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用Autolisp語言編制絮凝一沉淀池設(shè)計(jì)程序
摘要：提出一種水處理絮凝一沉淀池設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)化方法，并用Autolisp語言編程，實(shí)現(xiàn)了計(jì)算機(jī)自動設(shè)計(jì)、計(jì)算、繪圖的功能。此方法也可以推廣應(yīng)用于其它水處理構(gòu)筑物設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)智能化。
關(guān)鍵詞：絮凝池 Autolisp
概述
近幾年來，CAD技術(shù)已被各種門類的廣大工程技術(shù)人員用作產(chǎn)品設(shè)計(jì)和工程設(shè)計(jì)，并作為分析和繪圖的有效工具，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品和工程設(shè)計(jì)的自動化。CAD技術(shù)把計(jì)算機(jī)的快速、準(zhǔn)確的特點(diǎn)和設(shè)計(jì)者的邏輯思維及綜合能力結(jié)合起來，可以加速設(shè)計(jì)進(jìn)程。縮短設(shè)計(jì)周期、提高設(shè)計(jì)質(zhì)量。筆者將AutoCAD內(nèi)嵌的Autolisp語言應(yīng)用于水處理構(gòu)筑物的設(shè)計(jì)。以柵條式水力絮凝一平面圖設(shè)計(jì)為例，說明如何充分利用Autolisp的計(jì)算功能，使計(jì)算結(jié)果即可用于繪圖，實(shí)現(xiàn)快速、高效、智能化設(shè)計(jì)的繪圖工作。
1 數(shù)學(xué)模型的建立
1.1 柵條式水力絮凝池的計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)化
柵條式水力絮凝池的計(jì)算通常都是按照《給水排水設(shè)計(jì)手冊》進(jìn)行的，這種方法在實(shí)際計(jì)算時是可行的，但存在以下幾個問題：①以流速v作為設(shè)計(jì)參數(shù)存在不合理性，水力攪拌絮凝池是通過水力作用（同時消耗水體能量）達(dá)到使絮體并大的目的，絮凝效果只與有效能耗直接相關(guān)；②進(jìn)行流速參數(shù)重新選用時，原先的計(jì)算全部作廢，故計(jì)算效率降低；③如用計(jì)算機(jī)計(jì)算，以往的設(shè)計(jì)軟件沒有自動調(diào)整參數(shù)的功能，需人為干預(yù)。
針對上述情況，筆者提出一種有利于計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)的標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)方法，稱之為能耗分配法，程序步驟如下所述：
①根據(jù)設(shè)計(jì)流量，選擇合適的絮凝池池型；
②輸入唯一的設(shè)計(jì)參數(shù)，即絮凝時間t，t可根據(jù)《給水排水設(shè)計(jì)手冊》或生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)確定，對水力柵條絮凝池，t=8～15 min；
③根據(jù)h＝α·t，計(jì)算絮凝池總水頭損失H。其中α為單位反應(yīng)時間的能耗（水頭損失）。此公式反映了絮凝池水頭損失同絮凝時間之間的關(guān)系。該公式的理論基礎(chǔ)是：由速度梯度G值的計(jì)算公式式（l），因?yàn)棣谩ⅵ叹鶠槌?shù)，要保證G值在一定范圍內(nèi)，h／t必為一定范圍內(nèi)的值，根據(jù)生產(chǎn)實(shí)踐數(shù)據(jù)，平均G值大致40～50 S-1較合適，經(jīng)過計(jì)算：
α＝h／t＝1.0～1.5cm／min；
速度梯度C的計(jì)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——絮凝池水頭損失，m；
μ——動力粘性系數(shù)，Pa·s；
t——絮凝時間，S。
④能耗分配：筆者根據(jù)相關(guān)文獻(xiàn)新型絮凝池的水頭損失與絮凝時間之間的關(guān)系，繪出如圖1曲線。
其中Xi=ti／t，ti表示絮凝歷時；
yi=hi／h，hi表示由t＝0到t＝ti這段時間內(nèi)的累計(jì)水頭損失；
設(shè)曲線方程為 y＝x／（ax＋b），整理得：
1/y=a b/x
作直線擬合，求得系數(shù)a≈0.8，b≈0.2故得到能耗分配公式：
y＝x／（0.8x＋0.2） （2）
將絮凝池分為N段，每段的水頭損失可用以上能耗分配經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算：
故X為無因次累計(jì)絮凝歷時，y為無因次累計(jì)水頭損失。通常將絮凝池分為三段，則三段的水頭損失分別為：
h1＝y(tǒng)1·h
h2＝（y2－y1）·h （3）
h3＝（y3－y2）·h
⑤選定每段柵條板層數(shù)ni，計(jì)算出一層?xùn)艞l板的水頭損失h0i；及相應(yīng)的開孔率εi；
h0i＝hi／ni； （4）
并由水頭損失計(jì)算公式（式5）計(jì)算開孔率（式6）： 2
式中 v——空室流速，m／s；
V1——水流通過柵條的流速，簡稱過柵流速，m／s；
g——重力加速度，m／s2。
⑥校核G、GT值：由于在進(jìn)行設(shè)計(jì)之前，G值和GT值已考慮在合理范圍內(nèi)，故這一步計(jì)算后整個計(jì)算過程結(jié)束。
上述水力絮凝池計(jì)算的能耗分配法從能量損失的觀點(diǎn)出發(fā)，充分考慮了能耗適應(yīng)絮體成長的需要，編成計(jì)算機(jī)程序也是十分方便的。以往在進(jìn)行水處理構(gòu)筑物設(shè)計(jì)的時候，由于各個設(shè)計(jì)者所選參數(shù)的不同，因此計(jì)算結(jié)果會有較大差異；而采用上述方法，用計(jì)算機(jī)進(jìn)行設(shè)計(jì)的時候，如果不是有意識地人為干預(yù)參數(shù)的選擇，其計(jì)算結(jié)果將是唯一的，這就是標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)的優(yōu)越性。
1.2 絮凝池平面布置標(biāo)準(zhǔn)化
根據(jù)水力計(jì)算結(jié)果，即可進(jìn)行平面布置，同樣以柵條絮凝池設(shè)計(jì)為例，如下所述：
①根據(jù)流量大小，選用已事先標(biāo)準(zhǔn)化的池型，例如采用30格模式（昆山模式）、18 格模式（洪湖模式）等多種標(biāo)準(zhǔn)形式；
②根據(jù)V＝Q·t，計(jì)算出絮凝池體積V；
③根據(jù)A＝V／H（H為絮凝池高度基本為定值，由后續(xù)斜管高
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