Тонкошаровий флокулятор

Реферат: Тонкошаровий флокулятор включає циліндричний корпус, циліндричну камеру флокуляції, пристрій для підведення води в камеру флокуляції, пристрій для відведення освітленої води, тонкошарові модулі. Тонкошарові модулі стикаються серединами внутрішніх похилих ребер. Камера флокуляції обладнана знизу діафрагмою у вигляді зрізаного конуса, оберненого меншою основою вниз. Горизонтальна перегородка, що перекриває проміжки між модулями, розташована на рівні верхніх основ модулів. UA 80746 U (12) UA 80746 U UA 80746 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 Об'єкт, що заявляється, належить до пристроїв для очищення стічних вод та може бути використаний в металургії, гірничорудній промисловості, машинобудуванні, комунальному господарстві та в інших галузях. Відомий апарат для освітлення рідини, що містить циліндричний корпус, циліндричну камеру флокуляції, коаксіально розташовану в корпусі, пристрій для підведення води в камеру флокуляції, пристрій для відведення освітленої води та тонкошарові модулі. Тонкошарові модулі встановлені у просторі між корпусом і камерою флокуляції та виконані у вигляді похилих пластин, які розташовані віялово від центру корпусу до периферії (патент Російської Федерації № 2234357, МПК B01D 21/08, опубл. 20.08.2004). У об'єкта, що заявляється, і аналога співпадають такі суттєві ознаки. Обидва пристрої містять циліндричний корпус, циліндричну камеру флокуляції, коаксіально розташовану в корпусі, пристрій для підведення води в камеру флокуляції, пристрій для відведення освітленої води та тонкошарові модулі. Аналіз технічних властивостей такого апарату, обумовлених його ознаками, показує, що одержанню очікуваного технічного результату при використанні аналога перешкоджають такі причини. Віялове розташування пластин тонкошарових модулів обумовлює зменшення відстані між пластинами від периферії до стінки камери флокуляції, що, в свою чергу, призводить до зменшення площі відстоювання та збільшенню нерівномірності розподілу води за поперечним перерізом зони відстоювання. Пояснення щодо віялового розташування пластин тонкошарових модулів за аналогом наведені на кресленнях, де зображено: - на фіг. 1 - фрагмент розміщення тонкошарових модулів за аналогом, вигляд у плані; - на фіг. 2 - вигляд за I-І на фіг. 1; - на фіг. 3 - вигляд за ІІ-ІІ на фіг. 1. Простір між двома суміжними пластинами, з яких утворені тонкошарові осаджувальні модулі, по суті являє собою міні-відстійник з площею відстоювання, яка дорівнює площі проекції пластини на горизонтальну площину. Якщо площа проекції f, а кількість пластин n, то загальна площа відстоювання F визначається за формулою: F  f  n . У свою чергу: (1) f  fіст  cos   L o  Bo  cos  , 2 де f - площа проекції пластини на горизонтальну площину, м ; 2 fіст - істинна площа пластини, м ; B o - ширина пластини (фіг. 1), м; L o - довжина пластини (фіг. 2), м;  - кут нахилу пластини до горизонтальної площини (фіг. 2). Якщо з конструктивних чи інших технологічних міркувань прийняти, що мінімально допустима відстань між пластинами повинна дорівнювати dmin , то відстань dв між пластинами біля стінки камери флокуляції необхідно вибрати такою ж ( dв  dmin ). При цьому відстань dзов н між пластинами біля зовнішньої стінки корпусу апарата при їхньому віяловому розміщенні визначається за формулою: d R d R (2) dзов н  в зов н  min зов н , Rк Rк де dзов н - відстань між пластинами біля зовнішньої стінки корпусу при їхньому віяловому розміщенні (фіг. 2), м; R зов н - радіус корпусу апарату, м; R к - радіус камери флокуляції, м; dв - відстань між пластинами біля стінки камери флокуляції при їхньому віяловому розміщенні, м. Середня відстань між пластинами ( dср ) при їхньому віяловому