05 марта 2016г.
При устройстве резервуаров для очистки загрязненных жидких веществ (промышленных, животноводческих и т.п.), предлагается применять оболочечные элементы с сорбентом. Этот метод требует проведения комплексных исследований, как теоретических так и экспериментальных[1].
Вариативность подбора методов расчётного обоснования параметров к конкретной инженерной задачи, провести выбор позволит ускорить подбор конструкции.
Рассмотрим вариант расчета оболочек с различными параметрами: диаметр, плотность заполнителя, вес, объем, заданной высотой и углом наклона.
Определим длину откоса резервуара: высота H=2 м, угол откоса α=45°. Расчетная схема представлена на рис.1
Исходные данные для расчётов представлены в Табл.1
Таблица 1
Исходные данные.
|
Данные
|
Формула расчета
|
Расчет м3;м
|
Примечание
|
|
Оболочка R1
|
Объём оболочки:
V=4/3 π R3
|
V1=0,0042
|
R1=0,1 м
|
|
Оболочка R2
|
V2= 0,113
|
R2=0,3 м
|
|
Оболочка R3
|
V3= 0,534
|
R3=0,5 м
|
|
Оболочка R1
|
Периметр оболочки:
L=2 π R
|
L1=0,62
|
|
|
Оболочка R2
|
L2=1,88
|
|
|
Оболочка R3
|
L3=3,14
|
|
Определим количество оболочек для откоса Табл.2
Таблица 2 Количество оболочек.
|
Данные
|
Формула расчета
|
Расчет
|
Примечание
|
|
Оболочка R1
|
nоб= Lот/2 R
|
nоб1=15
|
Округляем количество оболочек в большую сторону
|
|
Оболочка R2
|
nоб2=5
|
|
Оболочка R3
|
nоб3=3
|
|
|
В качестве сорбентов оболочек используем 3 различных материала[2]. Основные свойства представлены в табл. 3
Таблица 3
Используемые сорбенты.
|
Наименование
|
Плотность, γ= Т/м3
|
Примечание
|
|
Песочный сорбент
|
1,2
|
|
|
Сорбент угольный
|
0,5
|
Угольный сорбент МИУ-С
|
|
Сорбент торфяной
|
0,15
|
Сорбент «Ньюсобр»
|
Определим вес каждой оболочки, табл. 4
Таблица 4 Вес оболочек.
|
Данные
|
Формула расчета
|
Расчет, кг
|
|
Оболочка R1
|
P= γ* V
|
P1=5
|
|
Оболочка R2
|
P2=22
|
|
Оболочка R3
|
P3=80
|
| |
Коэфициентом устойчивости Ку, находим по следующей зависимости:
Ку= Fуд/ Fсд ;
при Ку>1 – конструкция устойчивая.
Для проверки конструкции на устойчивость вычесляем удерживающую силу Fуд и сдвигающую силу Fсд (Рисунок 2)
Сдвигающей силой
Fсд является составляющие
сил
действия
жидкости
на оболочку и её вес .
Удерживающей силой будет сила трения на границе
оболочка-поверхность.
Fуд =kтр( Pcosα0+Pвcosα0+Pп- Pгcosα0) Fсд =Psinα0+Pвcosα0+ Pгcosα0 ;
где Р – вес конструкции оболочки, Н/м;
Pв – вертикальная составляющая силы, Н/м;
Pг –
горизонтальная составляющая силы, Н/м; kтр=0,65 коэф.
трения композитного материала; Pп =
1250 Н/м, давление
жидкости на оболочку,
Расчет оболочек на устойчивость представлен в Табл.5
Таблица 5
Устойчивость оболочек.
|
Данные
|
Fуд, Н/м
|
Fсд, Н/м
|
Ку
|
|
Оболочка R1
|
814
|
11,1
|
73,3
|
|
Оболочка R2
|
831
|
50
|
16,6
|
|
Оболочка R3
|
878
|
181
|
4,8
|
На основании выполненных расчетов нами предлагается выполнить программу, представленную на блок- схеме.
На основании
проведенных расчётов выявлено,
что наиболее оптимальный является
вариант оболочки R2 с угольным сорбентом, это позволит в дальнейшем рекомендовать его в практику
проектирования очистных сооружений подобного рода.
Список литературы
1.
Кашарина Т.П. Совершенствование конструкций, методов научного обоснования, проектирования и технологии возведения облегченных гидротехнических сооружений. Автореф. Дисс на соиск.уч.степ.докт.техн.наук, М.: - Изд. ООО «Эдэль – М» 2000.
2. Канализация. Учебник для вузов. Изд. 5-е,
перераб. И доп. М., Стройиздат. 1975. 632 с.
Авт
: С.В. Яковлев, Я.А. Карелин,
А.И. Жуков, С.К. Колобанов.
