Расчет смесителей

1. Расчет смесителей

1.
Вихревой (вертикальный)
смеситель
2. Дырчатый смеситель

2. Расчет вихревого (вертикального) смесителя

3.

Разрез 1-1
7
8
План
6
8
7
3
1
4
5
R
2
1
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

4.

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

5. Порядок расчета

1. Расход воды на один смеситель:
Q 2500
3
3
Qc
1250 м / ч 0,347 м / с
n
2
2. Площадь горизонтального сечения в
верхней части смесителя:
0,347
Q
2
Fв
9,65 м
Fв
Vц
0,036
где Vц – скорость восходящего потока в
верхней части смесителя, 30-40 мм/с [п.9.36].

6.

3. Размер корпуса в плане для круглой
формы:
4 Fв
4 9,65
D
3,14
3,5 м
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]:
d
4 Q
V
4 0,347
0,607 м
3,14 1.2

7.

Разрез 1-1
7
8
План
6
8
30-40мм/с
7
3
d
1
4
1
5
1,2-1,5м/с
1,2-1,5м/с
R
2
D
1
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;

8.

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.

9.

5. Высота конической части определяется
по формуле:
D d
3,5 0,6
hк
4,0 м
40
2tg
2tg
2
2
6. Объем конической части смесителя:
Wк
hк
3
(R 2R r r )
2
2
3,14 4,0
Wк
(1,752 2 1,75 0,3 0,32 ) 17,6 м 3
3

10.

7. Полный объем смесителя:
1250 м / ч 1,5 мин
3
W Q t
31,25 м
60
3
8. Объем цилиндрической части смесителя:
Wц = W – Wк = 31,25 – 17,6 = 13,64 м³.
9. Высота цилиндрической части:
Wц
13,64
hц
1,40 м
Fв
9,65

11.

Разрез 1-1
7
hк
hстр
8
6
План
hц
8
7
Нсм
3
d
hкон
4
1
1
5
α
R
2
D
1
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;

12.

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).

13.

Разрез 1-1
7
hк
hстр
8
6
План
hц
8
bл
7
Нсм
3
d
hкон
4
1
1
5
α
R
0,6м/с
2
D
1
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;

14.

Площадь живого сечения сборного лотка:
Q
0,347
2
л
0,29 м
Vл nл 0,6 2
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.

15.

13. Площадь всех затопленных отверстий
в стенках сборного лотка:
Q 0,347
2
Fo
0,347 м
V
1
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:
fo
d
4
2
o
3,14 0,08
2
0,00502 м
4
2

16.

6
Разрез 1-1
7
hк
hстр
8
hл
План
hц
1м/с
8
bл
7
Нсм
3
d
hкон
4
1
1
5
α
R
0,6м/с
2
D
1
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;

17.

15. Общее количество отверстий:
Fo
0,347
no
70шт
fo
0,00502
Отверстия размещаются по боковой
поверхности лотка на глубине ho=110 мм от
верхней кромки лотка до оси отверстия.
16. Шаг между осями отверстий:
D 3,14 3,5
eo
0,16 м 160 мм
no
70

18.

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

19.

110мм
е0=160мм
80мм

20.

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
2
0
,
347
3
hд 2,3 q 2,3
0,72 м
2
3
2
л

21.

Разрез 1-1
6
7
hк
hстр
8
hл
hд
План
hц
1м/с
8
bл
7
Нсм
3
d
hкон
4
1
1
5
α
R
0,6м/с
2
D
1
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;

22. Расчет дырчатого смесителя

23.

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

24.

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

25. Порядок расчета:

1. Расход воды на один смеситель:
Q 637.5
Qc
318.75 м 3 / ч 0,0885 м 3 / с
n
2
2. Задаемся диаметрами отверстий в
перегородках:
20 мм – для небольших станций;
100 мм – для станций
производительностью > 20 000 м³/сут.
Принимаем 50 мм.

26.

При скорости движения воды в отверстии
V0=1м/с количество отверстий в каждой
перегородке:
nотв
4Qc
4 0.0885
48шт
2
2
V0 d 0 1 3.14 0.05
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).

27.

Потеря напора при прохождении воды
через отверстия одной перегородки:
2
0
2
V
1
h
0.09 м
2
2
2 g
2 9.81 0.75
4. Площадь смоченного сечения смесителя:
Qc
318,75
2
Fcм
0,148 м
Vл 3600 0,6 3600

28.

5. Задаемся глубиной потока воды Н в
конце смесителя (Н=0,4-0,5 м).
Тогда ширина лотка:
Fсм
0,148
bл
0,3 м
Н
0,5
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;

29.

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

30.

7. Площадь отверстий, приходящаяся на
каждую перегородку:
3.14 0.052 48
fo
0.0942 м 2
4
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.

31.

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.

32.

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

33.

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;

34.

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.

35.

Разрез 1-1
2
(1,0-1,5)bc
R
h
h
Нсм
Н3
4
5
Н2
1
h
Н1
3
План
bс
1
Н
bл
1
1 – подача исходной воды; 2 – подача реагента; 3 – дырчатые
перегородки; 4 – переливная камера; 5 – переливная труба