Напор, соответствующий атмосферному давлению в зависимости

от высоты местности над уровнем моря

Таблица 5.3

Высота над уровнем моря, м

P_O / g

Высота над уровнем моря, м

P_O / g

10,3

9,7

10,2

9,6

10,1

9,4

9,9

9,2

9,8

8,6

h – коэффициент использования вакуума, h = 0,8 – 0,9;

V_С – скорость движения воды в сифонной линии, м/с;

H_t= P_n/ g_n – напор, зависящий от температуры воды, соответствующий парциальному давлению насыщенного водяного пара P_n с удельным весом g_n (см. табл.5. 4 ).

Зависимость H_t от температуры воды в источнике

Таблица 5.4

Температура воды, °С05101520253035Напор, H_t, м0,060,8090,1250,1740,240,320,430,57

Если H_С > H_ТР, то устройство сифона намеченного профиля возможно. При H_С < H_ТР необходимо уменьшить отметку H₁ или вместо сифонных линий предусмотреть самотечные.

5.1.5. Решетки (см. рис. 5.3, 5.4, 5.5)

Решетки применяют для задержания крупных плавающих предметов при заборе воды из рек или других поверхностных источников.

При малой и средней производительности водозаборных сооружений, при II и III категории надежности водозаборов на водоприемных окнах обычно устанавливают съемные плоские решетки. Они состоят из металлической рамы, сваренной из стальных уголков или швеллера, с металлическими стержнями расположенными вертикально. Расстояния между стержнями обычно принимается равным 50 мм., а толщина стержня 10 мм. ( основные размеры решеток приведены в приложении 3 ). При больших размерах решеток по высоте применяют разъемные решетки (рис. 5.3).

На крупных водозаборах и на водозаборах I категории надежности обеспечения водоснабжения устанавливаются стационарные (неподвижные) решетки. Для их очистки используются специальные решеткоочистные машины (рис. 5.4).

При небольших глубинах водозабора с большим количеством водорослей, щепы и другого сора применяются плоские решетки с механической очисткой (рис. 5.5). Для облегчения очистки, а в некоторых случаях для самоочистки решеток, при относительно малых скоростях втекания в них, щетки устанавливаются под углом 120° - 135° к направлению движения воды.

Рис. 5.3 Решетка разъемна 1280х3000 мм

Рис. 5.4 Решеткоочистная машина

1 – направляющие движения; 2 – канаты для спуска и подъема; 3 – тельфер ( механизм для передвижения ковша по монорельсу); 4 – механизм подъема ковша; 5 – канат для закрытия и раскрытия ковша; 6 – ковш-грабли

При проектировании решеток с электрообогревом следует учитывать:

1. Чем больше опасность обмерзания решеток, тем меньше нужно принимать скорость течения воды через них.

2. Стержни решетки должны иметь минимальные размеры в поперечном сечении.

3. Расстояния между стержнями должны быть, возможно, большими.

Площадь решетки ( брутто ) рассчитывается по формуле согласно п. 5.95 СНиП [ 12 ]:

F_БР = 1,25q_Р k_СТ / V_ВТ , м²( 22 )

где 1,25 – коэффициент, учитывающий засорение отверстий или сжатия струи;

q_Р– расчетный расход одной секции, рассчитываемый по формуле 14, м³/с;

V_ВТ – скорость втекания в водоприемные отверстия, м/с, отнесенная к их сечению в свету, принимается согласно п. 5.94 СНиП [ 12 ], эта скорость должна быть меньше минимальной скорости движения воды в реке;

k_СТ – коэффициент, учитывающий стеснение отверстий стержнями решеток, принимаемый по формуле:

k_СТ = ( а + с )/а,

где а – расстояние между стержнями в свету, находящееся в пределах 50 – 100 мм;

с– толщина стержня, равная 8 – 20 мм.

По полученной площади подбирается количество решеток и стандартные размеры для перекрытия одного водоприемного окна. Далее определяется скорость втекания воды в водоприемное окно с учетом фактической площади решетки. Она не должна быть больше минимальной скорости движения воды в реке и удовлетворять требованиям п. 5.94 СНиП [ 12 ].

Потери напора в решетках принимаются на основании опытных данных 0,05 – 0,1 метра или рассчитываются по формуле проф. А. Р. Березинского:

S ^1,6 L b V_P²

h = k ––––– * ( 2,3 ––– + 2,4 ––– + 8 ) * –––– sina, м, ( 23 )

S +b b L 2g

где k – коэффициент, учитывающий форму поперечного сечения стержня решетки и равный:

0,504 – прямоугольный стержень

0,318 – прямоугольных стержней с закругленными входными кромками

0,182 - клинообразный стержень с закругленными кромками;

L V_P

S b

S – толщина стержня решетки, мм;

L – ширина стержня решетки в направлении потока воды, мм;

b – расстояние между стержнями, мм;

V_Р – скорость движения воды через решетку, м/с, рассчитывается по формуле 32;

a - угол наклона решетки к горизонтальной плоскости.

