25.水质工程学-I-—过滤-§4-4--滤池冲洗(3).ppt

水质工程学水质工程学第四章第四章 过过 滤滤4-4 4-4 滤池冲洗滤池冲洗(3)(3)主讲：张朝升主讲：张朝升 教授教授1四四、大阻力配水系统、大阻力配水系统abcoQI。快滤池常用的是：快滤池常用的是：“穿孔大阻力配穿孔大阻力配水系统水系统”2为了便于讨论配水系统工作原理，先分析一下沿途泄流穿孔为了便于讨论配水系统工作原理，先分析一下沿途泄流穿孔管的压力变化。管的压力变化。H1H2h总水头线总水头线压力水头线压力水头线VL 1.1.沿途泄流穿孔管中压力变化（沿途泄流穿孔管中压力变化（p334p334）大阻力配水系统中的干管和支管，均大阻力配水系统中的干管和支管，均可近似看作沿途均匀泄流管道。可近似看作沿途均匀泄流管道。3 设管道进口流速为设管道进口流速为v,v,压力水头为压力水头为H H1 1，管道末端流速为管道末端流速为0 0，压力水头为，压力水头为H H2 2。管道中的压力水头一方面由于克服管管道中的压力水头一方面由于克服管道阻力逐渐减小，另一方面由于管中道阻力逐渐减小，另一方面由于管中流速递减，部分流速水头又转变成压流速递减，部分流速水头又转变成压头，简称头，简称“压头恢复压头恢复”。使压头逐渐。使压头逐渐增加。增加。式中：式中：h h穿孔管中水头损失；穿孔管中水头损失；v v管道进口流速；管道进口流速；g g重力加速度；重力加速度；压头恢复系数。压头恢复系数。从水力学知，沿途均匀泄流管道中水头损失为：从水力学知，沿途均匀泄流管道中水头损失为：h=1/3 aLQ h=1/3 aLQ2 2 代入上式整理得：代入上式整理得：Q Q进口流量；进口流量；a a管道阻力；管道阻力；L L管道长度。管道长度。4 由公式可以看出：由公式可以看出：时，时，穿孔管末端压头大于起端压头，设管道粗糙系数穿孔管末端压头大于起端压头，设管道粗糙系数 n=0.012n=0.012，得沿途泄流，得沿途泄流管道在管道在 H H2 2 H H1 1 条件下的直径和长度关系：条件下的直径和长度关系：经验公式经验公式 D 0.015 L D 0.015 L 0.80.8，L L的单位的单位M M。在快滤池大阻力配水系统中，干管和支管的管径及长度均符合在快滤池大阻力配水系统中，干管和支管的管径及长度均符合 式式条件，因而，末端压头通常大于起端压头。条件，因而，末端压头通常大于起端压头。5u在大阻力配水系统中，支管中压头相差最大的是在大阻力配水系统中，支管中压头相差最大的是a a孔和孔和c c孔两点。根据以上分析，绘出干管和孔两点。根据以上分析，绘出干管和 b bc c支管的水头线，支管的水头线，可求得可求得a a孔和孔和c c内的压头，内的压头，caabcoQI。6u假定干管和支管沿程水头损失忽略不计，即令：假定干管和支管沿程水头损失忽略不计，即令：h h0-10-1近似等于近似等于0 0，h hb-cb-c近似等于近似等于0 0，同时各支管进口局部水头损失基本相等。，同时各支管进口局部水头损失基本相等。u即即h ha a近似等于近似等于h hb b，并取，并取=1=1，于是按图可得，于是按图可得a a孔和孔和c c孔处压头关系：孔处压头关系：7 2.2.大阻力配水系统原理大阻力配水系统原理 在配水系统中，在配水系统中，如果孔内压头相差最大的如果孔内压头相差最大的a a和和c c出流量相等，出流量相等，则可认为整个滤池布水是均匀的则可认为整个滤池布水是均匀的。