Расчет смесителей

Расчет вихревого (вертикального) смесителя

R
1 – подача исходной воды; 2 – подача реагента; 3 – цилиндрическая (квадратная) часть; 4 – коническая (пирамидальная)часть; 5 – переливная труба; 6 – затопленные отверстия; 7 – сборный карман; 8 -сборный лоток;
1
2
3
4
5
6
7
8
План
Разрез 1-1
1
1
8
7

Пример.
Рассчитать вихревой смеситель при Qсут = 60 010 м³/сут = 2 500 м³/ч = 0,694 м³/с.

Порядок расчета
1. Расход воды на один смеситель:
2. Площадь горизонтального сечения в верхней части смесителя:
где Vц – скорость восходящего потока в верхней части смесителя, 30-40 мм/с [п.9.36].

3. Размер корпуса в плане для круглой формы:
4. Диаметр трубопровода, подающего воду в смеситель, принимается исходя из скорости входа воды в смеситель V=1,2-1,5 м/с [п.9.36]:

R
1 – подача исходной воды; 2 – подача реагента; 3 – цилиндрическая (квадратная) часть; 4 – коническая (пирамидальная)часть; 5 – переливная труба; 6 – затопленные отверстия; 7 – сборный карман; 8 -сборный лоток;
1
2
3
4
5
6
7
8
План
Разрез 1-1
1
1
D
d
8
7
1,2-1,5м/с
30-40мм/с
1,2-1,5м/с

Принимаем диаметр d=600 мм.
Стандартные диаметры условного прохода:
100, 150, 200, 250, 300, 350, 400, 450, 500, 600, 700, 800, 900, 1000, 1200 мм.

5. Высота конической части определяется по формуле:
6. Объем конической части смесителя:

7. Полный объем смесителя:
8. Объем цилиндрической части смесителя:
Wц = W – Wк = 31,25 – 17,6 = 13,64 м³.
9. Высота цилиндрической части:

R
Нсм
hк
hстр
hкон
hц
α
1 – подача исходной воды; 2 – подача реагента; 3 – цилиндрическая (квадратная) часть; 4 – коническая (пирамидальная)часть; 5 – переливная труба; 6 – затопленные отверстия; 7 – сборный карман; 8 -сборный лоток;
1
2
3
4
5
6
7
8
План
Разрез 1-1
1
1
D
d
8
7

10. Полная высота смесителя:
h = hц + hк + hстр + hконстр =
= 1,4 + 4,0 + 0,3 +0,3 = 6,0 м
11. Сбор воды осуществляется в верхней части смесителя периферийным лотком через затопленные отверстия. Скорость движения воды в лотке Vл принимается 0,6 м/с. Количество сборных лотков nл равно 2 (условно принимается, что поток воды делится на два параллельных потока).

R
Нсм
hк
hстр
hкон
hц
α
1 – подача исходной воды; 2 – подача реагента; 3 – цилиндрическая (квадратная) часть; 4 – коническая (пирамидальная)часть; 5 – переливная труба; 6 – затопленные отверстия; 7 – сборный карман; 8 -сборный лоток;
1
2
3
4
5
6
7
8
bл
План
Разрез 1-1
1
1
D
d
8
7
0,6м/с

Площадь живого сечения сборного лотка:
12. Для определения глубины потока воды в лотке задаемся шириной лотка: 0,3 – 0,8 м. При ширине лотка bл = 0,6 м высота слоя воды в нем:
hл = ωл/ bл =0,29 / 0,6 = 0,5 м.

13. Площадь всех затопленных отверстий в стенках сборного лотка:
где Vо – скорость движения воды через отверстия, 1 м/с.
14. Принимаем диаметр отверстия do = 80 мм = 0,08 м. При этом площадь одного отверстия:

R
Нсм
hк
hстр
hкон
hц
α
1 – подача исходной воды; 2 – подача реагента; 3 – цилиндрическая (квадратная) часть; 4 – коническая (пирамидальная)часть; 5 – переливная труба; 6 – затопленные отверстия; 7 – сборный карман; 8 -сборный лоток;
1
2
3
4
5
6
7
8
bл
План
Разрез 1-1
1
1
D
d
8
7
0,6м/с
hл
1м/с

15. Общее количество отверстий:
Отверстия размещаются по боковой поверхности лотка на глубине ho=110 мм от верхней кромки лотка до оси отверстия.
16. Шаг между осями отверстий:

