【正文】 (如前節(jié)所作的那樣 )，但試驗還應(yīng)以整個懸濁液在絮凝過程中的平均效果作代表。因為沉淀池設(shè)計希望提供反應(yīng)后的沉速數(shù)據(jù)。 將式 ()積分，可得： N=N0eKst () 式中： N—— 絮凝時間為 t時的顆?？倽舛?； 單位 mol/L。因此當 G值增加。然而超過 10 分鐘以后其反應(yīng)效果一般很少有明顯增加。實際上在進行攪拌試驗時，用肉眼也可發(fā)現(xiàn)。在開始階段無凝應(yīng)該是 G值越高絮凝效果增長越快。但是這樣的設(shè)計顯然也是不合理的。但如果考慮除水流切應(yīng)力外，顆粒碰撞時尚有其衡量的作用 ，則可能出現(xiàn)高濃度的極限沉速略小于低濃度的現(xiàn)象。而要達到極限沉速所需的時間也很長，實際生產(chǎn)中，往往采用不斷調(diào)整混凝劑加注量的辦法，來調(diào)節(jié)絮凝效果，其實質(zhì)也就是不斷改變顆粒凝絮能力，以滿足絮凝的要求。由圖可知，如顆粒的絮凝能力相同，則在其開始反應(yīng)階段，抗剪強度的影響不顯著。 (2) .每格絮凝池的體積為 40m3。當超過 25%時整個池水將與槳板同步旋轉(zhuǎn)，故設(shè)計中必須考慮避免出現(xiàn)這種現(xiàn)象。μ = 。 (3) 攪拌軸軸向力的大小和方向。電動機及減速機選用，見表 41 表 41電動機與減速器的選型 名稱 符號 單位 第一檔 第二檔 第三檔 攪拌器的轉(zhuǎn)速 nn r/min 攪拌功率 N KW 電動機 Na= 麗水學(xué)院 2020 屆學(xué)生畢業(yè)設(shè)計（論文） 20 算功率 98.. ???? NNkNk gg ????式中 kg — 工況系數(shù) 24h連續(xù)運行為 1? =渦輪減速機傳動效率 2? =滾動軸承傳動效率 3? =聯(lián)軸器的傳動效率 KW 選用電動機的功率 KW 電動機同步轉(zhuǎn)速 r/min 1500 1500 1500 減速比 200 254 412 選用減速器減速比 200 289 385 選用減速器輸出軸轉(zhuǎn)速 r/min 黑乎乎 攪拌軸的設(shè)計及其結(jié)果驗證 軸的設(shè)計 軸的的結(jié)構(gòu)需考慮的因素： 1. 軸在機器中的安裝形式。 為了滿足半聯(lián)軸器的軸向定位要求，因此 12段的長度 L1=90mm， d1=55mm在 12段右端需制出一軸間，故取 23段的直徑 d2=60mm，長度 L2=74。 由于攪拌軸軸向力不大，聯(lián)軸器為夾殼式故選用 J— A 型機座，由于減速器軸徑為 65mm，故選用J— A— 65 該機座結(jié)構(gòu)如圖 51所示 麗水學(xué)院 2020 屆學(xué)生畢業(yè)設(shè)計（論文） 23 如圖 51 上軸承支承裝置 機座軸承裝置 由于滾動軸承的標準化和系列化，因此選用滾動軸承，上下軸承選用的原則如下： 上軸承：設(shè)在攪拌機機座內(nèi)。根據(jù)機械設(shè)計手冊，麗水學(xué)院 2020 屆學(xué)生畢業(yè)設(shè)計（論文） 24 推力球軸承和向心軸承的選擇分別如下： 推力球軸承： 軸承 型號 d d1 d2 D H H2 a r r1 8216 80 65 115 28 48 10 D1 D2 D3 rg rg1 c C0 A 極限 轉(zhuǎn)速 重量 90 105 80 1 1 6560 18200 33 1400 向心推力球軸承： 軸承 型號 d D B Tmax Tmin r r1 a D1 36216 80 140 26 26 3 91 D2 rg C C0 極限 轉(zhuǎn)速 重量 129 2 7350 6650 5300 聯(lián)軸器的選擇與校核 選擇聯(lián)軸器的類型時應(yīng)考慮： 1） 所需傳遞轉(zhuǎn)矩的大小和性質(zhì)。