Инженерные сети

Методы обработки осадка

При всех методах очистки сточных  вод образуется осадок из нерастворимых  веществ в первичных отстойниках, а при биологической очистке  во вторичных отстойниках образуется еще больше осадка. В сыром состоянии (твердые вещества с водой) при  очистке бытовых и некоторых  производственных вод эти осадки являются опасными в санитарном отношении.

Для уменьшения количества органических веществ в осадке и придания ему  лучших санитарных показателей осадок подвергают воздействию анаэробных микроорганизмов и аэробной стабилизации ила в соответствующих сооружениях. К анаэробным сооружениям относятся  септики, двухъярусные отстойники и  метантенки.

Для уменьшения влажности осадка сточных  вод и его объема служат иловые пруды и площадки. Для обезвоживания  осадка применяют различные механические приемы: вакуум-фильтрацию, фильтрпрессование, центрифугирование, а также термические сушку и сжигание. Биологические осадки часто используют в качестве удобрений и как белково-витаминные добавки к рационам питания животных.

При выборе метода очистки и обработки  осадка сточных вод населенных пунктов  и промышленных предприятий, а также  места расположения и типа очистных сооружений необходимо в первую очередь  выявлять возможность и целесообразность промышленного использования очищенных  сточных вод и осадка.

 

 

 

Задача №3

 
Любое действие в доме, связанное  с добавлением или изменением коммуникаций, требует документирования в соответствующем контролирующем органе. Не является исключением и  канализационная система. Прежде, чем  начать ее монтаж, необходимо одобрить проект.

Разрабатывая технический  проект, первым делом обращают внимание на гидравлический расчет канализационной  сети, за основу для которого следует  брать схему канализации. Результатом  гидравлического расчет сети канализации относительно расходов и учитывая рельеф местности, является определение диаметров и уклонов трубопроводов, а уже на основе полученных данных составляется продольный профиль канализации. Обязательным на подобном профиле является указание диаметров, уклонов труб, отметок лотков труб и поверхности земли, длины расчетных участков, а также глубины колодцев. При этом принято брать горизонтальный масштаб профиля 1:5000 либо 1:10000 и вертикальный – 1:50, либо 1:100, либо же 1:200.

Построение продольного  профиля канализации

Первое, что необходимо сделать перед построением продольного  профиля канализационной дворовой системы, это определить расчетные  участки и рассчитать в начале, а также в конце каждого  из их абсолютные отметки лотков труб. При этом важно учитывать следующее: если в смотровом колодце будут соединяться трубы разного диаметра, то это соединение рекомендовано проводить по верху самих труб (т.н. "шельга в шельгу"), тогда как трубы одинакового диаметра обычное соединяются относительно уровней имеющейся в них жидкости.

Если дворовая сеть на выпуске канализации довольно сильно заглубляется, в контрольном колодце  допускается устроение предусматриваемого перепада. При этом, если его высота будет составлять до 30 см, то выполнять перепад следует открытым, используя для этих целей бетонный слив в лотке. В других же случаях перепад делается закрытым и устраивается по типу стояка.

Чтобы определить отметку  лотка трубопровода дворовой канализационной системы, понадобятся значения следующих данных:

• абсолютная отметка прилегающей к зданию поверхности земли;
• минимальную глубину заложенного трубопровода первого выпуска, считая от поверхности земли возле здания до его лотка;
• уклон первого выпуска трубопровода;
• длина трубопровода первого выпуска, рассчитанная от стены здания и до оси смотрового колодца;
• разница между диаметрами трубопровода выпуска и трубопровода дворовой канализации.

Необходимо обратить внимание, что  определение отметки лотка трубопровода, если это уже не первый, а второй и последующий расчетные участки, будет зависеть от того, соединяются  трубы по верху ("шельга в шельгу") либо же по соотношению уровней имеющейся в них воды. В первом случае важен показатель разницы между диаметрами трубопроводов, которые будут соединяться, а во втором – разница между высотой слоя жидкости соединяемых трубопроводов.

