Расчет водоприемных отверстий

К водоприемным отверстиям в данном дипломном проекте относятся входные окна с решет­ками оголовка, вихревые камеры ого­ловка, водоприемные фильтры в водоприемнике комбинированного типа.

Определение площади входных окон

Площадь входных окон Ω_бр, м², определена по формуле:

(м²), (3)

где 1,25 – коэффициент, учитывающий засорение отверстий;

– расчетный расход одной секции, м³/с;

К_ст – коэффициент, учитывающий стеснение отверстий стержнями

решеток, который определён по формуле:

(4)

где а_ст – толщина стержней, 6-10 мм;

с_ст – расстояние между стержнями решетки в свету, в труднодоступных

отверстиях 100 мм;

V_вт – скорость втекания в водоприемные отверстия, м/с, так как скорость течения воды в реке 0,43 >0,4 м/с, следовательно скорость втекания в решетки с учетом рыбозащиты 0,25 м/с, согласно [1, п. 5.94].

Так как решетки находятся на затопленном оголовке, то они труднодоступны в любое время года, поэтому для обеспечения надёжности приняты а_ст=10 мм и расстояние между стержнями с_ст=100 мм.

(м²).

По данным [6, приложение А] и с учетом вычисленной площади принята одна решетка 1500х2000 площадью живого сечения 2,58 м², L = 1620 мм, Н = 2104 мм, масса решетки 305 кг.

По площади типовой решётки определена фактическая скорость втекания воды во входные окна, м/с:

(м/с), (5)

(м/с).

Определение площади фильтра

Площадь водоприемного фильтра определена по формуле (3) при значении:

(6)

где Р_ф – пористость фильтра, принимаемая для гравийно-щебеночном

фильтров 0,3 – 0,5, в дипломной проекте принята равной 0,4.

(м²).

Где V_вт^ф = 0,05 м/с– скорость втекания воды в фильтрующие секции.

Использование фильтрующих устройств исключает необходимость применения других рыбозащитных устройств, как наиболее совершенное.

Размеры водоприемного фильтра с учетом глубины в выбранном месте его расположения: 7,64 х 2,6 х 2 м (L x H x B).

Вихревые камеры

Водоприемники с вихревыми камерами обеспечивают равномерность входа воды в приемные окна. Их применение предотвращает захват рыбы и снижает входные скорости до 0,03-0,1 м/с.

Площадь входной щели ω_щ , м², в трубчатой вихревой камере и вихревом патрубке определена по формуле:

(7)

где q_р – расход, проходящий через одну камеру или патрубок, м³/с;

V_с – скорость в самотечном водоводе, м/с.

При расходе 318 л/с принят диаметр самотечных водоводов 600 мм и, руководствуясь [1, таблица 14] и [5], принята скорость V_с = 1,07 м/с.

.

Наибольший диаметр в конце трубчатой вихревой камеры, м, определён по формуле:

(8)

где V_max – максимальная скорость течения в конце камеры, принята меньше скорости в примыкающем к ней самотечном трубопроводе, в пределах 0,75-1,00 м/с, в дипломном проекте принята равной 1,00 м/с.

.

Наибольший диаметр в конце трубчатой вихревой камеры принят равным 600 мм.

Диаметр торцевого сечения назначен из условия D_о 0,6D_max:

.

Диаметр торцевого сечения принят равным 400 мм.

Длина камеры L_к назначена из условия L_к = (6-10) · D_max = 10 ∙ 0,6 = 6 м.

Для вихревой камеры принята непрерывная щель.

Длина непрерывной щели равна длине вихревой камеры за вычетом перехода:

(9)

где - длина перехода.

.

Ширина щели определена по формуле:

(10)

Выбор и расчет сеток

В соответствии с [1, п.5.105] выбран плоский тип сеток, поскольку со средними условиями забора воды боремся использованием комбинированного оголовка усовершенствованного типа.

Площадь сеток , м² определена по формуле (4), где:

, (9)

размер ячейки принят равным 3,5 мм,

толщина проволоки - - 1мм.

и м/с – скорость в отверстиях сетки, принятая на основании [1, п. 5.106].

Значит площадь сетки , м² , по формуле (4) составит:

(м²).

Типовая плоская съемная сетка подобрана по [2, приложение Б]: наружные размеры 930х1130мм (Н), из проволоки d = 1 мм с размерами ячейки 3,5х3,5мм.

Промывка и удаление загрязнений с плоских сеток осуществляются вручную в служебном павильоне над водоприемным колодцем.

Расчет самотечных линий

Самотечные линии соединяют водоприемник с береговым колодцем. Число самотечных линий – 4.

Глубина, достаточная для размещения водоприёмных отверстий с учётом требований [1, п. 5.96], определена по формуле:

Н = Н_с + 0,2 + 0,5 (м), (10)

Где Н_с – высота сороудерживающей решётки, м;

0,2 – расстояние от нижней кромки льда, м;

0,5 – требуемое расстояние от дна водоёма, м;

Н = 2,104 + 0,2 + 0,5 = 2,804 м (для зимнего периода)

Н = 2,104 + 0,5 + 0,2 = 2,804 м (для летнего периода)

Отметка дна в месте установки оголовков определена по формуле:

Z = Z_МУВ – Н (м), (11)

Где Z_МУВ – отметка минимального уровня воды в реке, м;

Н – глубина размещения водоприёмных отверстий, м;

Z = 24,6 – 2,804 = 21,796 м (для зимнего периода)

Z = 23,1 – 2,804 = 20,296 м (для летнего периода)

Выбрана самая низкая отметка, характерная для летнего периода.

Длина самотечных линий, то есть расстояние между оголовком и береговым колодцем, составляет 72 м.

Диаметр самотечных линий определён гидравлическим путем при нормальном режиме работы водозабора по скоростям, определённым в соответствии с [1, таблица 14] и [5]:

Q_р = 318 л/с, D = 600 мм, V_с = 1,07 м/с.

Произведена проверка скорости в самотечных водоводах на незаиляемость транспортируемыми по трубе мелкими наносами:

(12)

где V_кр – скорость, при которой происходит выпадение частиц на дно, м/с;

ρ – мутность воды, кг/м³;

ω – средневзвешенная гидравлическая крупность, м/с;

D – диаметр самотечных водоводов, м.

1,07 > 0,817 м/с – условие выполняется, диаметр выбран верно.

Для промывки самотечных линий принята обратная промывка, так как её рекомендуется применять при диаметре 600 мм и менее. Обратная промывка обеспечивается пропуском расчетного расхода по одной трубе.

Определена скорость промывки V_пр, м/с, для размыва отложений в трубах по формуле:

(13)

где d – средневзвешенный диаметр частиц промываемых наносов, м;

D – диаметр трубопровода, м.

Так как V_с > V_пр, следовательно промывка самотечных линий не требуется.

Для промывки решёток оголовка принята импульсная промывка, так как она наиболее эффективна при борьбе с загрязнениями на решётке.

Для промывки фильтров также примем импульсную промывку в связи с её высокой эффективностью.