因此選用平鍵連接較合適。 另一種是專用的防松螺母，需要和一種可以防松墊片一起使用。其結(jié)構(gòu)形式分為滾動軸承座和滑動軸承兩種： (1) 滾動軸承座：在滾動軸承內(nèi)和滾動軸承座空間須填潤滑脂。這種連接結(jié)構(gòu)為傳遞扭距可靠起見，宜用一穿軸螺栓使攪拌器與軸固定。 填料密封結(jié)構(gòu)簡單、制造容易，適用于非腐蝕性和弱腐蝕性介質(zhì)、密封要求不高、并允許定期維護的攪拌設(shè)備。 填料名稱 介質(zhì)極限溫度186。一般連接的鋼制預(yù)緊力 F0按以下確定： 碳素鋼： F0≦（ ） σ sA1 合金鋼螺栓： F0≦（ ） σ sA1 預(yù)緊力的控制方法，一般借助測力矩扳手或定力矩扳手，利用控制擰緊力矩的方法來控制預(yù)緊力的大小。設(shè)計應(yīng)考慮以下問題 （ 1）連接接合面的幾何形狀通常要設(shè)計成軸對稱的簡單幾何形狀。 總的說來，本次設(shè)計在嚴謹、求實中完成，這將對我的一生都有啟迪和警示作用。 （ 5）避免螺栓承受附加的彎曲載荷。一般防松的方法有：摩擦防松、機械防松等，摩擦防松簡單、方便，但沒有機械防松可靠。這個預(yù)加作用力稱為預(yù)緊力。 常溫常壓下，由于攪拌機主軸轉(zhuǎn)動的速度慢，因此選擇毛氈密封，毛氈密封的特點：在天然殼體槽內(nèi)以填以毛氈圈，毛氈具有天然彈性，呈松孔海綿狀，可貯存潤滑油。軸套長度應(yīng)略大于軸套處槳葉寬度在軸線上的投影長度，但不小于 D1。橡膠軸承內(nèi)環(huán)工作面與軸的間 隙可取 。查機械設(shè)計手冊 圓螺母及圓螺母用止動墊圈的尺寸如下： 圓螺母： d D D1 H b t C C1 1000 個重量 M75*2 105 93 15 10 4 1 圓螺母用止動墊圈： 公稱直徑 d D D1 S b a h 重量/1000 b1 t 75 76 110 93 71 7 10 —— 其中 b1和 t為軸端的尺寸。但是在動載荷中這種自鎖的可靠性就會降低。確定聯(lián)軸器的計算尺寸 Tca=KaT 其中 T為聯(lián)軸器所需傳遞的名義轉(zhuǎn)矩（ Nm） Tca為聯(lián)軸器所需傳遞的計算轉(zhuǎn)矩（ Nm） Ka為工作情況系數(shù) 而攪拌機的工作情況為轉(zhuǎn)矩變化中等，故查表可知 Ka= 麗水學(xué)院 2020 屆學(xué)生畢業(yè)設(shè)計（論文） 25 由上面得計算知 T=433Nm,易知 Tca=*T= 根據(jù)計算轉(zhuǎn)矩、軸直徑、轉(zhuǎn)速及以下條件： Tca≤ [T] n≤ nmax 據(jù)機械設(shè)計手冊及攪拌機的類型選用凸緣聯(lián)軸器，凸緣聯(lián)軸器的特點是結(jié)構(gòu)簡單，成本低，能傳遞較大的扭矩，用于震動不大，聯(lián)結(jié)低速和剛性不大的兩軸，根據(jù)機械設(shè)計手冊，選擇 YLD12型，許用扭轉(zhuǎn)為 1600Nm，如圖所示。當攪拌的軸向力很大時，減速機軸與攪拌軸應(yīng)用采用非剛性連接，應(yīng)在機座中設(shè)兩個上軸承或在機座中設(shè)一個上軸承并在容器內(nèi)或填料箱中再設(shè)支承裝置。