EMBED Microsoft Equation 3.0 , м, (24)

где k – коэффициент, учитывающий форму поперечного сечения стержня решетки и равный:

S – толщина стержня решетки, мм;

L – ширина стержня решетки в направлении потока воды, мм;

b – расстояние между стержнями, мм;

V_Р – скорость движения воды через решетку, м/с, рассчитывается по формуле 32;

a - угол наклона решетки к горизонтальной плоскости.

Для предупреждения обмерзания льдом существует несколько способов защиты стержней решеток:

1. Покрытие стержней решеток гидрофобным материалом (каменноугольной смолой, каучуком, эбонитом, деревом, резиной и т. п.), либо выполняют целиком из этого материала.

2. Обогрев решетки паром. Мощность тока, подаваемая на решетки, определяется по формуле:

N = W/860 , кВт, ( 25 )

где W – количество тепла, требуемое на обогрев решетки, рассчитывается по формуле:

W = 1000 * Q * D t, ккал/°С, ( 26 )

где Q – расчетный расход воды, м³/ч;

Dt – степень подогрева воды, °С, Dt = 0,02 – 0,04 °С;

860 – тепловой эквивалент.

Сила тока рассчитывается из условия:

J = V/R, А, ( 27 )

где V – напряжение, Вольт;

R – сопротивление решетки, Ом, рассчитываемое по формуле:

R = 0,8L/f, Ом ( 28 )

где L – общая длина стержней решеток секции (соединяемых последовательно), м;

f – поперечное сечение стержней, мм².

3. Подача тока на решетки (см. рис.5.6, 5.7)

Требуемая для обогрева стержней решетки мощность определяется по формуле:

N = 1,86 * 10^{– 3} * a * F_CT * Dt, кВт, ( 29 )

где F_CT – площадь обогреваемой поверхности стержней, м², рассчитывается:

F_CT = L * n * P_C , м², ( 30 )

L – длина стержня решетки, м;

Р_С – периметр сечения стержня, м;

n – число стержней в решетке;

Dt – степень подогрева воды, °С, Dt = 0,07 – 0,13 °С;

a – максимальный коэффициент теплоотдачи от стержней решетки к

воде, Вт/(м² * °С), рассчитываемый по формуле:

EMBED Microsoft Equation 3.0 , ( 31 )

где b – ширина стержня решетки, м;

d – диаметр лобовой части стержня решетки, м;

V_P– скорость движения воды в решетке, м/с, определяется:

V_P = Q / [H * ( A – nd )], м/с, (32 )

где Q – расход воды через решетку, м³/с;

Н – высота решетки, м.

А – ширина решетки, м.

Рис. 5.6 Решетка разъемная с электрообогревом (габаритные размеры 1480*4500. Вес 1245 кг)

1 – скоба для подъема; 2 – рама верхней части решетки из стальных уголков; 3 – деревянный брус;
4 – соединительный уголок;
5 – уголок для крепления ребер;
6, 7 и 9 – деревянные брусья, служащие для изоляции; 8 – рама нижней части решетки; 10 – удлиненные ребра для присоединения кабеля; 11 – ребра из полосовой стали

Рис. 5.7 Контактное устройство к решеткам (с электрообогревом)

а – контактное устройство: 1 – пара медных пластин с лужеными гнездами для кабелей; 2,3 – контактное устройство, соответственно для верхнего и нижнего ряда;
4 – подводящий кабель; 5, 6 – кабели от контактного устройства к верхнему и нижнему ряду; 7,8 – точки присоединения кабелей верхнего и нижнего ряда; 9 – промежуточное крепление; б – узел «А»: 7 – медная втулка; 8 – шпилька с гайками; 9 – гнезда для кабелей; 10 – деревянный брусок; 11 – шпильки

4. Подогрев воды в реке за счет сброса теплой воды ТЭЦ непосредственно выше водоприемных окон.

5. Применяют шугоотбойные запани в случаях, когда шуга идет только верхним слоем.

6. Устанавливают шугозадерживающие короба на береговых водоприемниках.

7. Осуществляют промывку решетки обратным потоком воды.

8. Устройство ковша в случае, когда шуга идет всем сечением реки.