Все полученные данные систематизируются  в виде таблицы, на основе данных которой  и проводится построение продольного  профиля канализационной дворовой сети. Построение профиля следует  начинать от самого дальнего выпуска  до того места, где будет совершаться  ее присоединение к уличной канализации. Обязательные данные, которые должны быть указаны на профиле:

• диаметры используемых труб;
• уклоны проложенных труб;
• протяженность расчетных участков;
• глубина колодцев;
• отметки поверхности земли;
• отметки лотков труб.

Все необходимые расчетные  формулы и примеры таблиц данных можно найти в соответствующих  нормативных документах.

 

 

Задача №5

Виды теплопередачи:  

Теплопроводность. Если внутри тела имеется разность температур, то 
тепловая энергия переходит от более горячей его части к более холодной. Такой 
вид теплопередачи, обусловленный тепловыми движениями и столкновениями молекул, 
называется теплопроводностью; при достаточно высоких температурах в твердых 
телах его можно наблюдать визуально. Так, при нагревании стального стержня с 
одного конца в пламени газовой горелки тепловая энергия передается по стержню, 
и на некоторое расстояние от нагреваемого конца распространяется свечение (с 
удалением от места нагрева все менее интенсивное). 
Интенсивность теплопередачи за счет теплопроводности зависит от градиента 
температуры, т.е. отношения DТ/Dx разности температур на концах 
стержня к расстоянию между ними. Она зависит также от площади поперечного 
сечения стержня (в м²) и коэффициента теплопроводности материала [в 
соответствующих единицах Вт/(мDК)]. Соотношение между этими величинами было 
выведено французским математиком Ж.Фурье и имеет следующий вид: 
 
       
 
где q – тепловой поток, k – коэффициент теплопроводности, а  
A – площадь поперечного сечения. Это соотношение называется законом 
теплопроводности Фурье; знак «минус» в нем указывает на то, что теплота 
передается в направлении, обратном градиенту температуры. 
Из закона Фурье следует, что тепловой поток можно понизить, уменьшив одну из 
величин – коэффициент теплопроводности, площадь или градиент температуры. Для 
здания в зимних условиях последние величины практически постоянны, а поэтому 
для поддержания в помещении нужной температуры остается уменьшать 
теплопроводность стен, т.е. улучшать их теплоизоляцию. 
В таблице представлены коэффициенты теплопроводности некоторых веществ и 
материалов. Из таблицы видно, что одни металлы проводят тепло гораздо лучше 
других, но все они являются значительно лучшими проводниками тепла, чем 
воздух и пористые материалы.

Теплопроводность  металлов обусловлена колебаниями  кристаллической решетки и 
движением большого числа свободных электронов (называемых иногда электронным 
газом). Движение электронов ответственно и за электропроводность металлов, а 
потому неудивительно, что хорошие проводники тепла (например, серебро или 
медь) являются также хорошими проводниками электричества. 
Тепловое и электрическое сопротивление многих веществ резко уменьшается при 
понижении температуры ниже температуры жидкого гелия (1,8 K). Это явление, 
называемое сверхпроводимостью, используется для повышения эффективности 
работы многих устройств – от приборов микроэлектроники до линий 
электропередачи и больших электромагнитов. 
 