17. Расстояния между отверстиями:
ео – do = 160 – 80 =80 мм.
18. Размеры сборного кармана принимаются конструктивно с тем, чтобы обеспечить примыкание отводного трубопровода.
В1 = d + 0,1 = 0,6 +0,1 = 0,7 м

е0=160мм
80мм
d0=80мм
110мм

18. Размеры сборного кармана принимаются конструктивно с тем, чтобы обеспечить примыкание отводного трубопровода.
В1 = d + 0,1 = 0,6 +0,1 = 0,7 м
19. Расстояние от верхнего уровня воды в смесителе до дна сборного лотка

R
Нсм
hк
hстр
hкон
hц
α
1 – подача исходной воды; 2 – подача реагента; 3 – цилиндрическая (квадратная) часть; 4 – коническая (пирамидальная)часть; 5 – переливная труба; 6 – затопленные отверстия; 7 – сборный карман; 8 -сборный лоток;
1
2
3
4
5
6
7
8
bл
План
Разрез 1-1
1
1
D
d
8
7
0,6м/с
hл
1м/с
hд

Расчет дырчатого смесителя

R
Разрез 1-1
План
1
1
1
2
3
4
5
1 – подача исходной воды; 2 – подача реагента; 3 – дырчатые перегородки; 4 – переливная камера; 5 – переливная труба

Пример.
Рассчитать дырчатый смеситель при Qсут=15 300 м³/сут=637,5 м³/ч = 0,177 м³/с.

Порядок расчета:
1. Расход воды на один смеситель:
2. Задаемся диаметрами отверстий в перегородках:
20 мм – для небольших станций;
100 мм – для станций производительностью > 20 000 м³/сут.
Принимаем 50 мм.

При скорости движения воды в отверстии V0=1м/с количество отверстий в каждой перегородке:
3. При толщине стенки b=5см=0.05м отношение d0/b=1, и коэффициент расхода равен μ=0,75.
(при d0/b=2 μ=0,65;
при d0/b=1 μ=0,75).

Потеря напора при прохождении воды через отверстия одной перегородки:
4. Площадь смоченного сечения смесителя:

5. Задаемся глубиной потока воды Н в конце смесителя (Н=0,4-0,5 м).
Тогда ширина лотка:
6. Высота слоя воды перед перегородками (считая от конца смесителя):
перед первой H1=H + h = 0,5 + 0,09=0,59 м;
перед второй H2= H + 2h=0,5 +0,18=0,68 м;
перед третьей H3= H + 3h=0,5 +0,27=0,77 м;

R
Разрез 1-1
Н
Н2
Н1
bл
План
1
1
1
2
3
4
5
1 – подача исходной воды; 2 – подача реагента; 3 – дырчатые перегородки; 4 – переливная камера; 5 – переливная труба
h
h
h
Н3

7. Площадь отверстий, приходящаяся на каждую перегородку:
Так как суммарная площадь отверстий в каждой перегородке не должна превышать 30 % ее рабочей площади, то минимально необходимая площадь перегородки:
fп=0,0942 : 0,3 =0,314 м².

8. Высота первой перегородки с учетом затопления верхнего ряда отверстий (0,1-0,15 м)
hп = 0,59 – 0,1 = 0,49 м.
Поэтому ширина смесителя должна быть:
bс = fп : hп =0,314 : 0,49 = 0,64 м.

R
Разрез 1-1
Н
Н2
Н1
bл
bс
План
1
1
1
2
3
4
5
1 – подача исходной воды; 2 – подача реагента; 3 – дырчатые перегородки; 4 – переливная камера; 5 – переливная труба
h
h
h
Н3

9. Первая перегородка (считая от конца смесителя) имеет наименьшую рабочую площадь.
Размещаем на ней 6 рядов отверстий по вертикали с 8 отверстиями в каждом горизонтальном ряду, а всего 48 отверстий.
Шаг оси отверстий по вертикали:
В первой перегородке е1 = (590 – 100): 6 = 82 мм;
Во второй перегородке е2 =(680 – 100): 6 =97 мм;
В третьей перегородке е3 =(770 – 100): 6=112 мм;

Расстояния между осями отверстий по горизонтали будут одинаковыми для всех перегородок и составят:
640 : 8 = 80 мм.
10. Расстояния между перегородками – не менее ширины смесителя: 0,64 м.
11. Общая высота смесителя:
Нсм=Н3+hстр = 0,77 + 0,3=1,07 м.