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用Autolisp语言编制絮凝一沉淀池设计程序

2014-03-25 01:09

摘要：提出一种水处理絮凝一沉淀池设计的标准化方法，并用Autolisp语言编程，实现了计算机自动设计、计算、绘图的功能。此方法也可以推广应用于其它水处理构筑物设计，实现设计智能化。

关键词：絮凝池 Autolisp

概述

　　近几年来，CAD技术已被各种门类的广大工程技术人员用作产品设计和工程设计，并作为分析和绘图的有效工具，实现产品和工程设计的自动化。CAD技术把计算机的快速、准确的特点和设计者的逻辑思维及综合能力结合起来，可以加速设计进程。缩短设计周期、提高设计质量。笔者将AutoCAD内嵌的Autolisp语言应用于水处理构筑物的设计。以栅条式水力絮凝一沉淀池平面图设计为例，说明如何充分利用Autolisp的计算功能，使计算结果即可用于绘图，实现快速、高效、智能化设计的绘图工作。

1 数学模型的建立

1.1 栅条式水力絮凝池的计算标准化
　　栅条式水力絮凝池的计算通常都是按照《给水排水设计手册》进行的，这种方法在实际计算时是可行的，但存在以下几个问题：①以流速v作为设计参数存在不合理性，水力搅拌絮凝池是通过水力作用（同时消耗水体能量）达到使絮体并大的目的，絮凝效果只与有效能耗直接相关；②进行流速参数重新选用时，原先的计算全部作废，故计算效率降低；③如用计算机计算，以往的设计软件没有自动调整参数的功能，需人为干预。
　　针对上述情况，笔者提出一种有利于计算机实现的标准化设计方法，称之为能耗分配法，程序步骤如下所述：
　　①根据设计流量，选择合适的絮凝池池型；
　　②输入唯一的设计参数，即絮凝时间t，t可根据《给水排水设计手册》或生产经验确定，对水力栅条絮凝池，t=8～15 min；

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　　③根据h＝α·t，计算絮凝池总水头损失H。其中α为单位反应时间的能耗（水头损失）。此公式反映了絮凝池水头损失同絮凝时间之间的关系。该公式的理论基础是：由速度梯度G值的计算公式式（l），因为γ、μ均为常数，要保证G值在一定范围内，h／t必为一定范围内的值，根据生产实践数据，平均G值大致40～50 S-1较合适，经过计算：

　　α＝h／t＝1.0～1.5cm／min；

　　速度梯度C的计算公式：

　　G＝［（γ/μ）×（h/t）］0.5　　　　　　　　(1)

　　式中：G——速度梯度，S-1；
　　　　　γ——水的重度，N／m3；
　　　　　h——絮凝池水头损失，m；
　　　　　μ——动力粘性系数，Pa·s；
　　　　　t——絮凝时间，S。

　　④能耗分配：笔者根据相关文献新型絮凝池的水头损失与絮凝时间之间的关系，绘出如图1曲线。

　　其中Xi=ti／t，ti表示絮凝历时；

　　yi=hi／h，hi表示由t＝0到t＝ti这段时间内的累计水头损失；

　　设曲线方程为 y＝x／（ax＋b），整理得：

　　1/y=a b/x

　　作直线拟合，求得系数a≈0.8，b≈0.2故得到能耗分配公式：

　　y＝x／（0.8x＋0.2）　　　　　　　　 （2）

　　将絮凝池分为N段，每段的水头损失可用以上能耗分配经验公式计算：

　　故X为无因次累计絮凝历时，y为无因次累计水头损失。通常将絮凝池分为三段，则三段的水头损失分别为：

　　　　h1＝y1·h
　　　　h2＝（y2－y1）·h　　　　　　　　（3）
　　　　h3＝（y3－y2）·h

　　⑤选定每段栅条板层数ni，计算出一层栅条板的水头损失h0i；及相应的开孔率εi；

　　　 h0i＝hi／ni；　　　　　　　　　　　　　　　　　　 （4）

　　并由水头损失计算公式（式5）计算开孔率（式6）：　　　　　　　　　　　　　　　　　　2