в подводящем трубопроводе, м³/с, 0,129м³/с;

V – скорость движения воды в потоке, 0,6м/с;

n_л – число водосборных лотков, 2.

Задаваясь шириной лотка, B=0,4 м, находится высота слоя воды в нем, h, м, по формуле

(28)

Уклон лотка принимаетсяi=0,02 м. Площадь всех затопленных отверстий в стенках сборных лотков, F₀, м², определяется по формуле

(29)

где V₀ – скорость движения воды через отверстия, 1м/с.

Диаметр одного отверстия принимается равным100 мм.

Задаваясь размерами одного отверстия,

(30)

Находится их число,n₀, шт, по формуле

(31)

Расстояние между осями отверстий, L, м, определяется по формуле

(32)

где Р_л – внутренний диаметр лотка, м, определяется по формуле

(33)

где В_л – длина лотка, м, 1,89 м;

V – толщина стенок лотка, 0,1м.

Смесители должны оборудоваться переливными и спускными трубами. Скорость движения воды в трубопроводах или каналах от смесителей к камерам хлопье­образования и осветлителям со слоем взвешенного осадка следует принимать уменьшающейся от 1 до 0,6 м/с. При этом время пребывания воды в них должно быть не более 1,5 мин.