Розрахунок механічного фільтру

 

Застосування Незасмічувані фільтрів, зокрема фільтрів з акустичною системою самоочищення («акустичних» фільтрів), дозволяє значно зменшити число використовуваних фільтрів. Як правило, достатньо одного фільтра, габарити якого визначаються за результатами спеціального розрахунку.

Як показали дослідження ГК «Ультра-Фільтр», основними параметрами, використовуваними для розрахунку «акустичного» фільтра, є швидкість протікання рідини, в'язкість рідини і кількість домішок у рідині.

Наприклад, у випадку фільтрації води при кімнатній температурі для визначення габаритів фільтроелемента використовується експериментально визначене і підтверджене розрахунками співвідношення:

(4.7)

де, – швидкість протікання рідини по трубопроводу (вибираємо рівної 1 м /с);

– швидкість протікання рідини через пори сітки фільтроелемента;

K - коефіцієнт, що залежить від фізико-хімічного складу домішок і фільтрованої рідини. Зазвичай K має значення від 5 до 40.

Для розрахунку фільтра (для вищевказаних умов) вибираємо значення K дорівнює 20.

Площа фільтрувальної поверхні фільтроелемента визначається ставленням витрати рідини до швидкості рідини через сітку фільтроелемента:

S = W/ /R = (10/3600)/0.05/0.2 = 0.28 м²; (4.8)

де R - коефіцієнт пропускання рідини через сітку фільтроелемента (відношення площі поверхні відкритих пір фільтра до загальної площі фільтруючої поверхні), приймемо R = 0.2.

Вибираємо діаметр фільтроелемента рівний dф = 160 мм (0.16 м), тоді його довжина дорівнює:

L = S/(π ) = 0.28/ (π *0.16) = 0.55 м. (4.9)

Таким чином, для здійснення процесу фільтрації можливе використання «акустичного» фільтра, забезпеченого «акустичним» фільтроелементів діаметром = 160 мм і довжиною = 650 мм.

Розрахуємо геометричні характеристики корпусу «акустичного» фільтра:

Обсяг корпуса фільтра вибираємо рівним обсягом осаду, помноженому на коефіцієнт 2.

Отже, обсяг корпуса дорівнює

= 71*2 = 142 л. (4.10)

Довжина циліндричного корпуса фільтра, діаметр якого дорівнює = 354 мм, дорівнює:

LK = 4* / (π 2) = 4* 0.142/(π*0.3542) = 1.4 м. (4.11)

Принимаем высоту одного фильтроэлемента 0,16 м.

Приймаються висоту одного фільтроелемента 0,16 м.

Отже, для очищення води, згідно з наведеними технічним умовам потрібно 2 стандартних акустичних фільтр марки "Ф100-4-А" продуктивністю Q = 100 м3/год і гряземісткістю G = 4 кг.висотой 1.4 м.

 

4.3 Расчет катіонітного фільтра

Рис 14

Фільтр катіонітових

Склад вихідної води

Са = 0,4 мг-экв./ дм³;

Мg = 3,0 мг-экв./ дм³;

Na = 4,9 мг-экв./ дм³;

Fе = 0.007 мг-экв./дм³

∑Кат = 8,3 мг-экв./ дм³;

При заданій мінералізації знесоленої води можна застосувати схему часткового хімічного знесолення методом Н - катіонірованіе. Н - катіонірованіе відбувається в прямоточному катіонітових фільтрів, завантаженому сильнокислотного катионитом КУ-2-8 або AmberlaitIR120Н; Кожен катіонітних фільтр може відключатися на регенерацію навіть при кислотності фільтра 0,2 - 0,3 мг-екв. / Дм3; так какостальние фільтри в це час видаватимуть фільтрат зі лужністю близько 1 мг-екв. / дм3.

Продуктивність Н - катіонітних фільтрів повинна обеспечітьзаданную продуктивність знесолюючої установки 50 м3 / ч і власні потреби аніонітних фільтрів:

50+15=65м³/ч (4.12)

Кількість катіонів, що видаляються на Н - катіонітних фільтрах визначається за формулою:

 

А_к = 24 (∑кат - Na_ост)* Q_н А_к =

=24 (0,4 + 3 + 4,9 - 1,7) * 65 = 10296г - экв./сут. (4.13)

 

де ∑кат - зміст катіонів, що надходять на катіонітниефільтри,

г - екв./м3;

Na_ост - залишковий вміст натрію в частічнообессоленной воді, г - екв. / М

У зв'язку з великою мінералізацією води для скорочення витрати сірчаної кислоти приймаю Протівоточное катіонірованіе (фільтрування зверху вниз, регенерація знизу верху), що здійснюється на протиточних фільтрах. Приймаю до установки 3 катіонітових фільтра, один з яких резервний (порожній), Dу = 2600мм, ПСП = 2,5 м [(3) стор 112].

Нормальну швидкість фільтрування при роботі всіх фільтрів визначаю за формулою:

(4.4.4.1)

де - проізводітельнкость катіонітних фільтрів, м3 / ч;

f _н - площа фільтрування стандартного катіонітного фільтра, м2,

f _н =3,1 м²

а - кількість працюючих фільтрів..

Максимальну швидкість фільтрування при регенерації одного з фільтрів визначаю за формулою:

Кількість регенерації кожного фільтра на добу визначаю по

- 1 раз на добу

де Н_сл - висота шару катіоніту, м; Н_сл = 2,5 м;

- робоча обмінна здатність катіоніту, г - екв./м3 знаходиться за формулою:

г - экв./м³ (4.16)

 

(4.4.4.1)

де - - коефіцієнт ефективності регенерації, = 0,9 ÷0,93;

- повна дінаміческая обмінна здатність катіоніту, г - екв./м3;

q - питома расходотмивочной води, м³ /м³; q = 6,5 м³ / м³

Ж₀ – загальна жорсткість води;; г - экв./м³;

С_Na - концентрація натрію в оброблюваної воді, г - экв./м³

Витрата 100% - ної сірчаної кислоти на одну регенерацію фільтру:

 

де - витрата сірчаної кислоти, г/г-экв.,

= 80 г/г-экв. [(1)стр. 88 рис. 5-6].

 

Добовий витрата технічної 92%-ної сірчаної кислоти визначаю за формулою:

 

 

де 92 - зміст в технічній сірчаної кислоти, %.

 

Витрата технічної сірчаної кислоти на місяць становитиме:

Витрата води на одну регенерацію фільтру складається з:

а) витрати води на розпушують промивання фільтра

 

(4.4.4.1)

б) витрати води на приготування регенераційних розчинів зростаючої концентрації:

 

де р_ь р₃, р₆ - щільності відповідно 1,3 і 6%-них розчинів

 

в) витрати води на омивку катіоніту від продуктів регенерації:

 

м³ (4.21)

 

де - питома витрата води на відмивання катіоніту, м³ /м³

Витрата води на одну регенерацію катіонітногофільта з урахуванням використання отмивочной води на розпушування складе:

 

Добовий витрата води на регенерацію всіх фільтрів складе:

 

(4.23)

Середньогодинної витрата води на власні потреби катіонітових фільтрів складе:

 

 

Час регенерації катіонітного фільтра

 

(4.25)

где - час взріхляючої промивки

- час пропуску регенераційних розчинів

 

Механічний розрахунок