3.10. Визначення діаметрів підвідних і відвідних трубопроводів

Підвідний трубопровід 1В4 виконується із сталевих труб. Розрахункова витрата складає 1445 м³/год, або 401 л/с. За таблицями [3] приймаємо сталеву трубу d = 600 мм, при цьому швидкість руху води V=1,34 м/с, гідравлічний похил 1000і = 3,62.

Відвідний трубопровід 1В5 виконується самоплинним із залізобетонних труб. При розрахунковій витраті 401 л/с за таблицями [4] знаходимо: d=700мм, V=1,49 м/с, i = 0,003, наповнення h/d = 0,7 d.

4. Система водопостачання другого водоспоживача

Відповідно до прийнятої схеми оборотна система водопостачання другого водоспоживача включає до свого складу охолоджувач і резервуар охолодженої води, насосну станції і водопровідні мережі. Висотна технологічна схема системи представлена на рис. 4.1.

Рис. 4.1. Висотно – технологічна схема системи водопостачання споживача П2

4.1. Охолоджувач ох2.1

Для охолодження оборотної води використовується типова секційна вентиляторна градирня з краплинним зрошувачем.

Площу градирні визначаємо з виразу: F_гр = Q/q_ж, м²

де q_ж – гідравлічне навантаження, яке знаходиться з графіка (рис.3.1).

Розрахункову температуру охолодженої води для використання в графіку визначаємо за формулою:

t₂^*= t₂ + (t – 20)·(0,9 – Δt/100)+8·(0,8 – t/T) = 24 + (17 – 20)·(0,9 – 8/100)+

+ 8·(0,8 – 17/24)= 22,3ºС

де t₂ – температура охолодженої води, ºС; t₂=24 ºС;

Δt – перепад температур, ºС; Δt=8 ºС.

З графіка (рис. 3.1) при t₂^* = 22,3ºС і Δt = 8ºС, знаходимо q_ж = 2,75 м³/год·м².

Тоді площа градирні:

F_гр = 438/2,75 = 159,3 м².

До встановлення приймаємо типову трьохсекційну градирню з краплинним зрошувачем, що має розміри секції 8×8 м, площу однієї секції 64 м² і загальну площу 192 м² (додаток 1 [2]).

4.2. Резервуар р2.1

Резервуар Р2.1 призначений для прийому охолодженої води з градирні і є всмоктуючою камерою насосної станції НС2.1.

Розрахунковий об'єм резервуару визначається з виразу :

W_p= 5·Q_{год.макс}/ 60 = 5·438/60= 36,5 м³.

До встановлення приймаємо типовий залізобетонний резервуар об'ємом 50 м³ з розмірами в плані 3×6 м, глибиною 3,6 м (додаток 2 [2]).

Висотне положення резервуару приймається аналогічно положенню резервуару P1.1 в схемі водоспоживача П1.

4.3. Насосна станція нс2.1

Насосна станція НС2.1 подає воду з резервуару Р2.1 споживачеві П2.

Продуктивність станції дорівнює максимальному годинному водоспоживанню Q_{год.макс} = 438 м³/год. Потрібний напір насосів становить:

H_нас = z₁ – z₂ + h_HC + h_c + H_необ= 33,500 – 23,900 + 2,00 + 2,0 + 41= 54,6 м.

До встановлення приймаємо 2 робочих і 1 резервний насос марки Д 320-70

(n = 1450 об/хв) (додаток 4 [2]).

4.4. Визначення діаметрів трубопроводів

Підвідний і відвідний трубопроводи 2В4 і 2В5 напірні, виконуються із сталевих труб. Розрахункова витрата складає 438 м³/год, або 121,7 л/с. За таблицями [3] приймаємо сталеву трубу d = 300 мм, при цьому швидкість руху води V=1,61 м/с, гідравлічний похил 1000і = 12,6.

5. Система водопостачання третього водоспоживача

Система водопостачання водоспоживача П3 повинна забезпечити підготовку зм'якшеної води і подачу її споживачеві рівномірно протягом доби. Отримання зм'якшеної води твердістю не більше 0,1 моль/ м³ при твердості вихідної води не більше 8,5 моль/м³ може бути досягнуте одноступінчатим Na–катіонуванням. Для забезпечення рівномірної протягом доби роботи Na–катіонотової установки передбачається накопичення зм'якшеної води в резервуарі, звідки вона подається водоспоживачеві насосами.

Як вихідна вода для установки зм'якшення приймається прояснена вода джерела водопостачання, яка накопичується в резервуарі і насосами подається на установку зм'якшення. Об'єм резервуарів приймається рівним годинній продуктивності установки. Висотна технологічна схема системи представлена на рис. 5.1.

