WYMIAROWANIE KOMÓR SZYBKIEGO MIESZANIA

Dane wyjściowe:

Q=19943 [m³/d]

Qh=Qd/24=19943/24=831 [m³/h]

Q=Qh/(60*60)=831/3600=0,231 [m³/s]

Objętość komór:

Czas zatrzymania: t_KSM =1 minuta=60 sek

Sumaryczna objętość komór wyniesie: V_KSM=t_KSM [s]* Q [m³/s]=60 *0,231=13,85 m³

Przyjmuje się, że wykonane będą 2 komory szybkiego mieszania: n_KSM=2, zatem:

V_{KSM 1}/n_KSM=13,85/2=6,92 m³

Zakłada się, że komora szybkiego mieszania ma kształt walca, w którym centralnie umieszczono mieszadło na pionowym wale. Zakłada się, że komora ma głębokość czynną zbliżoną do średnicy, czyli: H_KSM=D_KSM

$$D = \sqrt[3]{\frac{4*V_{KSM1}}{\pi}} = \sqrt[3]{\frac{4*6,92}{\pi}} = 2,07m$$

Przyjęto:

H_KSM= 2.1 [m]

D_KSM=2.1 [m]
Rzeczywista objętość komory wyniesie: V_{KSM 1}=(π*D³)/4=(π*(2.1)³)/4=7,27 m³

ELEMENTY SKŁADOWE KOMORY SZYBKIEGO MIESZANIA

Koryto obwodowe:

Założenia: b_k͂ h_k ≥ 0,3 m, prędkość wody w korycie: V_k=0,6 m/s.

Obliczenie powierzchni przekroju poprzecznego koryta:

F_k=Q/2v=0,231/(2*0.6)=0.19 m²

Ponieważ b_k͌ h_k zatem: b_k=h_k=$\sqrt{F}k$=$\sqrt{0,19} =$0,44 m

Przyjęto:

b_k=0,46 [m]

h_k=0,42 [m]

Otwory przelewowe:

Średnica otworów przelewowych: ϕ=0,10 [m]

Prędkość wody w otworach V_o=1,0 [m/s]

Sumaryczna powierzchnia otworów w jednej komorze: ∑f_o=(0,5*Q)/ V_o=(0,5*0.362)/1=(0,5*0,231)/1=0,115 m²

Ilość otworów: n₀=(4*∑f₀)/(π*ϕ²)=(4*0,115)/(3,14*0,1²)=14,69

Przyjęto 15 otworów.

Otwory są zatopione-minimalna odległość od zwierciadła wody, a styczną do górnej krawędzi otworów wynosi minimum 1*ϕ.

Odległość pomiędzy osiami otworów e: e=(π*D_KSM)/n₀=(π*2.1)/15=0,44 m

Sprawdzenie poprawności obliczeń otworów: odległość pomiędzy osiami otworów e powinna być większa od 1,4*ϕ

e>1,4*ϕ

e>1,4*0,1

e>0,14 m

Warunek jest spełniony.

Przewody doprowadzające:

Średnice przewodów wyznaczamy w zależności : D$\ = \sqrt{(4*Q)/(\pi*v)}$

W przewodach doprowadzających przyjmujemy prędkości w zakresie 0,8÷1,2 m/s

Dla przewodu głównego przyjęto v=1,0 [m/s], Q=0,231 m³/s

D$\ = \sqrt{(4*0,231)/(\pi*1)}$=0,542 m

Przyjęto średnicę D=600 mm (DN 600)
Obliczona prędkość rzeczywista:

v_rzecz=(4*Q)/(π*D²)=(4*0,231)/(π*0,600²)=0,82 [m/s]

Dla przewodu dla pojedynczej komory:

v=1,0 m

Q₁=Q/2=0,231/2=0,115 m³/s

D₁$= \sqrt{(4*0,115)/(\pi*1)}$ = 0,383 m

Przyjęto średnicę D₁ = 400 mm (DN400)

v_rzecz=(4*Q)/(π*D²)=(4*0,231)/(π*0,400²)=0,92 m/s

Po wykonaniu obliczeń należy sprawdzić czy spełniony jest

następujący warunek: D₁ < b_k , 0,400 < 0,460. Warunek jest spełniony.

Mieszadło:

Na podstawie objętości czynnej komory V_KSM1=7,27 m³ zostało dobrane mieszadło firmy DOSAPRO, model VRE3020.

