TÍNH TOÁN CƠ KHÍ VÀ THỦY LỰC V.1.Tính toán cho bể điều hòa
V.1.3.Tính toán máy thổi khí
Áp suất cần thiết của quạt để thắng trở lực: Hm = h + H Trong đó:
h - Tổn thất đường ống
H - Độ sâu ngập nước của ống h2 = 2,3 m.
Trở lực trong đường ống: ∆P = ∆Pm + ∆Pc Với: ∆Pm – Trở lực ma sát ∆Pc – Trở lực cục bộ Trong đó: ∆Pm = λ × × ρ × [10]
∆Pc = ξ × ρ × [10]
• Tổn thất trên đường ống chính
Đường ống chính chạy dọc chiều rộng bể. Chọn chiều dài ống chính là 10m Ở 25oC: ρkk = 1,185 kg/m3 μkk = 18,5.10-6 N.s/m2 Re = = = 6,4.106 [10] λ = = 9 ×10-3 [10] Trở lực đường ống: ξ1 = 0,8 Sử dụng khuỷu 450, ξ2 = 0,5 2 van tiêu chuẩn, ξ3 = 4,1
ξ = ξ1 + ξ2 + ξ3 = 0,8 + 0,5×4 + 4,1×2 = 11
hchính = ( λ + ξ ) × ρ × = ( 9.10-3 + 11) × 1,185× = 750(N/m2) [10]
• Tổn thất trên ống nhánh
Tổng chiều dài của ống nhánh 3×7 = 21m
Re = = = 20.106 [10]
Trở lực đường ống: ξ1 = 0,8
Trở lực tại điểm giao nhau giữa ống chính và ống nhánh: ξ2 = 0,7 Trở lực tại mỗi lỗ thổi khí: ξ3 = 0,2
ξ = ξ1 + ξ2 + ξ3 = 0,8 + 3×0,7 + 25×3×0,2 = 17,9
hnhánh = ( λ + ξ ) × ρ × = ( 7,5.10-3 × + 17,9) × 1,185 × = 3194 (N/m2) [10] h = hchính + hnhánh = 750 + 3194 = 3944 (N/m2) = 0,04atm
H - Độ sâu ngập nước của ống H = 2,3 m. Hm = 0,23 + 0,04 = 0,27 atm
- Công suất của máy thổi khí:
Pm = (kW) [5]
Trong đó:
Pm - Công suất yêu cầu của máy nén khí, kW.
G - Trọng lượng của dòng không khí, kg/s G = 0,17 × 1,3 = 0,221 kg/s. R - Hằng số khí R = 8,314 kJ/kmoloK.
T - Nhiệt độ tuyệt đối của không khí đầu vào T = 273 + 25 = 298 oK.
p1 - Áp suất tuyệt đối của không khí đầu vào, p1 = 1 atm.
n = = 0,283 ( K = 1,395 đối với không khí). [5] 29,7- Hệ số chuyển đổi.
E - Hiệu suất của máy, lấy e = 0,8
Pm = = 5,8 kW
Bảng V.1.Tính toán thủy lực cho bể Aeroten
STT Đơn vị Giá trị
1. Công suất bơm 2. Công suất máy nén khí 3. Đường kính ống dẫn nước kW kW mm 3 27 150 V.2. Tính toán cánh khuấy V.2.1. Bể phản ứng
Lựa chọn khuấy trộn cơ khí: Thời gian ngắn, điều chỉnh được cường độ khuấy trộn, tiết kiệm vật liệu xây dựng
Chọn cánh khuấy cơ khí chân vịt loại 3 cánh, khoảng cách từ đầu cánh khuấy đến tâm trục quay R = 0,15m
Năng lượng cần thiết:
N = 51.CD.fck.v3 (W) [5] Trong đó:
fck – diện tích hữu ích bản cánh
v =
n – số vòng quay của trục cánh khuấy, chọn n = 200 vòng/phút
CD – hệ số sức cản của nước phụ thuộc chiều dài và chiều rộng cánh khuấy
Bảng V.2.Sự phụ thuộc của hệ số CD vào tỷ số l/b [5]
l/b 5 20 21
CD 1,2 1,5 1,9
Chọn: l = 0,3m; l/b = 5 Chiều rộng bản cánh
b = l/5 = 0,3/5 = 0,06m Tổng diện tích hữu ích cánh khuấy:
fck = 3×0,3×0,06 = 0,054 m2
Xét tỷ lệ:
= = 2,4% < 15% → Thỏa mãn điều kiện
v = = 3,14 m/s
N = 51×1,2×0,054×3,143 = 102 (W)
Thực tế công suất thường gấp 1,5 lần:
Ntt = 102 × 1,5 = 153 W