Расчет вакуумно-эжекционного аппарата

Вакуумно-эжекционный аппарат состоит из вакуумной камеры, обеспечивающей повышение величины pH путем мгновенного удаления свободной углекислоты и сероводорода, и прикрепленной к ней эжекционной камеры смешения. Внутри вакуумной камеры находится конически сходящийся насадок, переходящий в насадок Вентури. Расчет вакуумно-эжекционного аппарата сводится к определению глубины в вакуумной камере, размера насадка Вентури, производительности вакуумно-эжекционного аппарата, размеров вакуумной камеры и эжекционной камеры смешения рис. 2.

Рисунок 2 - Общая вид вакуумно-эжекционной камеры

Производительность вакуумно-эжекционного аппарата Q, м3/с, определяется по формуле

(5)

где

μкн, μнв - коэффициент расхода соответственно конически сходящегося насадка и насадка Вентури;

w - площадь поперечного сечения насадка Вентури, м2;

H - напор, м.

Для определения конической скорости истечения воды из обоих насадков v, м/с, используется формула

(6)

где

φкн, φнв - коэффициент скорости соответственно конически сходящегося насадка и насадка Вентури.

Напор воды перед насадком H, м, определяется по формуле

(7)

где

P - давление перед эжекционным аппаратом, принимаем P = 0,25МПа;

Pв - давление эжектируемого воздуха принимаем равным атмосферному, МПа.

Диаметр насадка Вентури d определяется в зависимости от исходного давления P, а его длина l = (3…4) d. Т.к. P = 0,25 МПа, d = 5 мм, l = 3 · 5 = 15 мм. Зная диаметр, определим площадь поперечного сечения насадка Вентури

(8)

Диаметр вакуумной камеры d1 определяется по соотношению в зависимости от давления P, требуемого значения глубины B и принятого d. Подбираем для P = 0,25 МПа, а соотношение площадей поперечного сечения насадка Вентури и вакуумной камеры w/w1 = 1: 16. Т.к. w = πd2/4 и w1 = πd12/4, то d1 = 4d = 4 · 5 = 20 мм. Длина вакуумной камеры определяется по формуле

(9)

где

w, w1 - площадь поперечного сечения соответственно вакуумногй камеры и насадка Вентури, м2;

k - коэффициент шероховатости: для пластмассы k = 1,2.

Количество эжекционных камер смещения Kст

(10)

где

[Fe2+], [CO2], [H2S], [O2] - концентрация в исходной воде соответственно двухвалентного железа, свободной углекислоты, сероводорода и кислоты и кислорода, мг/л.

Принимаем к расчету две камеры смешения.

Диаметр первой эжекционной камеры смешения dэi = di. Диаметр n-ой эжекционной камеры смешения принимается равным

(11)

где

dэ (n-1) - диаметр предыдущей камеры смешения, м;

βn - центральный угол раскрытия потока воды в n-ой камере смешения, град.

(12)

где

ΔPp - перепад рабочего давления, МПа.

(13)

где

Pэ (n-1) - рабочее давление в предыдущей камере смешения, МПа;

Pв - давление эжектируемого воздуха, принимаемое равным атмосферному, МПа.

Рабочее давление после камеры смешения

а в последней камере Pэ2 составляет 80% от Pэ1, т.е.

Длина каждой камеры смешения определяется в зависимости от их диаметра

(14)