Відповідно до технологічної схеми вода з поверхневого джерела прояснена на ВОС насосною станцією НС3.1 подається на Na–катіонітові фільтри ХВО, де відбувається обмін катіонів Са²⁺ і Mg²⁺ на катіони Na⁺. Катіони Са²⁺ і Mg²⁺ залишаються в катіоніті, а катіони Na⁺ переходять у воду, і вона стає м'якою. Кожен катіоніт має певну обмінну ємність, після вичерпання якої потрібно її відновити. Для відновлення обмінної ємністі Na-катіонітові фільтри періодично зупиняються на регенерацію. Регенерація здійснюється в три етапи.

На першому етапі проводиться розпушування катіоніта пропуском води через катіоніт висхідним потоком. Потім здійснюється власне регенерація, що полягає в пропуску через катіоніт в напрямку зверху вниз робочого регенераційного розчину (NaCl) р1. На третьому етапі пропуском чистої води в напрямку зверху вниз здійснюється відмивання катіоніта від продуктів регенерації. Після цього фільтр знову запускається в роботу по зм'якшенню.

Рис. 5.1. Висотно – технологічна схема системи водопостачання споживача П3

5.1. Na-катіонітова установка

Розрахунок Na-катіонітової установки здійснюємо відповідно до рекомендацій [1] додаток 7. Як катіоніт використовується сульфовугілля.

Об'єм катіоніту визначаємо з виразу:

W_кат =24·Q_зм·Т_вих /n_р·E_роб^Na, м³

де q_зм – годинна продуктивність установки; q_зм = 58 м³/год;

Т_вих – твердість вихідної води; Т_вих = 8,5 моль-екв/ м³;

n_р – число регенерацій за добу; приймаємо n_р = 2;

E_роб^Na – робоча обмінна ємність катіоніта, моль-екв/ м³.

E_роб^Na = α_Na·β_Na ·Е_повн – 0,5·q_пит·Т_вих

де α_Na – коефіцієнт ефективності регенерації катіоніта; згідно табл.1 [1] при питомій витраті солі 200 г/моль-экв α_Na = 0,81;

β_Na – коефіцієнт, що враховує зниження обмінної ємності за рахунок часткового затримання катіонів натрію, згідно табл.2 [1]:

β_Na = 0,88 при С_Na/Т_вих= (Na⁺/ 23)/ Т_вих = (10/23)/8,5=0,05;

Е_повн – повна обмінна ємність катіоніта; Е_повн = 500 моль-экв/м³ для сульфовугілля;

q_пит – питома витрата води на відмивання катіоніта; q_пит = 4 м³/м³ для сульфовугілля.

E_роб^Na = 0,81 · 0,88 · 500 - 0,5 · 4· 8,5 = 339,4 моль-экв/ м³.

Тоді об'єм катіоніта: W_к = 24 · 58 · 8,5 / 2 · 339,4 = 17, 4 м³ .

При висоті шару завантаження Н_к = 2 м площа катіонітових фільтрів становить:

F_к = W_к /Н _к = 17,4 / 2 = 8,7 м².

Кількість робочих фільтрів повинна бути на менше двох, резервний – один.

Приймаємо кількість робочих фільтрів N = 3. Тоді площа одного фільтра:

f = F_к/N = 8,7/3= 2,9 м².

Діаметри і площі серійних катіонітових фільтрів відповідають розмірам прояснювальних фільтрів, наведених у гл. 6 навчального посібника [2].

До встановлення приймаємо 3 робочих і 1 резервний фільтр D= 2,0 м і

f_к = 3,14 м².

Перевіряється швидкість фільтрування для прийнятих розмірів фільтрів, яка при твердості води від 5 до 10 моль-экв/ м³ повинна бути не більше 15 м/год

(25 м/год):

• нормальна – під час роботи всіх фільтрів:

V_н = q_зм / 3·f_к = 58/3 · 3,14 = 6,2 м/год ≤ 15 м/год

• максимальна – під час регенерації одного із фільтрів:

V_макс = q_зм / (3-1)·f_к = 58/2 · 3,14 = 9,2 м/год ≤ 25 м/год.

Швидкість фільтрування не перевищує допустимої величини, тому прийнята кількість робочих фільтрів і їх розмір зберігаються.

Зважаючи на великий об'єм проекту розрахунок реагентного господарства не проводиться. У графічній частині проекту в блоці споруд передбачається місце для реагентного господарства розміром 6×1,2 м.