Расчет аппаратов очистки сточных вод

Задание по расчету аппаратов для механической очистки сточных вод

Задание 5 - Отстойник

Выбрать и произвести технологический расчет отстойника согласно исходным данным Таблица 9.

Таблица 9 – Исходные данные для расчета отстойника

№ вар	Q, м^3/ч	с0, мг/м3	dч, мкм	p ч, кг/м^3	Отстойник
1	500	1000	50	1500	горизонтальный
2	400	950	45	1550	горизонтальный
3	380	850	35	1650	горизонтальный
12	450	980	45	1550	горизонтальный
14	500	1000	50	1500	горизонтальный
16	750	940	42	1600	горизонтальный
17	550	1000	35	1500	горизонтальный
20	500	1000	48	1700	горизонтальный
22	650	950	46	1650	горизонтальный
25	700	1000	53	1500	горизонтальный
29	780	950	48	1550	горизонтальный

 

Задание 6 - Песколовка

Произвести технологический расчет горизонтальной песколовки согласно исходным данным Таблица 10.

 

Таблица 10 – Исходные данные для расчета песколовки

№ вар	Q, м^3/ч	N	h1, м	dч, мм	U0, мм/с
4	500	1	0,7	0,25	24,2
5	400	1	0,5	0,3	29,7
10	480	2	0,7	0,29	24,5
13	450	2	0,75	0,27	30,1
19	650	2	0,55	0,31	24,3
23	700	1	0,6	0,26	24,8
27	350	1	0,65	0,21	24,9
28	580	2	0,75	0,24	28,8

 

Задание 7 - Центрифуга

Выбрать и произвести технологический расчет горизонтальной центрифуги с ножевым съемом осадка согласно исходным данным Таблица 11.

Таблица 11 – Исходные данные для расчета центрифуги

№ вар	Q, м^3/ч	с0, мг/л	dч, мкм	p ч, кг/м^3
5	100	1200	8,5	2000
6	90	1000	9	2000
11	130	1150	9,2	2150
17	110	1150	7,5	2000
22	95	1180	9,5	2100
24	120	1210	8	2200
26	118	1205	8,4	2400
27	94	1180	7,8	2500

 

Задание по расчету аппаратов для физико-химической и биологической очистки сточных вод

Задание 8 - Флотатор-отстойник

Произвести технологический расчет флотатора- отстойника согласно исходным данным Таблица 12.

Таблица 12 – Исходные данные для расчета флотатора-отстойника

№ вар	Q, м^3/ч	H,м	H к,м	τобщ , мин	Τк , мин
3	350	3,2	1,3	25	6
7	100	3	1,5	20	5
8	500	3	1,5	20	7
10	420	3,2	1,4	32	9
11	450	3,5	1,8	35	7
15	400	2,8	1,4	30	9
16	600	3,5	1,9	30	8
18	360	2,9	1,37	25	6
21	120	3,1	1,52	20	6
22	530	3,2	1,53	25	7
24	380	2,8	1,45	30	5
25	610	3,6	1,8	25	9

 

Задание 9 – Аэротенк

Произвести технологический расчет аэротенка согласно исходным данным Таблица 10.

Таблица 13 – Исходные данные для расчета аэротенка

№ вар	Сточные воды производства	Q, м^3/ч	L0, мг/л	L1, мг/л	ρ мг/(г*ч)	n2	k1	а, г/л
4	изопрен	800	950	8	16	0,5	0,52	6
9	каучук	700	800	5	14	0,4	0,45	5
19	изопрен	650	750	4,5	18	0,65	0,47	6
28	аммиака	900	870	9	15	0,45	0,51	7
29	аммиака	850	850	8	17	0,6	0,43	5

 

 

 

Методики расчета

Задание 1-Расчет циклона

Цель расчета: Приобретение навыков по выбору и расчету циклонов.

Расчет циклонов ведут методом последовательных приближений.

Методика расчета:

Таблица 1 -Параметры, определяющие эффективность циклонов

Параметры	Тип циклона
	ЦН-24	ЦН-15У	ЦН-15	ЦН-11	СДК ЦН-33	СКЦН-34	СК ЦН 34М
ωоп, м/с	4,5	3,5	3,5	3,5	2,0	1,7	2,0
, мкм	8,50	6,00	4,50	3,65	2,31	1,95	1,13
	0,308	0,283	0,352	0,352	0,364	0,308	0,340

ω_оп – скорость движения газа в циклоне, м/с.

– оптимальный диаметр частиц, осаждаемых с эффективностью 50 %, мкм.

– стандартное отклонение функции распределения парциальных коэффициентов очистки.

