Пташкина-Гирина О.С.; Щирый В.Д. Гидравлика. Учебное пособие

Подождите немного. Документ загружается.

201

Диаметр

труб d, мм

150…300 350…450 500…900 >900

, не более

0,6 0,7 0,75 0,8

Сточные воды сильно загрязнены различными примесями.

Нерастворенная их часть может иметь как органическое, так и

неорганическое происхождение. Примеси органического проис-

хождения, обладающие малым удельным весом, хорошо транс-

портируются по канализационным сетям, а примеси неорганиче-

ского происхождения (песок, шлак, бой стекла и др.) транспорти-

руются лишь при весьма значительных скоростях. В связи с этим

расчетные скорости в канализационной сети должны назначаться

из условия транспортирования песка и других примесей неорга-

нического происхождения, содержащихся в сточной жидкости.

Наблюдениями установлено, что песок в канализационных

сетях может находиться в трех состояниях;

- в неподвижном в виде отложений с ровной поверхностью

на дне – при сравнительно малых скоростях потока;

- в подвижном в виде отложений гряд на дне – при более вы-

соких скоростях потока; перемещение отдельных песчинок имеет

скачкообразный характер; достигая вершины гряды, песчинки

скатываются в застойную зону; в результате постепенного запол-

нения застойной зоны песок медленно перемещается в направле-

нии движения потока;

- во взвешенном состоянии при полном отсутствии отло-

жений на дне – при значительных скоростях потока.

Скорость, соответствующая началу перемещения частиц и

образования гряд, называется размывающей.

Скорость, соответствующая полному взвешиванию загряз-

нений, называется самоочищающей (критической). Минималь-

ные расчетные скорости следует назначать не менее самоочи-

щающих скоростей. Для бытовой канализационной сети само-

очищающие скорости назначаются в зависимости от диаметра

труб:

202

Диаметр

труб

мм

150…250 300…400 450…500 600…800

900…1200

Самоочищаю

щая

скорость

0,7 0,8 0,9 1,0

1,18

Песок, содержащийся в сточной жидкости, транспортирует-

ся потоком в основном у дна труб, вызывая здесь истирание и

разрушение их поверхности. Разрушение поверхности труб тем

больше, чем больше скорость потока. По этой причине скорость

движения сточной жидкости в трубах следует ограничивать. В

соответствии со СНиП в металлических трубопроводах не реко-

мендуется допускать скорость более 8 м/с, в неметаллических –

более 4 м/с.

Минимальный уклон труб бытовой канализационной сети

можно определять по приближенной формуле:

i =

где d – внутренний диаметр труб, мм.

От глубины заложения трубопроводов существенно зависят

стоимость и срок строительства канализационной сети. В связи с

этим ее назначают, по возможности, минимальной с учетом сле-

дующих условий:

- предохранения сточных вод в трубах от замерзания;

- защиты труб от механического повреждения;

- возможности присоединения к уличной сети внутриквар-

тальных (дворовых) сетей.

Так как температура сточных вод не опускается ниже 7

даже в самое холодное время года, канализационные трубопро-

воды можно прокладывать на глубине, меньшей глубины про-

мерзания грунта. Наименьшую глубину заложения канализаци-

онных трубопроводов следует принимать на основании опыта

эксплуатации канализационных сетей в аналогичных условиях.

При отсутствии такого опыта наименьшую глубину заложения от

поверхности земли до лотка труб можно определять по формуле

еhh

пром

−

где h

пром

– глубина примерзания грунта;

- величина, равная 0,3 м

для труб диаметра до 500 мм и 0,5 м для труб больших диаметров.

203

Материалы, применяемые для устройства канализационных

сетей, должны быть прочными, водонепроницаемыми, устойчи-

выми против коррозии и истирания, гладкими (для уменьшения

сопротивлений, возникающих при движении жидкостей). Этим

требованиям в наибольшей мере отвечают керамические, бетон-

ные, железобетонные, асбестоцементные и винипластовые трубы.

Для напорных трубопроводов используют трубы чугунные,

стальные и асбестоцементные.

Для осмотра и прочистки канализационной сети на ней со-

оружают смотровые колодцы. Их подразделяют на линейные,

устраиваемые на прямолинейных участках сети через каждые

40…150 м по ее длине (чем больше диаметр труб, тем больше

расстояние между колодцами); поворотные, устраиваемые в мес-

тах изменения уклона канализационной линии и ее направления в

плане; узловые, устраиваемые в местах соединения линий, и кон-

трольные, устраиваемые в местах присоединения внутриквар-

тальных (дворовых) к уличным в пределах застройки кварталов.

