4. Расчет вихревого смесителя

Вихревой смеситель представляет собой квадратный в плане резервуар с пирамидальной нижней частью (рис. ).

Рис.2.Вихревой смеситель.

Расчет смесителя сводится к определению геометрических размеров , а также подводящего и отводящего водовода , сборных лотков и сборного канала.

Согласно [1] количество смесителей должно быть не менее двух. Конструктивно принимаем два смесителя .

1.Расчетный расход воды на смесителе Q_c определяем по формуле:

где Q_c - расход воды с учетом расхода на собственные нужды станции м³/ч ;

n - количество смесителей.

Площадь горизонтального сечения в верхней части смесителя F_в определяется по формуле:

где V_ву- скорость потока воды на отметке сборного устройства, м/час.

Принимаем 2 смесителя круглые в плане с временем пребывания воды в смесителе 1,5 мин. Производительность смесителя учитывает расход воды на собственные нужды станции. Скорость восходящего потока в цилиндрической части принята равной 33 мм/с или 108 м/ч (30-40 мм/с),

угол конусности конической части α=45⁰ (30⁰-45⁰)

Определяем размер корпуса в плане :

где - диаметр верхней части усеченного конуса.

Определяем размеры нижней части смесителя :

Используя значения Q_с и V_тр по таблицам Шевелева находим внутренний диаметр подающего трубопровода и с учетом толщины стенок трубы определяют ее наружный диаметр.

V_тр= 1,28 м/с; Q_с=170,9 л/с; тогда внутренний диаметр d_в=400мм, а наружный

d_н =426 мм

Тогда площадь нижней части смесителя f определяется по формуле:

Определим высоту нижней части смесителя h_н:

где -центральный угол между наклонными стенками.

Расчитаем объем нижней части смесителя W_н :

Полный объем смесителя W составит:

где t- время пребывания воды в смесителе , мин.

Объем верхней части смесителя W_в определяем по формуле:

Высоту верхней части смесителя h_в определяем по формуле:

Высота смесителя h определим по формуле :

где h_стр - строительный размер, принимаемый равным 0,3 м.

Определяем полную высоту смесителя H, которая определяется по формуле:

где h_к -конструктивный размер , принимается равным 0,3 м.

Живое сечение потока воды в сборном лотке _л определим по формуле:

где ,м³/час (условно принимается, что поток воды,

протекающий по лоткам делится на два параллельных потока). V_л- скорость потока в сборном лотке, м/с.

Для определения глубины потока воды h_л в лотке задаемся шириной лотка b_л. Принимаем конструктивно ширину лотка b_л=700мм.

Дно лотка выполняется с уклоном i=0,02 в сторону сборного

кармана.

Определим площадь всех затопленных отверстий F₀:

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

Тогда общее количество отверстий составит :

где f₀ -площадь одного отверстия , м ².

Шаг между осями отверстий S₀ определим по формуле:

где P-смоченный периметр сборного лотка, м.

После расчета очистных сооружений необходимо учесть повышение уровня воды в смесителе при промывке фильтров. Уровень воды в смесителе повысится на величину h_доп при этом он должен находиться ниже кромки переливной трубы:

где F - суммарная площадь всех сооружений в плане, м². т.е. суммарная площадь фильтров, осветлителей со слоем взвешенного осадка, смесителей, принимающих дополнительный объем воды при промывке;

- объем воды, накапливаемый за время одной операции по промывке фильтра , который определяем по формуле:

где Q₁ - часовой расход воды, приходящийся на один фильтр, м³/час;

t-время затрачиваемое на промывку и простой фильтра, мин.