розміщенні визначається за формулою: dср  0,5  dв  dзов н  . (3) Звідси видно, що середня відстань між пластинами при їхньому віяловому розміщенні більше мінімально допустимої. Це означає, що на заданій площі зони відстоювання Fв ід (для 50   2 аналога Fв ід    R 2 н  R к , простір між стінкою камери флокуляції та стінкою корпусу зов апарата) можна розмістити меншу кількість пластин, ніж у тому випадку, якщо б відстань між 1 UA 80746 U 5 ними була б однаковою та рівною dmin dmin  dв  dзов н  . Отже площа відстоювання буде меншою, порівняно з таким розташуванням пластин, при якому відстань між ними в будь-якій точці була б однаковою та рівною dmin . Крім того, при віяловому розташуванні пластин виникає нерівномірність розподілу потоків води в проміжках між пластинами (фіг. 2, фіг. 3). Витрата, при якій у відстійнику відбувається затримання всіх частинок, що мають гідравлічну крупність u, може бути визначена за формулою: Qв іял  Qпар  K , 3 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 де Qв іял - витрата води при віяловому розташуванні пластин, м /год.; Qпар - витрата води при паралельному розташуванні пластин та відстані між ними d  dmin 3 м /год.; K - коефіцієнт зменшення витрати (K < 1). Розрахунки показують, що якщо Rк  0,7Rзов н , то K  0,63 , а Qв іял  0,63Qпар , звідси при Rк / Rзовн  0,7 величина K буде ще меншою. Таким чином, при віяловому розташуванні пластин витрата, яка визначається виходячи з умов затримання частинок заданої гідравлічної крупності, буде значно нижчою в порівнянні з витратою води при паралельному розташуванні пластин. Найбільш близьким за сукупністю ознак до об'єкта, що заявляється, є обраний як прототип тонкошаровий відстійник, що містить циліндричний корпус, циліндричну камеру флокуляції, коаксіально розташовану в корпусі, пристрій для підведення води в камеру флокуляції, пристрій для відведення освітленої води та розташовані всередині корпусу тонкошарові модулі. Кожен модуль являє собою блок з паралельних прямокутних пластин, розташованих одна від одної на певній відстані з утворенням осаджувальних комірок. При цьому пластини об'єднані таким чином, що блок має форму похилого паралелепіпеда, основами якого служать прямокутники, дві бічні грані - прямокутники, а дві грані - паралелограми. Причому дві протилежні грані (паралелограми) розташовані перпендикулярно до основи (тобто лежать у вертикальних площинах), а дві інші протилежні грані (прямокутники) розташовані похило до основи. Осі осаджувальних комірок паралельні вертикальним граням. При цьому модулі розташовані так, що їхні вертикальні грані перпендикулярні до горизонтальної прямої, яка з'єднує вісь корпусу з центром вертикальної грані, а самі модулі стикаються один з одним нижніми внутрішніми кутами, а проміжки між тонкошаровими модулями перекриті горизонтальною перегородкою, розташованою на рівні нижньої основи модулів (А.с. № 1101262, МПК B01D 21/00, опубл. 07.07.1984). У об'єкта, що заявляється, і прототипу співпадають такі суттєві ознаки. Обидва пристрої містять циліндричний корпус, циліндричну камеру флокуляції, коаксіально розташовану в корпусі, пристрій для підведення води в камеру флокуляції, пристрій для відведення освітленої води, тонкошарові модулі та горизонтальну перегородку, що перекриває проміжки між модулями. В обох апаратах тонкошарові модулі виконані у вигляді похилих паралелепіпедів з прямокутними основами, двома бічними гранями, розташованими вертикально, і двома бічними гранями, розташованими похило, причому вертикальні грані розташовані перпендикулярно до горизонтальної прямої, яка з'єднує вісь відстійника з центром вертикальної грані. Аналіз технічних властивостей прототипу, обумовлених його ознаками, показує, що одержанню очікуваного технічного