В тех случаях, когда не удается осуществить отвод сточных

вод к очистным сооружениям самотеком, для их перекачки при-

меняют центробежные насосы специального назначения: земле-

сосы, торфонасосы, багерные, шламовые, фекальные и др., смон-

тированные в канализационных насосных станциях чаще всего

шахтного типа.

Напорные трубопроводы выполняют, как правило, в две ли-

нии из железобетонных или асбестоцементных труб. Скорость

движения стоков в них принимается около 1,5 м/с.

В процессе обработки сточных вод на очистных сооружени-

ях значительная часть нерастворенных загрязнений выпадает в

осадок влажностью 90,0…99,5%. Минеральная часть осадка со-

ставляет 25…35%, органическая 65…75%.

Для окисления органических веществ аэробными микроор-

ганизмами необходим кислород. Биохимическая потребность в

кислороде (БПК) выражается в мг/л или г/м

. БПК устанавливают

лабораторным путем. Обычно определяют биохимическую по-

требность в кислороде за 5 и 20 суток, обозначая ее соответст-

венно БПК

и БПК

204

У городских сточных вод БПК

обычно составляет

100…400 мг/л.

Для нормального хода процесса биохимической очистки на

очистных сооружениях активная реакция сточных вод (рН)

должна быть в пределах 6,5…8,5. Бытовые сточные воды обычно

имеют рН=7,2…7,6, т.е. слабощелочную реакцию.

Условия спуска сточных вод в водоемы определяются «Пра-

вилами охраны поверхностных вод от загрязнения сточными во-

дами». В соответствии с этими правилами различают водоемы

питьевые и культурно-бытового водопользования и водоемы, ис-

пользуемые для рыбохозяйственных целей.

Установлены следующие нормальные показатели качества

воды водоема.

Количество растворенного в воде водоема кислорода после

смешивания с ней сточных вод в любой период года не должно

быть ниже 4 мг/л.

Величина БПК

для водоемов первого вида водопользова-

ния не должна превышать 3 мг/л, для водоемов второго вида – 6

мг/л.

Содержание взвешенных веществ в воде водоема после

спуска в него вод не должно увеличиваться больше чем на 0,25

мг/л водоемов первого вида водопользования и на 0,75 мг/л для

водоемов второго вида водопользования.

Активная реакция воды водоема (рН) после смешивания с

ней сточных вод должна быть не ниже 6,5 и не выше 8,5.

Для воды водоемов установлены также нормированные по-

казатели по окраске, наличию ядовитых веществ, плавающих

примесей, возбудителей заболеваний, запахам и привкусам, ми-

неральному составу и температуре.

Обеззараживание (дезинфекция) сточных вод производится

с целью уничтожения болезнетворных бактерий. Оно предусмат-

ривается на станциях как с механической, так и с биологической

очисткой. Наибольшее распространение получила дезинфекция

сточных вод жидким хлором. Расчетная доза хлора на станциях

механической очистки принимается равной 15 г/м

, на станциях

полной биологической очистки – 5 г/м

, неполной – 10 г/м

205

Конструкция выпуска очищенных сточных вод должна

обеспечивать хорошее перемешивание сточных вод с водой водо-

ема, что позволяет лучше использовать самоочищающую способ-

ность последнего.

Выпуски бывают сосредоточенные, когда сточные воды вы-

пускаются через одно отверстие, и рассеивающие, когда имеется

несколько выпускных отверстий.

22. УЛОВИТЕЛИ НЕФТЕПРОДУКТОВ

Сельскохозяйственное производство связано с использова-

нием нефтепродуктов как при эксплуатации машин, так и при их

ремонте. При этом неизбежно образуются стоки с примесью неф-

тепродуктов, которые перед сбросом в канализационную сеть

должны быть предварительно очищены от последних. Одновре-

менно с загрязненной нефтепродуктами жидкой фракцией обра-

зуется и твердая, поэтому установки должны улавливать и те и

другие.

1 - подвод сточных вод; 2 - отвод сточных вод; 3 - распределительная

стенка; 4 - погруженная доска; 5 - желоба для сбора нефтепродуктов;

6 - твердая фракция

Рис.22.1 Схема нефтеуловителя

Пример конструктивного исполнения подобных устройств

представлен на рис. 22.1. Основными параметрами, определяю-

щими габариты этих устройств, являются величина горизонталь-

ной скорости сточной жидкости (V

гор

≤ 1 мм/с) и время пребыва-

ния ее в уловителе (5…10 мин).