為了支撐軸承因此在 45右端制定出軸肩，選取 d5=90mm,L5=340。 主軸的設(shè)計： P、轉(zhuǎn)速 n和轉(zhuǎn)矩 T P= n= T=433Nm 。 (7) 經(jīng)濟性。 又知池子長度為 ，則長度 L= = 槳由文獻查得： 液體旋轉(zhuǎn)速度與槳葉旋轉(zhuǎn)速度的比值為： K1=， K2=， K3= (3).槳葉旋轉(zhuǎn)半徑： 由上面介紹可知：槳葉旋轉(zhuǎn)直徑為 D= 則：外槳葉的半徑為： R1=。 (3).攪拌器槳葉的中心處的線 速度 (相當于池中水流平均速度 )ν＇ (m/s)，一般自第一檔的。 (3).各檔攪拌速度梯值 G取 2070S1? 之間。但是作為絮凝過程的實際試驗，基本上能綜合反映這些因素的影響，因而較接近真實絮凝池的絮凝過程。例如對于主要由色度組成的原水，由于膠體所帶負電荷較強，聚集顆粒組成的結(jié)構(gòu)就與一般濁度組成的原水不同。一般情況下，達到同一沉速所需的絮凝時間隨濃度增加而減少。那么在這樣的試驗中，水質(zhì)的差異能否得到反映，這是需要考慮的。由于 G值高的，極限沉速小，而 G值低的，極限沉速大，因而它們的試驗曲線必然相交 (如圖 22中的 A點及 B點 )；也就是說，當用C的 G值反應(yīng) tA時，與用 b的 G值反應(yīng) tA時，將獲得同樣的顆粒沉速。 因此，為了探索合理的絮凝水流條件，就應(yīng)該 對不同 G值情況下的絮凝分別進行試驗。圖 22中陰影部分實際上代表了碰撞中的無效和破碎 部分。在開始時或開始以后較短時間，沉速增長形式與理論曲線大 致相似。 do—— 時間 t＝ 0時的顆粒粒徑 ；單位 m。 為了探討方便起見，我們在研究設(shè)想方案時，仍以平均沉速作為指標；而作為實驗的手段，則以沉淀后濁度去除率為指標。無論是顆粒粗徑的加大，沉速的加快以及沉淀后濁度去除率的增加都能反映絮凝效果的提高。對于水流條件來說，同樣存在一個斷面內(nèi)的速度梯度各不相同。因為只有切應(yīng)力所做的功是不可逆的，也就是由機械能轉(zhuǎn)化為熱能。 單位 KW。 G—— 計算范圍內(nèi)的絕對平均速度梯度 ；單位 S1? 。這種接觸機會與溫度有關(guān)，而與液體的流動無關(guān)。應(yīng)該說它在大多數(shù)場合下是可行的，但并不一定是最優(yōu)的，況且，這些規(guī)定也只規(guī)定一些主要指標，至于具體的布置還需由設(shè)計者確定 ，有些盡管 主要指標完全相同，卻可設(shè)計成很不相同的布置形式，至于它們的效果差異則更難以鑒別。 當然，為了獲得良好的絮凝效果，混凝劑的合理選擇是重要的，但是也不能忽視絮凝池設(shè)計的重要性。如圖 12。絮凝攪拌的作用是促使水中的膠體顆粒發(fā)生碰撞，吸附并逐漸結(jié)成一定大小的帆花，大部分帆花截留在沉淀池內(nèi)。這是水處理中常用的方法。流場數(shù)值模擬必須在深入進行流體力學(xué)研究的基礎(chǔ)上，綜合考慮流體流動的三維性、隨機性、非線性和邊界條件不確定性。我國城市污水處理能力增長緩慢的主要原因可以歸結(jié)為：污水處理技術(shù)落后 ： 城市污水處理技術(shù)是城市污水處理設(shè)施能否高效運轉(zhuǎn)的關(guān)鍵 ， 就目前的發(fā)展狀況來看，在中小城市污水處理方面，尚缺乏適合我國實際國情的污水處理技術(shù)和設(shè)備。由于廢水攪拌機一般應(yīng)用于化工業(yè)、治水業(yè)等，所以其結(jié)構(gòu)尺寸一般較大，所以一般采用螺栓連接。 