Расчет начинают с циклона, для которого диаметр частиц пыли  должен быть ориентировочно в 2 раза больше, чем .

d _м > 2d^т₅₀,

где  – медианный размер частиц, то есть такой размер, при котором количество частиц крупнее  равно количеству частиц мельче .

Диаметр циклона вычисляется по формуле:

                                       ,                                  (1)

где  – количество очищаемого газа, м³/с;

 – количество циклонов.

Полученное значение диаметра  округляется до ближайшего типового значения внутреннего диаметра циклона  (табл. 2).

При диаметре циклона более 2,0 м увеличиваем количество циклонов. Количество циклонов принимается кратное 2. Типовые значения внутреннего диаметра циклона представлены в таблице 2.

Таблица 2 - Типовые значения внутреннего диаметра циклона

, м

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

1,0

1,2

1,4

1,6

1,8

2,0

2,2

2,4

2,6

2,8

3,0

 

По выбранному диаметру циклона находится действительная скорость движения газа в циклоне:

                                , м/с,                             (2)

Действительная скорость в циклоне не должна отклоняться от оптимальной более чем на

.

При отклонении более чем 15 % выбирают другой тип циклона.

Параметр  определяют следующим образом.

– диаметр частиц, осаждаемых с эффективностью при рабочих условиях.

Величина  определяется по формуле:

                              .                       (3)

Значение соответствует следующим типовым параметрам работы циклона:

С учетом этих значений формула (3) принимает вид:

. (4)

Полученное значение  должно быть меньше  (заданного). Если это не выполнятся, то необходимо выбрать другой циклон с меньшим значением .

Расчет параметра  определяют по формуле:

                                   ,                                   (5)

где – стандартное отклонение функции распределения парциальных коэффициентов очистки (табл. 1);

 – стандартное отклонение размеров частиц пыли (параметр из табл. 7).

По величине параметра X определяют значение нормальной функции распределения Ф(Х) – полный коэффициент очистки газа, выраженный в долях:

                   .                       (6)

 

Определятся эффективность очистки газа в циклоне (η):

                                    .                              (7)

Полученное значение сопоставляют с требуемым. Если η окажется меньшетребуемого, то необходимо выбрать другой тип циклона с меньшим значением ω _опи .

Определение коэффициента гидравлического сопротивления циклона:

,                       (8)

где –поправочный коэффициент на диаметр циклона (табл. 3);

– поправочный коэффициент на запыленность газа (табл. 4);

– коэффициент гидравлического сопротивления одиночного циклона диаметром  мм(табл. 5).

Определение поправочного коэффициента  – по таблице 3.

Таблица 3- Определение поправочного коэффициента

D ц, м	ЦН-11	ЦН-15, ЦН-15У, ЦН-24	СДК ЦН-3, СДК ЦН-34, СДК ЦН-34М
0,2	0,95	0,90	1,00
0,3	0,96	0,93	1,00
0,4	0,99	1,00	1,00
≥0,5	1,00	1:00	1,00

Определение поправочного коэффициента  производим по таблице 4.

Таблица 4 -- Определение поправочного коэффициента

Тип циклона	Запыленность на входе, (г/м^3)
	0	10	20	40	80	120	150
ЦН-11	1,00	0,96	0,94	0,92	0,90	0,87	0,85
ЦН-15	1,00	0,93	0,92	0,91	0,90	0,87	0,86
ЦН-15У	1,00	0,93	0,92	0.91	0,89	0,88	0,87
ЦН-24	1,00	0,95	0,93	0,92	0,90	0,87	0,86
СДК ЦН-33	1,00	0,81	0,785	0,78	0,77	0,76	0,745
СК ЦН-34	1,00	0,98	0,947	0,93	0,915	0,91	0,90
СК ЦН-34М	1,00	0,99	0,97	0,95	–	–	–

Определение коэффициента гидравлического сопротивления  производим по таблице 5.

Таблица 5 - Определение коэффициента гидравлического сопротивления

Тип циклона	ЦН-24	ЦН-15, ЦН-15У	ЦН-11	СДК ЦН-33	СК ЦН-34, СК ЦН-34М
	75	155	245	520	1050

Вычисление гидравлического сопротивления (, Па) циклона производят по формуле

 ,   (9)

где  – плотность газа, кг/м³;

– скорость газа в циклоне, м/с.

Расчет мощности привода подачи газа. Величина гидравлического сопротивления и объемный расход (  м³/с) очищаемого газа определяют мощность (, Вт) привода устройства для подачи газа к циклону:

 

                                    ,                                       (10)

где – коэффициент запаса мощности ();

 – КПД передачи мощности от электродвигателя к вентилятору ();

 – КПД вентилятора ().