206

ЛИТЕРАТУРА

1. Абрамов Е.И., Колесниченко К.А., Маслов В.Т. Элемен-

ты гидропривода: Справочник. Киев: Технiка, 1969. - 320 с.

2. Башта Т.М. Машиностроительная гидравлика: Справоч-

ное пособие. - М.: Машиностроение, 1963.

3. Васильченко В.А. Гидравлическое оборудование мо-

бильных машин: Справочник. М.: Машиностроение, 1983. - 301 с.

4. Гидравлика, гидромашины и гидропривод: Учебник для

машиностроительных вузов /Т.М.Башта, С.С. Руднев, Б.Б. Некра-

сов и др. – 2-е изд., перераб. М.: Машиностроение, 1982. - 423 с.

5. ГОСТ 17389-72 Насосы. Термины и определения.

6. ГОСТ 27854-88 Насосы динамические.

7. ГОСТ 2874-82 Вода питьевая. Гигиенические требования

и контроль за качеством.

8. Ерохин Н.С., Мисенев В.С., Ильин Н.И. Сельскохозяйст-

венная мелиорация и водоснабжение. М.: Колос, 1983.

9. Идельчик И.Е. Справочник по гидравлическим сопро-

тивлениям / Под ред. М.О. Штейнберга. 3-е изд., перераб. и доп.

М.: Машиностроение, 1992. - 672 с.

10. Карелин В.Я., Минаев А.В. Насосы и насосные станции.

М.: Стройиздат, 1986.

11. Лойцянский П.Г. Механика жидкости и газа. М.: Наука,

1970.

12. Лямаев Б.Ф. Гидроструйные насосы и установки. Л.:

Машиностроение, 1988.

13. СанПиН 2.1.4599-96 Питьевая вода. Гигиенические тре-

бования к качеству централизованных систем питьевого водо-

снабжения, контроль качества воды.

14. СНиП 2.04.02 – 84 Водоснабжение, наружные сети и со-

оружения.

15. Усаковский В.М. Водоснабжение и водоотведение в

сельском хозяйстве. М.: Колос, 2002. - 328 с.

16. Френкель Н.З. Гидравлика. М.-Л.: Госэнергоиздат 1956. -

456 с.

207

17. Хайкин С.Э. Физические основы механики. М.: Физмат-

издат, 1963.

18. Черкасский В.М. Насосы, вентиляторы, компрессоры.

М.: Энергоатомиздат, 1984.

19. Шлихтинг Г. Теория пограничного слоя. М.: Физматиз-

дат, 1974.

20. Штеренлихт Д.В. Гидравлика. М.: Энергоатомиздат,

1984.

21. Яковлев С.В., Карелин Я.А., Ласков Ю.М. и др. Водоот-

ведение и очистка сточных вод. М.: Стройиздат, 1996. - 592 с.

208

СОДЕРЖАНИЕ

Введение………………………………………………………….

Раздел 1. Гидравлика…………………………………………….

1. Силы, действующие в жидкости…………………………….. 7

2. Физические свойства жидкости………………………………

2.1.Плотность и удельный вес жидкости………………….…...

2.2.Сжимаемость жидкости……………………….…………….

2.3.Температурное расширение жидкости………………….….

2.4.Вязкость жидкости…………………………………………..

3. Гидростатика……………..……………………….………….. 15

3.1.Свойства гидростатического давления………...………….. 16

3.2.Дифференциальные уравнения равновесия жидкости

(уравнение Леонарда Эйлера)…………………………...……...

3.3.Основное уравнение гидростатики. Эпюры гидростатиче-

ского давления…………………………………………………...

3.4.Сила гидростатического давления на плоские поверхно-

сти……………………………………………………………….. 24

3.5.Сила гидростатического давления на криволинейные по-

верхности ……………………………………………………….. 26

3.6.Закон Архимеда. Основы теории плавания………………..

3.7.Гидростатические машины и механизмы………………….

4. Гидродинамика……………………………………………….

4.1.Основные понятия………………………………………….. 35

4.2.Уравнение неразрывности (оплошности)………………….

4.3.Уравнение Д. Бернулли для элементарной струйки иде-

альной жидкости. График уравнения Д.Бернулли…………….

4.4.Уравнение Д.Бернулли для элементарной струйки реаль-

ной жидкости. График уравнения Д.Бернулли………………...