результату при використанні прототипу перешкоджають такі причини. Заявлене в прототипі розміщення тонкошарових модулів не дозволяє забезпечити достатньо щільне заповнення простору між циліндричною стінкою корпусу та центральною циліндричною камерою флокуляції. Це призводить до зменшення площі, яку займають модулі, і тим самим обумовлює недостатньо високу ефективність очищення води і продуктивність. Крім того, при фіксованій ширині модулів, що визначається розмірами готових стандартних пластин, які використовуються при виготовленні модулів, останні розташовуються на певній відстані від центру відстійника, і це визначає розмір камери флокуляції. До недоліків прототипу можна віднести його недостатню продуктивність та ефективність очищення води, недостатню площу відстоювання, невеликий об'єм та низький коефіцієнт використання об'єму камери флокуляції, а також складність обслуговування та експлуатації прототипу в цілому. У прототипі камера флокуляції, вода з якої виходить знизу, повністю відкрита в нижній частині, що, в свою чергу, призводить до значного скорочення часу перебування води в приймальній камері прототипу, тобто до скорочення тривалості періоду флокуляції. Прорізи між тонкошаровими модулями (між тонкошаровими модулями і стінкою корпусу, між тонкошаровими модулями і стінкою камери флокуляції) перекриті горизонтальною 2 UA 80746 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 перегородкою, розташованою на рівні нижньої основи модулів. Це призводить до того, що між модулями, стінкою корпусу і стінкою камери флокуляції утворюються кишені, які поступово заповнюються осадом, видалення якого є вельми трудомісткою операцією, пов'язаною з обов'язковою зупинкою та спорожненням відстійника за прототипом. Маса накопиченого осаду може в кінцевому підсумку в кілька разів перевищити масу тонкошарових модулів, що зумовлює необхідність невиправданого збільшення міцності конструкцій для утримування модулів в прототипі або ж призведе до обвалення модулів. Пояснення щодо розташування в прототипі тонкошарових модулів, які стикаються один з одним нижніми внутрішніми кутами, наведені на кресленнях, де зображено: - на фіг. 4 - розміщення модулів при їхньому стиканні нижніми внутрішніми кутами за прототипом, вид у плані; - на фіг. 5 - аксонометричне зображення фрагмента розміщення тонкошарових модулів за прототипом. В основу об'єкта, що заявляється, поставлено задачу створити такий тонкошаровий флокулятор, в якому удосконалення шляхом введення нового взаємного розташування конструктивних елементів дозволять при використанні об'єкта, що заявляється, забезпечити досягнення технічного результату, який полягає у підвищенні продуктивності та ефективності очищення води за рахунок збільшення площі відстоювання, збільшення об'єму та коефіцієнта використання об'єму камери флокуляції, а також у спрощенні обслуговування та експлуатації тонкошарового флокулятора в цілому. Поставлена задача вирішується за рахунок того, що в тонкошаровому флокуляторі, що містить циліндричний корпус, циліндричну камеру флокуляції, пристрій для підведення води в камеру флокуляції, пристрій для відведення освітленої води, тонкошарові модулі у вигляді похилих паралелепіпедів з прямокутними основами, двома бічними гранями, розташованими вертикально, і двома бічними гранями, розташованими похило, причому вертикальні грані розташовані перпендикулярно до горизонтальної прямої, що з'єднує вісь корпусу з центром вертикальної грані, та горизонтальну перегородку, що перекриває прорізи між модулями, згідно з технічним рішенням, що заявляється, тонкошарові модулі стикаються серединами внутрішніх похилих ребер, камера флокуляції обладнана знизу діафрагмою у вигляді зрізаного конуса, оберненого меншою