|
Современная степень изученности
теории движения неоднородных и дисперсных масс по трубам не позволяет еще
получить в общем виде теоретически 'вполне обоснованную формулу для расчета илопроводов.
Решение этой задачи связано с аналитическим определением влияния следующих
переменных величин; i = f(v\ d; m; с; k; tj),
где i — потеря напора на единицу длины; v — скорость
движения-; d — внутренний диаметр трубопровода; т — структура осадка (сырой,
сброженный, размеры частиц) ;
с — состав осадка (от хозяйственных, промышленных или
ливневых стоков; химическое содержание его и пр.); k — консистенция
(содержание сухих веществ, состояние
влажности); то - напряжение сдвига; Т] — вязкость.
Однако если отказаться от постановки столь общей и сложной
задачи и иметь в виду только практическую ее сторону,то вопрос решается
проще, а именно путем экспериментальных наблюдений с последующим обобщением
их в виде расчетных графиков.
В основу предлагаемого графо-аналитического метода расчета
илопроводов положены следующие исходные условия:
1. Искомые
потери напора наиболее точно определяются экспериментальным путем. При этом
часть переменных величин (например, v и d) имеет те же значения, что и в
натуре, а фактически полученные величины потерь напора, зависящие от других
переменных (т; с; k; т<ь т)), целесообразно отнести к меньшему числу
заменяющих их переменных, но более четких и менее сложных для практического
определения.
2. Можно
освободиться от произвольного выбора расчетного значения переменных величин т
и с, принимая их -за единицу для всех осадков хозяйственно-бытовых сточных
вод. Это вовсе не означает, что состав и структура различных осадков мало
отличаются Друг от друга. Но если за единицу принять самые максимальные
потери напора из большой серии опытов с различными осадками
хозяйственно-'бытовых сточных вод, то мы получим надежные расчетные данные
для большинства осадков.
Следует отметить, что состав и структура осадков, с
которыми проводились опыты и различных городах, были весьма разнообразны,
начиная от мелких осадков Люблинской станции аэрации и кончая грубыми
осадками от дисковых сит в Ленинграде.
3. Молено
также условно выразить влияние переменных величин k\ т0; 1] для расчетного
режима через влажность осадков в процентах, от которой зависят консистенция и
вязкостная характеристика, а следовательно, и величина сопротивления. И хотя
само содержание воды не обусловливает полностью физико-механических свойств
осадка, тем не менее их фактическое влияние на сопротивление {через влажность
осадков) учитывается в расчетных графиках, построенных по экспериментальным
данным.
Следует также иметь в виду, что до настоящего времени при
изучении вязкостной характеристики осадков из-за сложности вопроса
наблюдается различный подход как в отношении методики определения, так и в
отношении величины самой вязкости. Учитывая это обстоятельство, а'также
сравнительно минимальное влияние разных осадков на величину вязкости (при
расчетном режиме движения), целесообразно для практических целей потери
напора при движении осадков, при прочих равных условиях, считать зависящими
от влажности.
Для определения влажности осадков существуют хорошо
известные способы, отличающиеся простотой и точностью.
4.
Пользуясь экспериментальными исследованиями, проведенными с трубами диаметром
150, 200, 250 и 300 мм,
можно аналитически или графо-аналитическим путем найти закономерность влияния
диаметра на величину сопротивления с целью получения расчетного графика для
нового, рядом стоящего диаметра. Такая попытка сделана нами для труб
диаметром 400 мм,
применение которых вызывается практической необходимостью на крупных очистных
станциях или для залповых перекачек осадков сточных вод.
В основу получения расчетного графика для илопровода
диаметром 400 мм
положены следующие принципы:
1.
Экспериментальные кривые показывают, что между потерей напора и расходом
существует определенная зависимость, которая для зоны расчетных скоростей
имеет вид:
h = bq\ где h — потеря напора; q — расход;'b и п —
коэффициенты, зависящие от влажности и диаметра.Уравнение, переписанное в
виде \gh^\gb-±n\gq,
представляет собой уравнение прямой в системе координат lg
h; lg q.
2. Анализ
опытных данных, нанесенных на логарифмическую сетку, подтверждает возможность
применения уравнений и позволяет сделать, в свою очередь, два вывода.
а) Для труб всех диаметров угол наклона прямой,
проведенной по точкам экспериментальных кривых, для осадков с одинаковой
влажностью является общим ( 1. 19), не зависящим от диаметра, но зависящими
от влажности: n=f (р), где р — влажность (при р = const и п=const).
На графике h = f(q), построенном для осадка с 97%-ной
влажностью (та логарифмической сетке), видно, что значения потерь напора для
труб d — 150, 200, 250 и 300
мм по экспериментальным данным практически совпадают с
прямыми в зоне расчетных скоростей. В сторону некоторого увеличения (от
экспериментальных точек) отклоняется прямая для трубы диаметром 300 мм, но это отклонение
увеличивает значения потерь по сравнению с опытными данными всего лишь на
5—7%.
б) Положение прямой h—f{q) для трубы диаметром 400 мм можно установить,
если знать расстояние от нее до оси ординат h. Определив графически эти
расстояния {ЬхЬф364) для диаметров 150—300 мм в любом сечении, устанавливаем,
что существует прямая пропорциональность между lg b и lg d
Это положение наглядно иллюстрируется логарифмическим
графиком, где на горизонтальной оси отложены диаметры, а на оси ординат
нанесены найденные расстояния Ь. Отрезок &5 и есть искомое расстояние для
диаметра 400 мм
при влажности осадка 97%. Аналогично были получены прямые с другими углами
наклона для осадков с влажностью от 98 до 94%.
Изложенный принцип позволил в некоторых случаях расширить
возможности расчета, ранее ограниченные пределами опытных данных. Так, для
труб диаметром 300 мм
получены дополнительные значения потерь напора для расходов от 100 до 150 л!сек. Уместно
отметить, что полученные методом графо-аналитического экстраполирования
данные хорошо согласуются с имеющимися экспериментальными величинами.
|