     Конвекция. Как мы уже говорили, при подводе тепла к жидкости или газу 
увеличивается интенсивность движения молекул, а вследствие этого повышается 
давление. Если жидкость или газ не ограничены в объеме, то они расширяются; 
локальная плотность жидкости (газа) становится меньше, и благодаря 
выталкивающим (архимедовым) силам нагретая часть среды движется вверх (именно 
поэтому теплый воздух в комнате поднимается от батарей к потолку). Данное 
явление называется конвекцией. Чтобы не расходовать тепло отопительной системы 
впустую, нужно пользоваться современными обогревателями, обеспечивающими 
принудительную циркуляцию воздуха. 
Конвективный тепловой поток от нагревателя к нагреваемой среде зависит от 
начальной скорости движения молекул, плотности, вязкости, теплопроводности и 
теплоемкости и среды; очень важны также размер и форма нагревателя. 
Соотношение между соответствующими величинами подчиняется закону Ньютона 
     q = hA (T_W  T 
-_¥), 
где q – тепловой поток (измеряемый в ваттах), A – площадь 
поверхности источника тепла (в м²), T_W и T 
_¥ – температуры источника и его окружения (в кельвинах). 
Коэффициент конвективного теплопереноса h зависит от свойств среды, 
начальной скорости ее молекул, а также от формы источника тепла, и измеряется в 
единицах Вт/(м²хК). 
Величина h неодинакова для случаев, когда воздух вокруг нагревателя 
неподвижен (свободная конвекция) и когда тот же нагреватель находится в 
воздушном потоке (вынужденная конвекция). В простых случаях течения жидкости по 
трубе или обтекания плоской поверхности коэффициент h можно рассчитать 
теоретически. Однако найти аналитическое решение задачи о конвекции для 
турбулентного течения среды пока не удается. Турбулентность – это сложное 
движение жидкости (газа), хаотичное в масштабах, существенно превышающих 
молекулярные. 
Если нагретое (или, наоборот, холодное) тело поместить в неподвижную среду 
или в поток, то вокруг него образуются конвективные токи и пограничный слой. 
Температура, давление и скорость движения молекул в этом слое играют важную 
роль при определении коэффициента конвективного теплопереноса. 
Конвекцию необходимо учитывать при проектировании теплообменников, систем 
кондиционирования воздуха, высокоскоростных летательных аппаратов и многих 
других устройств. Во всех подобных системах одновременно с конвекцией имеет 
место теплопроводность, причем как между твердыми телами, так и в окружающей 
их среде. При повышенных температурах существенную роль может играть и 
лучистый теплообмен. 
 
     Лучистый теплообмен. Третий вид теплопередачи – лучистый теплообмен – 
отличается от теплопроводности и конвекции тем, что теплота в этом случае может 
передаваться через вакуум. Сходство же его с другими способами передачи тепла в 
том, что он тоже обусловлен разностью температур. Тепловое излучение – это один 
из видов электромагнитного излучения. Другие его виды – радиоволновое, 
ультрафиолетовое и гамма-излучения – возникают в отсутствие разности 
температур. 
На рис. 8 представлена зависимость энергии теплового (инфракрасного) 
излучения от длины волны. Тепловое излучение может сопровождаться испусканием 
видимого света, но его энергия мала по сравнению с энергией излучения 
невидимой части спектра. 
Интенсивность теплопередачи путем теплопроводности и конвекции 
пропорциональна температуре, а лучистый тепловой поток пропорционален 
четвертой степени температуры и подчиняется закону Стефана – Больцмана 
       
где, как и ранее, q – тепловой поток (в джоулях в секунду, т.е. в Вт),  
A – площадь поверхности излучающего тела (в м²), а T 
₁ и T₂ – температуры (в кельвинах) излучающего тела и 
окружения, поглощающего это излучение. Коэффициент s  называется 
0,00096)х10 х постоянной Стефана – Больцмана и равен (5,66961 
^–8 Вт/(м² DК⁴). 
Представленный закон теплового излучения справедлив лишь для идеального 
излучателя – так называемого абсолютно черного тела. Ни одно реальное тело 
таковым не является, хотя плоская черная поверхность по своим свойствам 
приближается к абсолютно черному телу. Светлые же поверхности излучают 
сравнительно слабо. Чтобы учесть отклонение от идеальности многочисленных 
«серых» тел, в правую часть выражения, описывающего закон Стефана – 
Больцмана, вводят коэффициент, меньший единицы, называемый излучательной 
способностью. Для плоской черной поверхности этот коэффициент может достигать 
0,98, а для полированного металлического зеркала не превышает 0,05. 
Соответственно лучепоглощательная способность высока для черного тела и низка 
для зеркального. 
Жилые и офисные помещения часто обогревают небольшими электрическими 
теплоизлучателями; красноватое свечение их спиралей – это видимое тепловое 
излучение, близкое к границе инфракрасной части спектра. Помещение же 
обогревается теплотой, которую несет в основном невидимая, инфракрасная часть 
излучения. В приборах ночного видения применяются источник теплового 
излучения и приемник, чувствительный к ИК-излучению, позволяющий видеть в 
темноте. 
Мощным излучателем тепловой энергии является Солнце; оно нагревает Землю даже на 
расстоянии 150 млн. км. Интенсивность солнечного излучения, регистрируемая год 
за годом станциями, расположенными во многих точках земного шара, составляет 
примерно 1,37 Вт/м2. Солнечная энергия – источник жизни на Земле. 
Ведутся поиски способов наиболее эффективного ее использования. Созданы 
солнечные батареи, позволяющие обогревать дома и получать электроэнергию для 
бытовых нужд.