основою вниз, а горизонтальна перегородка, що перекриває прорізи між модулями, розташована на рівні верхніх основ модулів. В окремих випадках виготовлення в об'єкті, що заявляється, тонкошарові модулі можуть бути виконані з пластин, покладених одна на одну, при цьому пластини обладнані, щонайменше, двома ребрами, кожне з яких виконане у вигляді малих пластинок довжиною L і шириною d, причому малі пластинки розміщені перпендикулярно до площини пластини і розташовані на пластині паралельно одна до одної на відстані b. У цьому випадку при укладанні пластин одна на одну за рахунок наявності ребер пластини знаходяться на відстані d. При цьому пластини укладені одна на одну таким чином, що довгі боки ребер нахилені до горизонтальної площини. При використанні об'єкта, що заявляється, забезпечується досягнення технічного результату, який полягає у підвищенні продуктивності та ефективності очищення води за рахунок збільшення площі відстоювання, збільшення об'єму та коефіцієнта використання об'єму камери флокуляції, а також у спрощенні обслуговування та експлуатації тонкошарового флокулятора в цілому. Розміщення тонкошарових модулів в просторі між циліндричною стінкою корпусу та центральною циліндричною камерою флокуляції таким чином, щоб стикання суміжних модулів припадало на середину їхніх внутрішніх похилих ребер, дозволяє забезпечити найбільш оптимальне розміщення модулів при більш щільному заповненні цього простору модулями, збільшити площу, яку займають модулі, та збільшити площу відстоювання, що, в свою чергу, сприяє підвищенню ефективності очищення води та збільшенню продуктивності флокулятора за винаходом. Обладнання камери флокуляції знизу діафрагмою у вигляді зрізаного конуса, оберненого меншою основою вниз, забезпечує збільшення корисного об'єму камери флокуляції, а також забезпечує підвищення продуктивності та ефективності очищення води, спрощення обслуговування та експлуатації тонкошарового флокулятора за винаходом в цілому. В разі відсутності діафрагми потік води, що надходить у камеру флокуляції через тангенціальні впуски, розташовані у верхній частині камери флокуляції (пристрій для підведення води в камеру флокуляції), рухається переважно уздовж стінок у просторі, об'єм якого складає 10-15 % від об'єму камери флокуляції. При наявності ж діафрагми потік води, що надходить у камеру 3 UA 80746 U флокуляції через тангенціальні впуски, розташовані у верхній частині камери, рухається у просторі, об'єм якого дорівнює Vкорисн : d2   hк , 4 3 - корисний об'єм камери флокуляції, м ; Vкорисн  Vпов н  де Vкорисн 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 3 Vпов н - повний об'єм камери флокуляції, м ; d  - діаметр отвору в діафрагмі, м; h к - висота камери флокуляції, м. Оскільки зазвичай d  Dк , де Dк - діаметр камери флокуляції, то Vкорисн  0,7Vпов н , тобто значно більше, ніж за відсутності діафрагми. Розміщення горизонтальної перегородки, що перекриває проміжки між модулями (між тонкошаровими модулями і стінкою корпусу, між тонкошаровими модулями і стінкою камери флокуляції), на рівні верхніх основ модулів дозволяє конструктивно просто забезпечити спрощення і полегшення процесу видалення осаду, що накопичився на перегородці, здійснення якого стає можливим лише при частковому спорожненні тонкошарового флокулятора, що заявляється, до рівня води нижче верхніх основ тонкошарових модулів, шляхом, наприклад, змивання осаду водою зі шланга в канали тонкошарових модулів. Виконання тонкошарових модулів з пластин, укладених одна на одну, обладнання пластин, щонайменше, двома ребрами, кожне з яких виконане у вигляді малих пластинок довжиною L і шириною d, розміщення цих малих пластинок перпендикулярно до площини пластини та їхнє розташування на пластині