![]() Главная страница Случайная страница КАТЕГОРИИ: АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника |
Расчет диализатора
При проектировании электродиализных установок необходимо выполнить технологический расчет. Исходными данными для проектирования и расчета являются: 1) назначение установки; 2) полезная пропускная способность; 3) характеристика водоисточника; 4) полный физико-химический и бактериологический анализ исходной воды. Основной задачей расчета электродиализной опреснительной установки является определение напряжения и силы тока, подводимого к электродам, а также площади мембран и их количества.
- солесодержание опресненной воды, - коэффициент выхода по току, η = 0, 85-0, 98 - при деминерализации пресных вод; η = 0, 8-0, 85 - солоноватых; η = 0, 7 - при опреснении морской воды; - оптимальная плотность тока, i = 0, 0085 А/см2; - падение напряжения на электродах, Е = 4-6 В; - стандартные размеры мембран (сухих), а х в х δ = 142 х 45 x 0, 03 см; - коэффициент экранирования мембран в зависимости от типа корпусных рамок, Кэ = 0, 60-0, 80; - расстояние между мембранами (перемычками), d = 0, 08-0, 12см; коэффициент увеличения электрического сопротивления камеры в зависимости от типа сетки-сепаратора, Ку = 0, 34-0, 71; - удельное электрическое сопротивление мембран, ρ к= ρ а= 30 Ом·см2; - эквивалентное расстояние между мембранами d э = 0, 08-0, 12см; - ширина прохода воды в камере В 1 = 360-470 см; - площадь электрода f эл = 0, 32 м2; - мощность двигателей рабочих насосов N д = 0, 73 кВт и их число N =2шт. - - Ионную силу раствора определяем по формуле
где С i - молярная концентрация иона, мг-экв/л, zi -заряд иона. µ = [2(5, 5 + 10, 0 +15, 5) + 0, 5(17, 5 + 14, 5 + 3, 0)]·10-3 =0, 079 Среднее солесодержание, мг/мг-экв:
где S к , а - сумма катионов (или анионов), мг-экв/л
Коэффициент допустимого концентрирования солей в рассольных камерах
Количество солей, удаляемое за 1 час для снижения общего солесодержания воды, г-экв/ч:
Sy= 10(33-(1000/67, 4))=168 г-экв/ч
Количество электричества, которое нужно пропустить через электродиализную установку для удаления из воды солей, А·ч
где I - сила тока, А; t -время, ч. It=(26, 8*168)/0, 87=5175 А·ч
Площадь мембраны, см2
где i - плотность тока, определяется в зависимости от стоимости мембран и электроэнергии, А/см2
Площадь одной мембраны (нетто), см2 F н = Кэ · а · в (3.6.7)
Необходимое число парных мембран, шт
n=61*10 Число камер, шт
где m - число параллельно действующих электролизеров
Принимается один электродиализный аппарат рамочного типа с закладной сеткой-турбулизатором. Удельная электропроводность опресняемой воды в начале цикла, Ом-1·см-1 χ H = Sk β /γ (3.6.10) где β - показатель степени, зависит от отношения содержания сульфат-ионов к количеству анионов: γ - коэффициент, зависящий от состава воды, определяется по известному значению удельной электропроводности исходной воды при t = 18 ° С; ориентировочно γ = 8300. χ H =33, 00, 905 / 8300 = 0, 38·10-2 Ом-1·см-1. В конце цикла χ к =(So)β /γ (3.6.11)
χ к =
электропроводность равна
χ p = (SK·KC)β /γ, (3.6.12)
χ p = (33, 0 · 4, 5)0, 905 / 8300 = 0, 017 Ом-1·см-1.
Внутреннее электрическое сопротивление в начале цикла одной камеры электролизера (дилюатной и рассольной), Ом RH = (d (1 + Ky)/χ H + d (1 + Ky)/χ P + ρ k + ρ a) (3.6.13)
В конце цикла RK = (d (1 + Ky)/χ H + d (1 + Ky)/χ P + ρ k + ρ a) (3.6.14)
Среднее электрическое сопротивление одной камеры, Ом
Мембранный потенциал в начале, середине и конце цикла, В
где С Р и С Д - концентрация солей в рассоле и дилюате соответственно. В начале цикла - E Mср в середине – E Mср = 0, 1lg(2*45/1, 5)=0, 078 В в конце цикла - E Mк = 0, 1lg(2*4, 5/1)=0, 095 В
Напряжение на установке, необходимое для поддержания расчетной плотности тока, В
U=0, 0085*3, 75*1000*160*0, 34+4+2*160*0, 078=203 B При этом напряжении плотность тока, А/см2 j = где Е M и R берутся в начале и конце цикла. Плотность тока в начале цикла:
в конце
Тогда в среднем за цикл
где В и p - параметры, зависящие от конструкции камеры, типа турбулизатора-сепаратора, соотношения коэффициентов диффузии растворенных в воде солей и ее температуры, принимаются равными 2, 5 и 0, 67 соответственно С - средняя концентрация растворенных солей в опресняемой воде в конце цикла, г-экв/л.
Производительность циркуляционных насосов для перекачки опресняемой воды и рассола, м3/ч ан= т ·п · d ·В 1 – vД (3.6.19) ан =1*160*1, 2*10*0, 42*5, 6*10 м3/с=16, 2 м3/ч. Расход тока на опреснение воды, кВт
Расход тока на перекачку дилюата и рассола, кВт WП=NД * N (3.6.21) WП =0, 73·2 = 1, 46кВт Общий расход тока на опреснение воды, кВт/м
|