4.5.Уравнение Д.Бернулли для потока реальной жидкости…. 45

5. Определение гидравлических потерь при движении жид-

кости……………………………………………………………...

5.1.Классификация потерь напора……………………………...

5.2.Основное уравнение равномерного движения…………….

5.3.Формулы для определения гидравлических потерь……… 48

5.4.Режимы движения жидкости. Критерий Рейнольдса…….. 50

209

5.5.Особенности ламинарного режима движения жидкости…

5.6.Особенности турбулентного режима движения жидкости.

5.7.Влияние режима движения жидкости и шероховатость на

величину коэффициента трения в трубах (график Никурадзе)

6. Гидравлический расчет трубопроводов……………………..

6.1.Классификация трубопроводов……………………………..

6.2.Расходная характеристика трубопроводов (модуль расхо-

да)…………………………………………………………………

6.3.Гидравлические характеристики трубопроводов………… 62

6.4.Равномерный путевой расход……………………………… 66

6.5.Гидравлический удар в трубопроводах…………………….

7. Истечение жидкости из отверстий и насадков……………...

7.1.Истечение жидкости из малого отверстия в тонкой стенке

7.2.Истечение жидкости через насадки………………………...

8. Гидравлическое моделирование……………………………...

8.1.Сущность моделирования………………………………….. 77

8.2.Основные законы гидродинамического подобия. Крите-

рий подобия Ньютона…………………………………………...

8.3.Критерий подобия Рейнольдса, Фруда, Эйлера. Вебера….

Раздел 2. Гидравлические машины……………………………..

9. Насосы ………………………………………………………...

9.1.Классификация насосов……………………………………..

9.2.Основные параметры насосов………………………………

9.2.1.Напор, развиваемый насосом……………………………..

9.2.2.Мощность и КПД насоса………………………………….

9.3.Область применения насосов……………………………….

10. Динамические насосы………………………………………..

10.1.Центробежные насосы……………………………………..

10.1.1.Схема устройства и принцип действия…………………

10.1.2.Основное уравнение центробежного насоса…………... 90

10.1.3.Подача центробежного насоса…………………………..

10.1.4.Теоретические характеристики центробежного насоса 95

10.1.5.Действительная характеристика центробежного насоса

10.1.6.Универсальные характеристики центробежного насоса

10.1.7.Процесс всасывания и явление кавитации в центро-

бежном насосе…………………………………………………... 99

210

10.1.8.Законы пропорциональности центробежного насоса….

102

10.1.9.Работа центробежного насоса на сеть…………………..

103

10.1.10.Регулирование работы центробежного насоса………..

104

10.1.11.Совместная работа центробежных насосов…………...

106

10.1.12.Центробежные насосы специального назначения…… 109

10.2.Насосы трения …………………………………………….. 112

10.2.1.Вихревые насосы…………………………………………

112

10.2.2.Струйные насосы…………………………………………

115

10.2.3.Воздушные насосы……………………………………….

118

10.2.4.Шнековые насосы………………………………………...

120

10.2.5.Дисковые насосы…………………………………………

121

10.2.6.Лабиринтные насосы……………………………………..

122

10.2.7.Вибрационные насосы…………………………………...

122

11. Объемные насосы…………………………………………….

124

11.1.Возвратно-поступательные насосы……………………….

124

11.2.Роторные насосы…………………………………………...

131

Раздел 3. Гидравлический привод……………………………... 138

12. Классификация……………………………………………….

138

13. Объемный гидроприводов…………………………………...

139

13.1.Функциональная схема…………………………………….

139

13.2.Принципиальная схема…………………………………….

141

13.3.Область применения объемных гидроприводов…………

143

13.4.Достоинства и недостатки объемных гидроприводов…...

144

13.5.Требования к рабочей жидкости…………………………. 146

13.6.Объемный гидропривод возвратно-поступательного

движения………………………………………………………… 147

13.7.Принцип расчета гидропривода…………………………...

149

13.8.Объемный гидропривод вращательного движения……... 151

13.9.Регулирование скорости гидропривода………………….. 153

13.9.1.Объемное регулирование……………………………….. 154

13.9.2.Дроссельное регулирование……………………………..

157

13.10.Следящий гидропривод………………………………….. 165

14. Гидролинии, гидроемкости, фильтры………………………

172

Раздел 4. Сельскохозяйственное водоснабжение……………...

175

15. Системы водоснабжения. Классификация. Слово о воде… 175

16. Водоснабжение из поверхностных источников……………

178