Определение концентрации пыли на выходе из циклона, г/м³:

                            С _вых = С _вх(1 − 𝜂).                             (11)

 

Задание 2 -Расчет пористых металлических фильтров для очистки выбросов от пыли

Цель расчета: Приобретение навыков и знаний по расчету и конструкции пористых фильтров.

Методика расчета

1Выбирают материал для изготовления фильтрэлемента, исходя из условия эксплуатации фильтра, прочностных, коррозионных характеристик материала и экономичных соображений (или по варианту).

1 Определяют максимальный размер пор:

2

d пмах^=3 d тоабс^,

(1)

где

d_тоабс – абсолютная тонкость очистки, мкм.

2 Определяют средний размер пор:

3

d nсс = 1,25 dn max П ^0,3,

(2)

где

П – пористость фильтрэлемента.

4 Определяют размер частиц порошка для изготовления фильтрэлемента, мкм:

,

(3)

где

d_ncp –средний размер пор фильтрэлемента.

4 Назначают толщину фильтрэлемента h по технологическим и прочностным соображениям в пределах 0,25–5 мм (обычно – 1 мм).

5 Находят скорость потока в порах:

,

(4)

где:

∆P_нач – начальное сопротивление фильтра, Па;

µ - вязкость фильтруемого вещества, Па*с.

7 Определяют площадь фильтрации, м²:

(5)

где:

Q – объемный расход, м³/с;

П – пористость фильтрэлемента,

w_п – скорость потока в порах, м/с.

 

8 Определяют расчетное конечное сопротивление фильтра, Па:

 

                   ]                (7)

Где

А – опытный коэффициент, зависящий от размеров частиц и размер пор:

¾ для очистки газов А=5,25·10³ c^-1;

¾ для очистки жидкостей А=10^-1 c^-1 .

τ – время работы фильтра, с;

q_вх – объемное содержание твердых частиц в фильтруемом веществе на входе фильтра;

C_вх-концентрация загрязнителя, кг/м³;

p_ч – плотность частиц загрязнителя, кг/м³ ;

w_п – скорость потока в порах, м/с.

                                                          X=A*B*h                                       (8)

	(9)
(10)	(10)
B=  , с/м	(11)
wп	(12)

9 Определяют максимально допустимое время работы фильтра (если ∆P_кон.р. отличается от заданного ∆P_кон), с:

                          τ_м = ,                       (13)

10 Определяют эффективность очистки:

                               ,                                   (14)

где

 

                                          Z=A*q_вх*τ_м                                          (15)

 

Если конечные данные (например, эффективность очистки) не удовлетворяют требованиям, то расчет производят вновь, изменив размеры фильтрэлемента или структурные свойства его материала.

 

 

 

Задание 3 - Расчет электрофильтра

 

Цель расчета: Приобретение навыков и знаний по расчету и конструкции электрофильтров.

Методика расчета

1 Выбирают конструктивный тип электрофильтра с учетом исходных условий (по варианту курсовой работы).

2 Рассчитывают требуемую площадь активного сечения электрофильтра, м²:

                                                                                        (1)

где _часто Q – объемный _формы расход _канал очищаемых _служит газов, _данные м³/с; 

w_г– скорость _уходит газа, _каплях м/с.

3 Определяют _зола напряженность _вводом электрического _газов поля, _друга В/м:

                                                                                    (2)

где _такими U – рабочее _данные напряжение _какой электрофильтра, _также В;  

H – расстояние _пыли между _жиры электродами, _формы м.

Для трубчатых электрофильтров H = R, где R – радиус трубы.

4 Определяют _работы скорость _систем осаждения (дрейфа) частиц, _сухой м/с:

                     ,_частиц                                                   (3)

где ε₀ = 8,85∙10^-12 Ф/м;  

ε – относительная _время диэлектрическая _шульц проницаемость _газа вещества _трубы частиц;  

µ – динамическая _частиц вязкость _работы газа, _формы Па∙с. 

5 Рассчитывают _мокрый требуемую _высота активную _работы длину _работы электрофильтра, _размер м:

 –трубчатый _ходом электрофильтр:

                                      ,_прочих                                                     (4)

- пластинчатый электрофильтр:

                                      ,_прочих                                                     (4)

где

η – требуемая _осевой эффективность _каплях очистки.

R –радиус трубы, м.

6 Ожидаемая _службы эффективность _па∙с очистки:

 

 – трубчатый электрофильтр:

                                        ,                                                 (5)

- пластинчатый электрофильтр:

                                        ,                                                 (5)

где

w₀– скорость _шлама осаждения _работы частиц, _через м/с;

w_г– скорость _размер газа, _альбом м/с;

L – требуемая _должен активная _потока длина _потока электрофильтра, _ухие м;

R –радиус трубы, м.