Обзор методов очистки воды на основе классификации примесей по фазово-дисперсному состоянию

      Количество  катионита натрия, выделившегося  в результате регенерации катионита (замещение катионитов кальция и магния на катионит натрия):

      

      где  0,362 – количество катионитов натрия, замещенных на катиониты кальция и магния;

               23,00 – эквивалентная масса иона  натрия.

      Полученные  значения сведем в таблицу материального баланса процесса умягчения воды. 
 
 
 
 

   Таблица 3.7.

      Материальный  баланс процесса регенерации  катионита.

      Процесс регенерации катионита на фильтре  второй ступени протекает аналогично. Поэтому его расчет ничем не отличается от расчета регенерации фильтров первой ступени.

      Тепловой  расчет процесса умягчения воды и  регенерации катионита расчету  не подлежит, так как данный процесс ведется при постоянной температуре в фильтрах первой и второй ступеней. 
 

      3.3.2. Конструктивные расчеты  аппарата.

      Конструктивный  расчет натрий-катионитного фильтра  начинают с подбора диаметра этого  фильтра, учитывая скорость фильтрования, которая определяется по формуле:

      нормальная  скорость

      

,

      максимальная  скорость

      

,

      где W_н, W_м - нормальная и максимальная скорости фильтрования соответственно, м/ч;

      Q – максимальная производительность  натрий-катионитных  фильтров, м³/ч;

      f – площадь фильтрования натрий-катионитного  фильтра, м²;

      а – число работающих фильтров (без  учета резервного).

      

.

      

.

      При выборе скорости фильтрования принимают  во внимание следующие обстоятельства: скорость фильтрования влияет на время работы фильтра, при этом увеличивается производительность, то есть расход обрабатываемой воды, пропускаемой через фильтр в единицу времени, но одновременно сокращается разрыв между стадией работы и подготовительными операциями (взрыхление фильтрующего слоя, регенерация, отмывка). Кроме того, чрезмерное повышение скорости приводит к росту гидравлического сопротивления фильтрующего слоя ионита, что снижает экономичность процесса очистки.

      Суть  конструктивного расчета состоит в определении основных размеров серийно выпускаемых заводами катионитных фильтров.

      Найдем  необходимую площадь фильтрования, м², каждого натрий-катионитного фильтра по формуле:

      

,

      где Q – максимальная производительность фильтров без учета воды на собственные нужды, м³/ч;

      a – число одновременно работающих  фильтров одинаково диаметра;

      W – скорость фильтрования в  катионитных фильтрах первой  ступени  (см. табл. 3.8.). 
 
 
 

   Таблица 3.8.

      Скорость  фильтрования в катионитных  фильтрах первой ступени.

 

   

      По  таблице 3.9. подбираем площадь серийно  выпускаемых заводами катионитных  фильтров. 
 

   Таблица 3.9.

      Основные  размеры серийно выпускаемых заводами

      катионитных фильтров.

      Таким образом, при площади фильтрования F=0,96 м² принимаем диаметр фильтра 1000мм, высоту слоя катионита в фильтре первой ступени 1660мм.

      Найдем  объем катионита, м^3:

   

,

   

            Фактическая площадь  фильтров первой ступени, м², определяется по формуле:

   

,

   

 

   _{Расчет  теплового баланса.}

   _{Расчет  теплового баланса  проводится для стадии нагрева умягченной воды в котле-парогенераторе для получения  пара. Целью расчета теплового баланса является определения количества подводимого тепла к котлу-парогенератору для нагрева воды до состояния пара.}

   Исходные  данные для теплового расчета:

   Температура воды на входе в котел-парогенератор: t_н = 20 ⁰C

   Температура пара на выходе из котла-парогенератора: : t_к = 160 ⁰C

   Масса воды m = 24000 кг/ч 

   Уравнение теплового баланса:

   Q1 + Qт/п = Q2 + Qп, где

   Q1-количество тепла, поступающего в котел с потоком воды, кДж

   Q2 - количество тепла, уходящего из котла с потоком пара, кДж

   Qт/п – количество тепла, необходимого для нагрева воды до состояния пара, кДж

   Qп – потери тепла, кДж

Q1 = Cp(T_н)∙m∙t_н

Q2 = Cp(T_к)∙m∙t_к

Cp(T) – массовая теплоемкость воды/пара, кДж/кгК

 Q1 = 4,2∙24000∙20 = 2016000 кДж

Q2 = 2,01∙24000∙160 = 7718400 кДж

Qп = 0,03∙( Q1+ Qт/п)

2016000+Qт/п = Q2 + 0,03(2016000+Qт/п),

решив это уравнение, определим количество подводимого  тепла. кДж:

Qт/п = 5873472 кДж

Тепловой  баланс

Таблица