паралельно одна до одної на відстані b дозволяє конструктивно просто забезпечити утворення рівновеликих по висоті та ширині каналів для течії води в тонкошаровому модулі, рівномірність розподілу потоків води, а також дозволяє підвищити продуктивність та ефективність очищення води, спростити обслуговування та експлуатацію тонкошарового флокулятора в цілому. Суть об'єкта, що заявляється, пояснюється кресленнями, на яких зображено: - на фіг. 6 - вертикальний переріз тонкошарового флокулятора, що заявляється; - на фіг. 7 - розміщення модулів при їхньому стиканні серединами внутрішніх похилих бічних ребер, вигляд у плані; - на фіг. 8 - аксонометричне зображення фрагмента розміщення тонкошарових модулів в корпусі; - на фіг. 9 - фрагмент розміщення тонкошарових модулів у стінки корпуса, вигляд у плані; - на фіг. 10 - вертикальний переріз тонкошарового модуля за III-ІІІ на фіг. 9. На кресленнях проставлені такі позначення: 1 - корпус; 2 - камера флокуляції 3 - трубопровід для підведення води, 4 - водозбірний лоток; 5 - тонкошаровий модуль; 6 - скребковий механізм; 7 - патрубок для видалення осаду, 8 - перегородка, 9 - діафрагма, 10 - пластини тонкошарових модулів, 11 - канали в тонкошарових модулях, 12 - малі пластинки (ребра) в тонкошарових модулях. Тонкошаровий флокулятор, що заявляється, складається з циліндричного корпусу 1, центральної циліндричної камери флокуляції 2, розміщеної коаксіально в корпусі 1, трубопроводів для підведення забрудненої води 3 (пристрій для підведення води в камеру флокуляції), водозбірного лотка 4 (пристрій для відведення освітленої води), тонкошарових модулів 5, розміщених у просторі між корпусом 1 і камерою флокуляції 2 та встановлених, наприклад, на опорах (не показано), скребкового механізму 6 з приводним валом та центрального патрубка 7 для видалення осаду, розташованого в нижній частині конічного днища корпусу 1 (фіг. 6). Корпус 1 обладнаний щонайменше двома трубопроводами 3 для підведення забрудненої води на очистку, які розміщені у верхній частині корпусу 1 та входять в камеру флокуляції 2 тангенціально. Проміжки між верхніми основами тонкошарових модулів 5, між верхніми основами тонкошарових модулів 5 і стінкою корпусу 1 та між верхніми основами тонкошарових 4 UA 80746 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 модулів 5 і стінкою камери флокуляції 2 перекриті горизонтальною перегородкою 8, яка розташована на рівні верхніх основ тонкошарових модулів 5 та запобігає витоку води повз тонкошарові модулі 5. Камера флокуляції 2 виконана у вигляді циліндра з діафрагмою 9, встановленою в його нижній частині та виконаною у вигляді зрізаного конуса, оберненого меншою основою вниз. Тонкошарові модулі 5 являють собою блоки, зібрані з, наприклад, прямокутних пластин 10, які розташовані паралельно та укладені одна на одну. Пластини об'єднані таким чином, що тонкошаровий модуль 5 має форму похилого паралелепіпеда (фіг. 10) з основами у вигляді прямокутних паралелограмів, двома похилими боковими гранями, виконаними у вигляді прямокутних паралелограмів і розміщеними до горизонтальної площини основ похилого паралелепіпеда, наприклад, під кутом   55  60  , а також двома вертикальними гранями, виконаними у вигляді паралелограмів з кутом, наприклад,   55  60  , та розміщеними перпендикулярно до горизонтальної площини основ похилого паралелепіпеда (фіг. 8, 9). Пластини 10 укладені одна на одну з нахилом, наприклад,   55  60  , та створюють систему похилих каналів 11, які утворені суміжними пластинами 10 і утворюють з горизонтальною площиною кут   55  60  . Пластини обладнані, наприклад, двома ребрами, кожне з яких виконане у вигляді малих пластинок 12 довжиною L і шириною d (фіг. 10), причому малі пластинки 12 розміщені перпендикулярно