由于排水槽上缘是水平的，可由于排水槽上缘是水平的，可认为冲洗时水流自各孔口流出后认为冲洗时水流自各孔口流出后的终点水头在同一水平面上。这的终点水头在同一水平面上。这一水平面相当于排水槽水位。一水平面相当于排水槽水位。孔口内压头与孔口流出后的终点水孔口内压头与孔口流出后的终点水头之差，即为水流经孔口、承托层和滤料层总水头损失头之差，即为水流经孔口、承托层和滤料层总水头损失，分别以分别以H Ha a和和H H0 0表示，上式中表示，上式中H Ha a和和H Hc c均减去同一终点水头，可得：均减去同一终点水头，可得：.8.设上式各项水头损失均与流量平方成正比，则：设上式各项水头损失均与流量平方成正比，则：将上式代入将上式代入式：式：9 由由式可知两孔口流量不可能相等。但使式可知两孔口流量不可能相等。但使Q Qa a尽量与尽量与Q Qc c接近还是接近还是可能的。其措施之一就是可能的。其措施之一就是：减小孔口总面积以增大减小孔口总面积以增大S S1 1，增大增大S S1 1就削弱了承托层、滤料层阻就削弱了承托层、滤料层阻力系数及配水系统压力不均匀的影响。这就是大阻力配水系力系数及配水系统压力不均匀的影响。这就是大阻力配水系统的基本原理。统的基本原理。V0HaQaHcQcV23.3.穿孔大阻力配水系统设计穿孔大阻力配水系统设计 a a和和c c孔出流量在不考虑孔出流量在不考虑 承托层和滤料层的阻力承托层和滤料层的阻力 影响时，按孔口出流公式影响时，按孔口出流公式计算：计算：1011.12.将将、式代入式代入式式13穿孔大阻力配水系统设计步骤穿孔大阻力配水系统设计步骤选孔眼配水流速选孔眼配水流速 v v0 0=5=56 m/h 6 m/h；开孔比：孔眼总面积与滤池总面积之比，也可换算流速开孔比：孔眼总面积与滤池总面积之比，也可换算流速之比。之比。f=Q/Vf=Q/V0 0 ,=Q/q=Q/q 根据反冲洗要求（滤层都悬浮），选冲洗强度根据反冲洗要求（滤层都悬浮），选冲洗强度 121215 L/s,15 L/s,代入：代入：=0.2=0.20.25%0.25%关键参数是孔眼流速关键参数是孔眼流速v v0 0,因为因为q q是已确定的，是已确定的，是推出的。是推出的。14 选定选定v v干干、v v支支，v v干干=1.0=1.01.5m/s1.5m/s，v v支支=1.5=1.52.0m/s2.0m/s。代入上式验算看能否满足配水均匀性的要求。代入上式验算看能否满足配水均匀性的要求。布置支管，支管轴距布置支管，支管轴距 0.20.20.3 M0.3 M（支管长与支管直径比不（支管长与支管直径比不大于大于60).60).孔眼计算孔眼计算:f=Q/vf=Q/v0 0,孔眼直径孔眼直径 d=9d=912 mm,12 mm,孔眼间距孔眼间距 L=L=L/n L/n 小于小于200200300300 mm.mm.15abcO-I干管干管b-c支管支管H0haHahbHbHIhoHc总水头线总水头线总水头线总水头线压力水头线压力水头线压力水头线压力水头线Qhb-c配水系统能量转换示意图配水系统能量转换示意图Ha支管支管a压头；压头；Hb支管支管b压头；压头；HC支管支管c压头；压头；ha起端支管进口局部起端支管进口局部 水头损失；水头损失；hb末端支管进口局部末端支管进口局部 水头损失；水头损失；h01干管干管01沿程水头损失；沿程水头损失；hbc支管支管bc沿程水头损失；沿程水头损失；v0干管进口流速；干管进口流速；va起端支管进口流速；起端支管进口流速；vb末端支管进口流速。末端支管进口流速。H0干管起端干管起端0点压头；点压头；16END17