Цель работы: приобретение навыков расчета напорного гидроциклона для очистки сточных вод.

Задание: рассчитать конструкцию напорного гидроциклона по индивидуальному варианту.

Исходные данные по индивидуальным вариантам представлены в таблице 1 .

 

 

Таблица 1 – Исходные данные

Номер варианта	Расход сточной воды Q, м3/ч	Давление на входе в гидроциклон Рпит, МПа	Крупность частиц δ, мкм
1	2,0	0,15	8 – 25
2	2,2	0,15	8 – 25
3	2,4	0,15	8 – 25
4	2,6	0,15	8 – 25
5	2,8	0,15	8 – 25
6	3,0	0,20	10 – 30
7	3,2	0,20	10 – 30
8	3,4	0,20	10 – 30
9	3,6	0,20	10 – 30
10	3,8	0,20	10 – 30
11	4,0	0,25	15 – 35
12	4,2	0,25	15 – 35
13	4,4	0,25	15 – 35
14	4,6	0,25	15 – 35
15	4,8	0,25	15 – 35
16	5,0	0,30	18 – 40
17	5,2	0,30	18 – 40
18	5,4	0,30	18 – 40
19	5,6	0,30	18 – 40
20	5,8	0,30	18 – 40
21	6,0	0,35	20 – 50
22	6,2	0,35	20 – 50
23	6,4	0,35	20 – 50
24	6,6	0,35	20 – 50
25	6,8	0,35	20 – 50
26	7,0	0,40	25 – 60
27	7,2	0,40	25 – 60
28	7,4	0,40	25 – 60
29	7,6	0,40	25 – 60
30	7,8	0,40	25 – 60
Для всех вариантов: 1) плотность частиц ρч = 2650 кг/м3; 2) плотность жидкости (воды)  ρ = 998 кг/м3 ; 3) динамическая вязкость жидкости (воды) μж = 1,005×10-3 Па×с.

 

 

 

Методика расчета

Напорный гидроциклон представляет собой аппарат, состоящий из цилиндрической и конической частей (рисунок 1).

Рисунок 1 –  Схема напорного гидроциклона

Сточная вода под давлением поступает по тангенциально рас­положенному вводу в верхнюю часть цилиндра и приобретает вращательное движение. Под действием центробежных сил твердые частицы перемещаются к стенкам аппарата и концентрируются во внешних слоях вращающегося потока. Затем они перемещаются по спиральной траектории вдоль стенок гидроциклона вниз к выходному патрубку. Очищенная вода удаляется через верхний патрубок.

Конструктивные размеры напорных гидроциклонов подбирают в зависимости от количества сточных вод, крупности задерживаемых частиц δ и их плотности.

Для выделения из сточных вод мелкодисперсных механических примесей и сгущения осадка рекомендуется применять напорные гидроциклоны, представленные в табл. 2:

 

Таблица 2 – Основные размеры

Технические параметры	Размеры основных узлов и деталей
	Тип гидроциклона
	ГН-25	ГН-40	ГН-60	ГН-80	ГН-100
Диаметр: цилиндрической части D, мм;   питающего патрубка dпит, мм;   сливного патрубка dсл, мм;   шламового патрубка dшл, мм	25     4, 6, 8     5, 8, 12     3, 4, 5	40     6, 8, 12     8, 12, 16     4, 5, 6	60     8, 12, 16     12, 16, 20     5, 6, 8	80     10, 12, 16, 20   16, 20, 32     6, 8, 10, 12	100     12, 16, 20, 25   20, 32, 40     8, 10, 12, 16
Угол конусности кони-ческой части α, град   Высота цилиндрической части Нц, мм   Объемная производи-тельность Qпит, м3/ч, при Р = 0,1 МПа   Граничная крупность разделения δгр, мкм	5, 10, 15     25, 50, 75, 100   0,3 – 1,1       2,3 – 64	5, 10, 15     40, 60, 80, 120, 160   0,6 – 2,2       2,3 – 84,9	5, 10, 15, 20   60, 120, 180, 240   1,1 – 3,7       3,4 – 92,9	5, 10, 15, 20   80, 160, 240, 320   1,8 – 6,4       4,3 – 103,0	10, 15, 20     100, 200, 300, 400   2,7 – 10,1       6,1 – 150

 

Для выбора типа гидроциклона, представленного в таблице 2, можно воспользоваться рекомендациями (таблица 3).

Таблица 3 – Типы гидроциклонов

Диаметр гидро-циклона D, мм	25	40	60	80	100	125
Крупность частиц δ, мкм (табл. 1)	8 – 25	10 – 30	15 – 35	18 – 40	20 – 50	25 – 60 25 – 60

Производительность напорного гидроциклона Q_пит, м³/ч, при выбранных геометрических размерах определяется по формуле:

,

(1)

 

где d_пит, d_сл – диаметры патрубков для подачи сточной и слива очищенной воды (табл. 2), мм;

ΔP – потери давления в гидроциклоне, ΔP = 0,1- 0,2 МПа.

g – ускорение свободного падения, g = 9,81 м/с².

Число гидроциклонов принимается в соответствии с n = Q/Q_пит , где Q – расход сточной воды (табл. 1).

Скорость осаждения (гидравлическую крупность) частиц w_o, мм/с, находят по упрощенной формуле:

,

(2)

где    D – диаметр цилиндрической части гидроциклона (табл. 2), м;

Q – Производительность гидроциклона (табл. 1), м³/с;

 k – Коэффициент, учитывающий влияние концентрации примесей и турбулентность потока; для агрегативно-устойчивых суспензий с небольшой концентрацией k = 0,04;

а – коэффициент, учитывающий затухание тангенциальной скорости, а = 0,45.

Расход шлама Q_шл , м³/ч, определяют по формуле:

,             (3)

где    d_пит – диаметр патрубка для подачи сточной воды (таблица 2), мм;

d_шл – диаметр патрубка для удаления шлама (таблица 2), мм;

d_сл – диаметр патрубка для слива очищенной воды (таблица 2), мм;

D – Диаметр цилиндрической части гидроциклона (таблица 2), мм;

Н_ц – высота цилиндрической части гидроциклона (таблица 2), м;

α – угол конусности конической части гидроциклона (таблица 2), град;

Р_пит – давление на входе в гидроциклон (таблица 1), МПа.

Содержание отчета

Отчет по практической работе должен содержать:

1) титульный лист;

2) задание с исходными данными;

3) схему аппарата;

4) расчет аппарата;

5) итоговую таблицу, содержащую конструктивные параметры;

6) письменные ответы на контрольные вопросы.

 

Контрольные вопросы:

1. Типы гидроциклонов.
2. Достоинства гидроциклонов.
3. Дайте понятия процессов коагуляции и флокуляции.