 

Расчёт требуемого сопротивления теплопередаче ограждающих  конструкций Ro^тр

.-определяется исходя  из санитарно-гигиенических и  комфортных условий и условий энергосбережения.

Которое определяется по формуле:

Ro^тр = n *(t_в - t_н) / Δt^н * α_в       (м^2 оС)/Вт

где:

n - коэффициент, принимаемый в зависимости от положения наружной поверхности ограждающих конструкций по отношению к наружному воздуху 
 t_в - расчетная температура внутреннего воздуха, ^оС, принимаемая согласно ГОСТ и нормам проектирования соответствующих зданий и сооружений; 
t_н - расчетная зимняя температура наружного воздуха, ^оС, равная средней температуре наиболее холодной пятидневки обеспеченностью 0,92; 
Δt^н - нормативный температурный перепад между температурой внутреннего воздуха и температурой внутренней поверхности ограждающей конструкции; 
α_в - коэффициент теплоотдачи внутренней поверхности ограждающих конструкций. 
Примечание - требуемое сопротивление теплопередаче Ro^тр дверей и окон должно быть не менее 0,6 * Ro^тр стен зданий и сооружений определяемое по вышеуказанной формуле

Рассчитываем Ro^тр

 

Задача №4

 

Сделайте проверку стены жилого дома на конденсацию  влаги. tн = -25 0С, tв = 20 0С , фи = 60 %, R0= 0,6 м2 • 0С/Вт.

 

Конденсация водяных паров  на внутренней поверхности ограждений наблюдается при . При проверку на образование конденсации водяных паров на внутренней поверхности стен можно не производить. В этом случае проводят проверку на образование конденсации водяных паров наружных стен. Температура внутренней поверхности ограждений , °С, определяется по формуле

, где - сопротивление теплоотдаче внутренней поверхности, (м²·°С)/Вт; - для стен, полов и гладких потолков равен 8,7 Вт/(м²·°С).

где - расчетная температура внутреннего воздуха, °С; - расчетная зимняя температура наружного воздуха, °С, равная средней температуре наиболее холодной пятидневки.

 Температура в углу  наружных стен  , °C, вычисляется по приближенной формуле

,         

Упругость водяного пара е, Па, в воздухе помещения равна

, 

где - относительная влажность воздуха, %; Е - упругость водяных паров в состоянии полного насыщения, Па, определяемая по формуле

, 

Температура точки росы воздуха  помещения  , °C, вычисляется по следующей зависимости:

, 

Проверка наружной стены на конденсацию водяных паров в углу помещения

 

Относительная влажность  воздуха в помещении 60 %.

1) Определим температуру  внутренней поверхности стены  по формуле 

11,4 °С;

2) Определим температуру  на внутренней поверхности стены  в углу помещения по формуле (12)

4,4 °С;

3) Определим упругость  в состоянии полного насыщения  водяными парами по  формуле 

2402 Па;

4) Определим упругость  водяного пара в воздухе помещения  по формуле 

1441,2 Па;

5) Определим температуру  точки росы по формуле 

12,4 °С;

Так как температура внутренней поверхности наружной стены в  углу помещения ( = 4,4 °С) ниже, чем температура точки росы ( = 12,4 °С), то конденсации водяных паров в углу помещений будет.