混合和絮凝池设计(3)

混 合 和 絮 凝 池 设 计

表2 阻力系数CD值 D/L CD b． T·R·Camp计算法：

N?C4eA?3 (kw) ??⑽ ?vPn102g小于1 0.55 1～2 0.575 2.5～4 0.595 4.5～10 0.645 10.5～18 0.70 >18 1.00 式中：C4---拖拽系数，取C4＝2； e---搅拌器层数；

vρn---第n片浆叶中心点线速度，(m/s); A---每片浆叶的面积，(m2)； ρ---搅拌液体的密度，(kg/m3)； g---重力加速度，g＝9.81m/s2。

vPn?

?RPnnn30 (m/s)

3333 ?vP?v?v???vPPPn12n设计时考虑到横梁及斜拉杆的拖拽和机械消耗，每档搅拌功率须在式⑽计算值基础上再增加20％。

例2-1 水平轴式浆板搅拌絮凝池计算

已知设计流量Q＝60000m3/d＝2500m3/h，采用两座絮凝池，每座设计流量1250 m3/h。

解： ⑴ 絮凝池尺寸：絮凝时间取20min，则絮凝池有效容积：

V?QT1250?20??417m3 6060根据水力高程布置，水深H取3.6m，并采用三排搅拌器，絮凝池长度：

L??ZH

式中：Z---搅拌器排数

α---系数，一般采用1.0～1.5

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混 合 和 絮 凝 池 设 计

H---絮凝池水深 (m) 取α＝1.3

L＝1.3×3×3.6＝14m

池宽

B?V417??8.3m LH14?3.6

⑵ 搅拌器尺寸

每排采用三个搅拌器，每个搅拌器长度

l ＝(8.3-4×0.2)/3=2.5m

式中：

0.2---为搅拌器之间的净距和距池壁的距离0.2m。 搅拌器外径：

D＝3.6-2×0.15＝3.3m

式中： 0.15---为搅拌器上缘离水面及下缘距池底的距离0.15m。

每个搅拌器上设有4块叶片（如图2所示）；叶片宽度b＝0.18m，每根轴上浆板总面积A＝2.5×0.18×4×3＝5.4m2，占水流截面积8.3×3.6＝29.88m2的18％。

图2 水平轴式机械絮凝池计算示意

⑶ 每个搅拌器旋转时克服水阻力所消耗的功率计算：

设各排叶轮浆板中心点线速度分别取为：v1＝0.5m/s；v2＝0.35m/s和v3＝0.2m/s。

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混 合 和 絮 凝 池 设 计

叶轮浆板中心点旋转直径D0＝3.3-0.18＝3.12m，叶轮转速及角速度分别为：

第一排：

n1?60v160?0.5??3.06 (r/min)； ?D0??3.12?1?

第二排：

?n130???3.0630?0.32 (rad/s)

n2?60v260?0.35??2.14 (r/min)； ?D0??3.12?2?

第三排：

?n230???2.1430?0.22 (rad/s)

n3?60v360?0.2??1.22 (r/min)； ?D0??3.12?3?

?n330???1.2230?0.13 (rad/s)

第一排每个叶轮所消耗功率：

4CDZR?L?3(R14?R2)0.5?4?1000?2.5?0.323(1.654?1.474)N1???3? 408g408?9.81?3?0.112?0.336kw

用同样方法求得：

第二排所需功率：N2＝3×0.042＝0.125 kw 第三排所需功率：N3＝3×0.008＝0.024 kw 总功率：

N＝N1＋N2＋N3＝0.336+0.125+0.024＝0.485 kw

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混 合 和 絮 凝 池 设 计

⑷ 核算平均速度梯度G值及GT值（按水温20℃计，μ＝1.0×1.0-3 N·s/m2）

第一排：

G1?N1336?103?3??49 (s-1) ?V11.0?417第二排：

G2?N2125?103?3??30 (s-1) ?V21.0?417第三排：

G3?N3??V324?103?3?13 (s-1)

1.0?417

絮凝池内平均速度梯度：

?N485?103G???34 (s-1)

?V1.0?417GT=34×20×60＝4.1×104

经核算，G值与GT值均较合适。

例 2-2 垂直轴式浆板搅拌絮凝池计算 设计数据

⑴ 设计流量 Q＝6000m3/d=250m3/h； ⑵ 设三档絮凝搅拌器，絮凝池分为三格； ⑶ 絮凝时间取t＝20min；

⑷ 各档搅拌速度梯度G值在20～70s-1之间；

⑸ 絮凝池内水的平均温度取20℃，动力粘度μ＝1.00×10-3（ N·s/m2）。 解：

⑴ 絮凝池尺寸：

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混 合 和 絮 凝 池 设 计

V?QT250?20??83.3m3 6060根据水力高程布置取有效水深H＝3.8m，絮凝池分为3格，每格尺寸：长×宽×深＝2.7×2.7×3.8m，容积27.7m3。

计算示图见图3，

图3 垂直轴式浆板絮凝池计算示图

⑵浆叶设计

a． 每档设二层浆式搅拌器，每层设4块浆板，二层搅拌器90°交叉安装。浆叶宽度b＝0.12m，长度L＝1.4m，浆叶总面积∑A＝0.12×1.4×4×2＝1.344m2，占水流截面积2.7×2.7＝7.29m2的18.4％。

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