до площини пластини 10 та розташовані на пластині 10 паралельно одна до одної на відстані b. У цьому випадку при укладанні пластин одна на одну за рахунок наявності ребер пластини знаходяться на відстані d. При цьому пластини укладені одна на одну таким чином, що довгі боки ребер нахилені до горизонтальної площини. Зокрема, при використанні пластин з ребрами ширина кожного каналу дорівнює b, висота d, а довжина - L (фіг. 10). Кожен канал за своєю технічною суттю являє собою похилий міні-відстійник, утворений двома суміжними паралельними похилими пластинами 10, розташованими одна над одною, причому нижня пластина виконує роль дна каналу, а загальна площа відстоювання визначається формулою: n  a  B  cos   L F d / sin  2 де F - загальна площа відстоювання, м ; n - кількість тонкошарових модулів; a - довжина основи тонкошарового модуля (фіг. 10), м; B - ширина пластини (тонкошарового модуля) (фіг. 9), м; L - довжина пластини (фіг. 10), м; d - відстань між пластинами, з яких складається модуль (фіг. 10), м; d / sin  - відстань між пластинами по вертикалі, м.  - кут нахилу пластин до горизонтальної площини,   55  60  . Тонкошарові модулі 5 в просторі між корпусом 1 і камерою флокуляції 2 (в зоні відстоювання) розташовані таким чином, щоб їхні вертикальні грані були перпендикулярні горизонтальній прямій, що з'єднує вісь корпусу 1 з центром вертикальної грані, а суміжні модулі стикалися один з одним серединами своїх внутрішніх похилих бічних ребер (фіг. 8). Тонкошаровий флокулятор, що заявляється, працює таким чином. Вихідна забруднена вода для очищення подається по двох тангенціальних трубопроводах 3 в камеру флокуляції 2, в якій за рахунок обертового характеру руху потоку відбувається перемішування і агрегатування забруднень, які знаходяться у вихідній воді, та осідання крупних фракцій. Потім вода через діафрагму 9 камери флокуляції 2 рухом зверху вниз надходить у нижню частину корпусу 1 і далі рухом знизу вгору розподіляється в просторі між камерою флокуляції 2 і стінкою корпусу 1 (зона відстоювання). У зоні відстоювання вода потоком знизу вгору входить в канали 11 тонкошарових модулів 5. Тут зважені речовини, які ще залишилися у воді, осідають на дно каналів 11, агрегатуються та сповзають по похилій пластині 10 вниз у вигляді агрегатів, розміри яких такі, що швидкість їхнього осідання перевищує швидкість висхідного потоку. Ці агрегати опускаються на дно корпусу 1 флокулятора, а освітлена вода з тонкошарових модулів 5 відводиться через водозбірний лоток 4. Осад скребковим механізмом 6 переміщується до центру конічного днища корпусу 1 та видаляється через патрубок 7. Для запобігання проходу води без очищення у тонкошарових модулях 5 проміжки між ними, між ними і стінкою корпусу 1 5 UA 80746 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 та між ними і стінкою камери флокуляції 2 перекриті горизонтальною перегородкою 8, яка розташована на рівні верхніх основ тонкошарових модулів 5. Оскільки вся поверхня між корпусом 1 і камерою флокуляції 2 на рівні верхніх основ тонкошарових модулів 5 перекрита перегородкою 8, вода з нижньої зони відстоювання, розташованої нижче тонкошарових модулів 5, у верхню зону відстоювання, розташовану вище тонкошарових модулів 5, може пройти тільки через тонкошарові модулі 5, тобто обов'язково буде піддаватися очищенню. З огляду на те, що блоки тонкошарових модулів 5 встановлені так, що вони стикаються з корпусом 1, а також серединами внутрішніх похилих бічних ребер один з одним (фіг. 7, 8), площа, яку вони займають, і, отже, загальна площа осідання буде більшою, ніж при стиканні модулів 5 нижніми внутрішніми кутами основ (фіг. 4, 5). Це забезпечує підвищення ефективності очищення води в тонкошаровому флокуляторі, що