傾斜チューブセトラーの油圧設計: フロックを破壊する V₁-V₂ 速度の不一致を修正 |ジュンタイ

傾斜チューブセトラーのサイズが正しく設定されました。上昇速度は教科書の範囲内です。凝固剤の投与量は適切です。それでも、- タンクの最初の 3 分の 1 は濁った排水を生成しますが、残りは透明です。フロックが壊れています凝集タンク内にないただし、分配ゾーンの水が 90% 以上の速度低下でチューブの入口に衝突する目に見えない界面では。{0}}これは化学的な問題ではありません。これは油圧設計の問題 - であり、正確で修正可能な原因があります。

チューブ入口の隠された速度勾配

傾斜チューブセトラーでは、2 つの速度がすべてを支配します。

V₁ - 配布速度:水がチューブ束内に上向きに分配される途中で、チューブの下の分配ゾーンを通過する水平方向の速度。

V₂ - 上向き速度:傾斜した管自体の内部の水の垂直上昇速度。中国の慣例では通常 1.5 ～ 4.5 mm/s です。

ここに、ほとんどのデザイナーが見落としている問題があります。セトラーの前端では、水は速度 V1 で管に入り、すぐにほぼ V2/sin60 度 - (管軸に沿った上向き速度の成分) まで減速する必要があります。 V₁ は通常、数回から十数回V₂/sin60 度を超えると、水は次の速度低下を受けます。センチメートル以内の距離で90％以上、同時に 90 度 (流れの方向に応じて 120 度) 回転してチューブ内に入ります。

これにより、分配-ゾーン-とチューブの境界面で激しい速度勾配が生じます。凝集タンクから到着する凝集塊は大きく、緩く、構造的に脆弱です-せん断抵抗サイズが大きくなるにつれて小さくなります。突然 90% の速度低下と 90 度の回転で攻撃すると、壊れてしまいます。一度壊れると元には戻りません。-チューブ内に放出された微粒子は、長さ 1 メートルのチューブ内に沈降するための滞留時間が不足し、濁った状態で排出されます。

明らかな症状:最初のチューブからのみ濁った流出液があり、遠端に向かって徐々に透明になります。これは、水がチューブ - 内に上向きに引き込まれるにつれて流路に沿って V₁ が減少し、分配ゾーンに残る水が少なくなり、水平速度が自然に低下するためです。一方、チューブ内の V₂/sin60 度は入口から出口まで基本的に一定のままです。したがって、界面での速度勾配はタンクの長さに沿って弱くなり、フロックの破壊が減少し、排水は浄化されます。タンク全体が濁っている場合は、過剰な V₂ が疑われるでしょう。しかし、フロント-エンド-のみの濁度は、V₁-V₂ の不一致を直接指摘しています。

V₁ と V₂ を正しく理解する

デザイン範囲は十分に確立されていますが、重要なのはそれらの相互作用です。{0}

V₂ は、原水の水質、対象となる排水の濁度、水温、凝集剤の種類と投与量、チューブの直径と長さに基づいて選択する必要があります。 V₂ が低いほど、流出物 - は良くなりますが、容量が犠牲になります。重要な設計の動きは、V₁ が凝集タンクの出口速度以下で 0.02 ～ 0.05 m/s の範囲内に留まるようにすることで、チューブ入口での V₁→V₂/sin60 度の移行が凝集ギロチンにならないようにすることです。

L/B レシオ: エンド-ゾーンの過負荷を防ぐ計算式

V₁ と V₂ を選択すると、タンクの比率は単一の関係に従います。

V₁ × B = V₂ × L

ここで、B はタンク幅 (チューブ束でカバーされる寸法)、L はタンクの流れ方向の長さです。この式により、分配ゾーンの断面に入る合計流量が、チューブ - を通って出る合計流量と等しくなります。これにより、遠端の速度ヘッドが位置エネルギーに変換され、最後のチューブに過負荷がかかる油圧の不均衡が防止されます。

配布ゾーンの高さも重要です。入口断面速度を 0.02～0.05 m/s 未満に保つのに十分でなければなりません（蓄積した粗大スラッジが占める高さを除く）。{1}機械的に洗浄されたタンクの場合、分配ゾーンの最小高さは1.6 mが推奨されます。この高さが固定され、V₁ から B が決定されると、L は式 - から直接導き出され、結果として得られる L/B 比は水力学的に適切なものとなります。

本物の-世界の証明: 順徳龍江水力発電所

この式は理論的なものではありません。順徳龍江水力発電所が 20,000 m3/d の傾斜管沈下装置を設計したとき、設計チームは V₁ と V₂ を意図的に一致させ、V₁×B=V₂×L を使用してタンクの寸法を決定しました。結果として得られた長さ-対-の比率は0.65.

結果は予想を上回りました。タンクは、生産が開始されたときに 20,000 m3/d - の設計容量で完璧に機能しただけでなく、40,000 m3/日 (設計荷重の 2 倍)、排水の水質は良好なままでした。その後、同じアプローチがその後の複数の水プラント設計でも検証されています。

設計チェックリスト

1.V₁ を 0.02 ～ 0.05 m/s に保ち、決して凝集タンクの出口速度を超えないようにしてください。オペレーティングユニット内でフロント-エンド-のみの濁りが見られる場合は、V₁ が最初に疑われます。

2.原水の特性と排水目標に基づいて、1.5 ～ 4.5 mm/s の範囲で V₂ を選択します。低いほど安全です。より高いフロック強度が必要になります。

3.V₁×B=V₂×L を使用してタンクの比率を決定します。これにより、遠端の油圧過負荷が防止され、均一なチューブ負荷が確保されます。-

4.機械的に洗浄されたタンクでは分配ゾーンの高さを少なくとも 1.6 m に維持し、入口断面速度が 0.02 ～ 0.05 m/s の範囲内に留まっていることを確認します。-

5.覚えておいてください:-タンク全体の濁りは V₂ の問題を示唆しています。フロント-エンド-のみの濁りは、V₁ の問題を示唆しています。症状によって、どこを見るべきかがわかります。