廢水處理的現(xiàn)狀 我國污水處理事業(yè)的歷史始于 1921年，到改革開放的近二十年來取得了迅速的發(fā)展，但仍然滯后于城市發(fā)展的需要。 攪拌機的作用與 工作原理 攪拌機的操作性能直接關(guān)系到產(chǎn)品的質(zhì)量、能耗和生產(chǎn)成本，工程界和學(xué)術(shù)界對攪拌混合都非常重視，進行了大量的研究工作，取得了不少的研究成果。 在本課題中攪拌器中所攪拌的介質(zhì)是廢水，廢水處理中反應(yīng)攪拌機的目的是由電機作為驅(qū)動裝置，經(jīng)減速器聯(lián)軸器帶 到直槳葉旋轉(zhuǎn)使膠體顆粒絮凝形成較大的顆粒，以利沉淀，以滿足水處理中水質(zhì)凈化的要求。軸承，攪拌軸，攪拌器。 絮凝攪拌機根據(jù)攪拌軸的安裝分式分為立式攪拌機和臥失攪拌機兩種。為去除這些物質(zhì)通常借助于混凝的手段，也就是說在原水中加入適當?shù)幕炷齽?，?jīng)過充分混和，使膠體穩(wěn)定性被壞 (脫穩(wěn)）并與混凝劑水介后的聚合物相吸附，使顆粒具有絮凝性能。目前不少絮凝池的設(shè)計，僅是水力的驗算，并沒有對絮凝過程作完整的分析。否則，若保持顆粒間的相對位置不變，即使顆粒的絮凝性能極為良好，也無法聚集。 一般關(guān)于水體流動所產(chǎn)生的碰撞公式 可表示為： J=2GD3N2/3 () 式中： J—— 單位時間單位體積內(nèi)顆粒接觸的機會 。對于紊流條件下顆粒的碰撞頻率， 有 如下公式： J=12πβd 3n3(ε 0/μ) 0。對于紊流條件，則主要由混摻阻力產(chǎn)生 (除邊界層附近外 )。 反映時間與沉速的相關(guān)研究實驗 作為研究的方法可以是微觀的，也可以是宏觀的。這樣，我們就不必去分析諸如顆粒大小的組成分布，斷面各點的速度梯度分布以及絮凝顆粒的沉速分布等等。然而對于測定來說，采用濁度指標最為方便。 No—— 絮凝開始時 (t＝ 0)的顆?？倽舛?；單位 mol/L?；蛘哳w粒濃度增加時，粒徑（或沉速）的增長就迅速。如果不改變攪拌速度，那么即使攪拌 20分鐘或 30分鐘，其結(jié)果往往不會有什么變化。在經(jīng)一定時間攪拌后，停止?jié){板的轉(zhuǎn)動，由于水流的慣性，液體仍在旋轉(zhuǎn)。因為此時顆粒尚屬細小。因為絮凝池合理設(shè)計的目的就是要求以最短的時間獲得最好的效果。當然，對于濃度高到某一程度 (例如污泥循環(huán)等類型 )，是否尚有其它絮凝作用機理，尚有待進一步探討。圖 24b 的曲線代表了絮凝能力的影響。只有接近其極限沉速時，將產(chǎn)生明顯的區(qū)別。 為了滿足絮凝池的體積要求，結(jié)合現(xiàn)在大多數(shù)廠家的絮凝池規(guī)格，設(shè)計絮凝池尺寸如下： 每格反應(yīng)池長 ，寬 ，池子高 ，容積 。 (3).攪拌機軸設(shè)在每格池子的中心處，攪拌機軸和槳葉等部件應(yīng)進行必要的防腐蝕處理。 麗水學(xué)院 2020 屆學(xué)生畢業(yè)設(shè)計（論文） 17 槳葉的設(shè)計 槳葉尺寸的確定 (1).每檔絮凝攪拌機獨立傳動，設(shè)雙層框式攪拌器，每個框式攪拌器設(shè)四片豎立槳葉，槳葉寬度由設(shè)計要 點知其范圍為 — 。 (4) 工作平穩(wěn)性，如震動和荷載變化情況。 2. 軸上安裝零件的類型、尺寸、數(shù)量以及與軸的連接形式。為了防止攪拌時軸的上下竄動，因此在軸上制定螺紋，因為 d2=60mm,因此取