заявляється. Крім того, при цьому також вдається збільшити об'єм камери флокуляції 2, в порівнянні з прототипом, де модулі стикаються нижніми внутрішніми кутами (фіг. 4, 5). Це дозволяє збільшити тривалість процесу флокуляції та зменшити вміст дрібних частинок суспензії у воді, тобто забезпечує підвищення ефективності очищення води та продуктивність тонкошарового флокулятора, що заявляється. У тонкошаровому флокуляторі, що заявляється, модулі 5 представлені у вигляді паралелепіпедів A1B1C1D1A2B2C2D2 і E1F1G1H1E2F2G2H2 (фіг. 8, 9, індекс "1" належить до кутів верхніх основ, а індекс "2" - до кутів нижніх основ). ABCD і EFGH (фіг. 9) - це прямокутники, що утворюються при перетині паралелепіпедів горизонтальною площиною, яка проходить на рівні половини висоти паралелепіпедів, отже, яка проходить через точки дотику внутрішніх похилих ребер (спільна точка DE на фіг. 8, 9). Ці прямокутники рівні основам паралелепіпедів. Якщо у відстійнику n модулів, розташованих біля периферії, то прямокутники ABCD, EFGH та інші утворюють замкнутий ланцюг (на кресленнях не показаний), а відрізки AD, ЕН (точки D і Е співпадають, тому що це точка дотику двох суміжних модулів) та інші являють собою боки правильного n-кутника. Найбільш оптимально прийняти n=6, або n=8, або n=10, або n=12. При цьому, з огляду на те, що AD - це бік правильного n-кутника, то кут AOD α = 360/n і AP=PD=0,5AD (фіг. 9). Можна прийняти, що на фіг. 9 точки А, В, С і D - це проекції відповідних точок паралелепіпеда A1B1C1D1A2B2C2D2 на горизонтальну площину, на якій лежить основа A2B2C2D2. Введемо позначення: R - радіус корпусу флокулятора, м; a - довжина основи модуля (довжина фронтального боку основи паралелепіпеда (AD = ВС = a, A1D1 = В1С1 = а, фіг. 10), м; L - довжина бічного похилого ребра (фіг. 10), м; B - ширина паралелепіпеда, А1В1=C1D1 = АВ = CD = В (фіг. 8, 9), м;  - кут нахилу пластин (а отже і бічного ребра до горизонтальної площини, і осаджувальних комірок),   55  60  ;  - кут, під яким видно з центра корпусу фронтальну вертикальну грань AD паралелограма (A1D1D2A2, фіг. 8, 9), α = 360/n. Проведемо з центра корпусу перпендикуляр до грані AD (фіг. 9). Р і Q - точки перетину цього перпендикуляра з гранями AD і ВС. З'єднаємо точку О з точкою D, точку D з точкою С 1 та точку О з точкою С1. Позначимо кут РОС1 - φ, а кут CDC1 - β. D1D2 і С1С2 - це проекції бічних ребер довжиною L на горизонтальну площину. Задля забезпечення належного режиму сповзання осаду дном каналу (по пластині 10) кут нахилу пластин 10 до горизонтальної площини встановлюється   55  60  (для розрахунків приймемо  = 60°). Оскільки кут нахилу бічних ребер до горизонтальної площини складає 60°, то D1D2=0,5L, С1С2=0,5L, a CC1=DD1=0,25L. Очевидно, що sin   0,5a  0,25L / R . Тут і нижче всі лінійні розміри величин, що входять до складу формул (a, L, В, R, відрізки 2 OP, OD, C1D, параметр у), виражені у метрах, а площі Fcp, Fн - у м . Проведемо розрахунок ОР: 2 55  0,5a  0,25L  OP  R  cos   B  R 1     B . (16) R   v v R) З іншого боку ОР можна розрахувати так:  OP  OD  cos . (17) 2 6 UA 80746 U OD можна визначити з трикутника ODC1: C1D OD   sin OC 1D , (18) sin C1OD OC 1D     , C1OD    5 OD   (фіг. 9), 2 B 2  0,25L 2  sin      sin    2  sin   0,5a  0,25L / R , B 2  0,25L 2  sin   cos   cos   sin  , (19)   sin   cos  cos   sin 2 2 2  0,5a  0,25L  cos   1    , (20) R   sin   10 0,25L . B 2  0,25L 2 Після підстановки виразів для sinφ, cosφ, sinβ, cosβ у рівняння (19) з урахуванням рівнянь (16, 17, 18) отримано рівняння: 2  0,5a  0,25L  2 R  1    B  B 2  0,25L   R   0,25L  B 2  0,25L 2 B  0,5a  0,25L   0,5a  0,25L   1    R   R B 2  0,25L 2 2 2  cos  . (21) 2 0,5a  0,25L    0,5a  0,25L   cos  1     sin R 2 R 2   Можна ввести позначення у = 0,5а + 