Parametry :

A=505mm (średnica mieszadła)

H=1500mm;
Moc silnika=0,75kW;
Moc mieszadła=0,51kW

Armatura:
Zasuwa pierścieniowa typu 2110

Producent: JAFAR
Ilość: 4 sztuki
Średnica DN 400
Długość L=310mm
Wysokość montażowa H=935mm

WYMIAROWANIE KOMÓR FLOKULACJI

Parametry projektowe komór flokulacji :

t_KF=25 minut=1500 s

t_awarii = od 15 do 45 minut

Głębokość 2÷4,5[m] Przyjęto głębokość = 4,0 [m]

Kształt pojedynczej komory w rzucie jest kwadratem (B_KF = L_KF)

Proporcja głębokości do długości boku H : B = 0,8÷1,2
Sumaryczna objętość komór:
V_KF = t_Kf*Q[m³/s]=1500*0,231=346,23 m³

Przyjęto ilość komór: n_KF=6

Objętość pojedynczej komory wyniesie:

V_KF1=V_KF/n_KF=346,23/6=57,71≈58 m³

Kształtem komory flokulacji jest prostopadłościan, a w nim centralnie umieszczone mieszadło na pionowym wale. Założono, że komora ma głębokość czynną H_KF= 4,0 m

Powierzchnia komory:

F_KF1=(V_KF1/H_KF1)=58/4=14,4 m²

B_KF1=$\sqrt{F_{KF1}}$=$\sqrt{14,4} = 3,8$ m

Przyjęto B = L = 3,8 [m]

Vrzecz=B*L*H=3,8*3,8*4=57,76 m³

Sprawdzenie pracy w warunkach awarii, czyli czy układ zadziała przy wyłączeniu jednej z komór:

Należy założyć czas: 15-45 [min]

t_awaria=$\frac{\left( n_{\text{KF}} - 2 \right)*V_{\text{KFrzecz}}}{Q}*60 = \frac{\left( 6 - 2 \right)*57,76}{830,96}*60 = 16,68$ [min]

Czas pracy w warunkach awarii mieści się w założonych granicach, czyli układ zadziała prawidłowo.

Przewody doprowadzające i odprowadzające:

Prędkość w przewodach doprowadzających do komór flokulacji należy przyjąć w zakresie 0,8-1,2 m/s

W przewodach doprowadzających bezpośrednio do komór należy przyjąć prędkość w zakresie 0,6 ÷ 0,8 m/s

W przewodach odprowadzających bezpośrednio z komór należy przyjąć prędkość w zakresie 0,2 ÷ 0,3 m/s

Średnice przewodów wyznaczamy z zależności: D=$\sqrt{(4*Q)/(\pi*v)}$

Przewody doprowadzające do komór flokulacji:

D₁=$\sqrt{(4*Q)/(\pi*v)}$ D₁=$\sqrt{(4*0,231)/(\pi*1,2)} = 0,495\ m$ Przyjęto D₁=500 mm

v_rzecz=(4*0,231)/(π*0,500²)=1,18 m/s

D₂=$\sqrt{(4*Q)/(\pi*v)}$ D₁=$\sqrt{(4*0,154)/(\pi*1,2)} = 0,404\ m$ Przyjęto D₂=450 mm

v_rzecz=(4*0,154)/(π*0,450²)=0,97 m/s

Przewód doprowadzający bezpośrednio do komór:

D₃=$\sqrt{(4*Q)/(\pi*v)}$ D₁=$\sqrt{(4*0,077)/(\pi*0,8)} = 0,350\ m$ Przyjęto D₃=350 mm

v_rzecz=(4*0,077)/(π*0,350²)=0,80 m/s

Przewody odprowadzające:

D₄=$\sqrt{(4*Q)/(\pi*v)}$ D₁=$\sqrt{(4*0,077)/(\pi*0,3)} = 0,572\ m$ Przyjęto D₄=600 mm

v_rzecz=(4*0,077)/(π*0,600²)=0,27 m/s

D₅=$\sqrt{(4*Q)/(\pi*v)}$ D₁=$\sqrt{(4*0,154)/(\pi*0,3)} = 0,808\ m$ Przyjęto D₅=900 mm

v_rzecz=(4*0,154)/(π*0,900²)=0,24 m/s

D₆=$\sqrt{(4*Q)/(\pi*v)}$ D₁=$\sqrt{(4*0,231)/(\pi*0,3)} = 0,990\ m$ Przyjęto D₆=1000 mm

v_rzecz=(4*0,231)/(π*1²)=0,29 m/s

Mieszadło:

Na podstawie szerokości komory B_KF1=3,8 m i wysokość komory H_KF1=3,8 m dobrane zostało mieszadło firmy DOSAPRO, model FRE 2000.

Parametry:

H=3000 mm,

Moc silnika: 0,37kW

Moc mieszania: 0,28 kW

Gradient mieszania obliczamy ze wzoru:

$$G = \sqrt{\frac{M}{v*V}} = \sqrt{\frac{280}{0,00113*57,76}} = 65,5\ s^{- 1}$$

Należy założyć, że gradient mieszania zawiera się w przedziale: 20 – 75 s^-1

M=280W=280N*m/s

υ= 0,00113 N*s/m²- lepkość dynamiczna wody w temperaturze 15^oC

V- objętość rzeczywista komory (74 [m³])

Gradient mieszania zawiera się w powyższym przedziale.

Armatura:

Zasuwy:

Średnica: DN350

Długość: L=290mm

Wysokość montażowa: H=860mm

Ilość: 3 sztuki

Średnica DN600

Długość L=390mm

Wysokość montażowa H=1305mm

Ilość: 3 sztuki

Woda z komór flokulacji odpływa do osadników pokoagulacyjnych. W osadnikach kłaczki opadają na dno i są usuwane.