0,25L і після спрощення отримати рівняння (21) у такому вигляді: 15 0,25L  R 2  y 2  B  y  0 . (22)  y  tg  R 2  y 2 2 Для випадку, коли модулі стикаються нижніми внутрішніми кутами (фіг. 4), аналогічним чином можна отримати рівняння: R2  y 2  B  0,5L  R 2  y 2  B  y  0 , (23)  y  tg  R 2  y 2 2 де y  0,5a  0,25L . Приклади розрахунків. R2  y 2  B 20 25 1. Вихідні дані: n  8 ,   45  ; R  5,0 м; B  15 м; L  15 м. , , 2 , Результати розрахунку: aн  2,54 м; а ср  2,65 м; Fср / Fн  104 м . де a н - довжина основи модуля при стиканні модулів внутрішніми кутами нижніх основ (за прототипом), м; а ср - довжина основи модуля при стиканні модулів серединами похилих внутрішніх бічних ребер (за даною корисною моделлю), м; Fср - площа основи модуля при стиканні модулів серединами внутрішніх похилих бічних 2 30 ребер (за даною корисною моделлю), м ; Fн - площа основи модуля при стиканні модулів нижніми внутрішніми кутами основ (за 2 даною корисною моделлю), м . Для технічного рішення, що заявляється, при стиканні модулів серединами похилих внутрішніх бічних ребер площа відстоювання збільшується на 4 %, у порівнянні з тим випадком, 7 UA 80746 U коли модулі стикаються нижніми внутрішніми кутами (як за прототипом), а об'єм камери флокуляції збільшується на 8 %. 5 2. Вихідні дані: n  8 ,   45  ; R  2,0 м; B  0,6 м; L  15 м. , Для технічного рішення, що заявляється, при стиканні модулів серединами похилих внутрішніх бічних ребер в результаті вирішення рівняння (23) отримуємо: а ср  0,99 м,    10 OP  0,99 / 2tg 45  / 2  1195 м ( OP - відстань від осі корпусу флокулятора до внутрішніх граней , модулів, отже, можна прийняти радіус камери флокуляції рівним 1,19 м, фіг. 9). Для випадку стикання модулів нижніми кутами aн  0,84 м (як за прототипом). У цьому випадку радіус камери флокуляції буде становити 1,01 м. Площа проекції всіх похилих пластин на горизонтальну площину дорівнює: a  cos  F  n B  L  sin  , (24) d де n - кількість тонкошарових модулів. За рахунок того, що а ср є більшою, ніж a н , то площа відстоювання Fср для випадку 15 стикання модулів серединами внутрішніх похилих бічних ребер є більшою, ніж площа відстоювання в разі, коли модулі стикаються нижніми внутрішніми кутами, майже на 18 %, а об'єм камери флокуляції є більшим на 40 %. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 20 25 30 35 1. Тонкошаровий флокулятор, що містить циліндричний корпус, циліндричну камеру флокуляції, пристрій для підведення води в камеру флокуляції, пристрій для відведення освітленої води, тонкошарові модулі у вигляді похилих паралелепіпедів з прямокутними основами, двома бічними гранями, розташованими вертикально, і двома бічними гранями, розташованими похило, причому вертикальні грані розташовані перпендикулярно до горизонтальної прямої, що з'єднує вісь корпусу з центром вертикальної грані, та горизонтальну перегородку, що перекриває прорізи між модулями, який відрізняється тим, що тонкошарові модулі стикаються серединами внутрішніх похилих ребер, камера флокуляції обладнана знизу діафрагмою у вигляді зрізаного конуса, оберненого меншою основою вниз, а горизонтальна перегородка, що перекриває проміжки між модулями, розташована на рівні верхніх основ модулів. 2. Тонкошаровий флокулятор за п. 1, який відрізняється тим, що тонкошарові модулі виконані з пластин, кожна з яких обладнана щонайменше двома ребрами, причому ребра виконані у вигляді паралельних пластинок, площини яких перпендикулярні до площини пластини, а пластини укладені одна на одну таким чином, що довгі боки ребер нахилені до горизонтальної площини. 8 UA 80746 U 9 UA 80746 U 10 UA 80746 U 11 UA 80746 U 12 UA 80746 U 13 UA 80746 U Комп’ютерна верстка Л. Литвиненко Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 14