4. Приближенный расчет рабочей поверхности мембран
По данным Приложения 1.1 строим график зависимости осмотического давления от концентрации CaCl2 (рис. 2). По графику находим π1н = 0,46 МПa; π1к = 2,0 МПа.
Рис. 2. Зависимость осмотического давления водного раствора СаС12 от его концентрации при температуре 25˚С.
Удельная производительность на входе разделяемого раствора в аппараты обратного осмоса и на выходе соответственно равна:
кг/(м2·с)
кг/(м2·с)
В первом приближении принимаем, что средняя удельная производительность мембран может быть выражена как средняя арифметическая величина:
кг/(м2·с)
Тогда рабочая поверхность мембран составит
м2.
5. Выбор аппарата и определение его основных характеристик
Основные характеристики аппарата ЭРО-Э-6,5/900 приведены ниже:
Длина рулонного модуля lм, м |
0,90 |
Длина пакета lп, м |
0,95 |
Ширина пакета bп, м |
0,83 |
Высота напорного канала, равная толщине сетки-сепаратора δс, м |
5·10-4 |
Толщина дренажной сетки δд, м |
3·10-4 |
Толщина подложки δ1, м |
1·10-4 |
Толщина мембраны δ2, м |
1·10-4 |
Число элементов в модуле nэ |
5 |
Материал корпуса |
Сталь Х18Н10Т |
Диаметр корпуса, мм |
130Х5 |
Толщина крышки, м |
2,5·10-2 |
Диаметр крышки, м |
0,108 |
Определим параметры аппарата, необходимые для расчетов.
Поверхность мембран в одном элементе определяется произведением 2lпbп. Учитывая, что часть этой поверхности используется для склеивания пакетов (примерно на длине 0,05 м) и не участвует в процессе обратного осмоса, рабочую поверхность мембран в одном элементе Fэ, определим по соотношению
м2.
Рабочая поверхность мембран в одном модуле Fм равна произведению Fэ, на число элементов в модуле:
м2.
Примем, что аппарат состоит из двух модулей, Тогда рабочая поверхность мембран в аппарате
м2
≈13 м2.
Сечение аппарата, по которому проходит разделяемый раствор
м2.
Общее число аппаратов в мембранной установке
n = F/Fa = 1900/13=146.
6. Секционирование аппаратов в установке
число аппаратов в первой секции можно найти, разделив расход исходного раствора на значение оптимального расхода для каждого аппарата: n1=5,56/0,278 = 20.
Из формулы (11.14) найдем значение q, соответствующее данному значению n1:
откуда
.
Далее, используя это значение q, по формуле (1.15) определим число аппаратов в последующих секциях:
n2=20/1,117=17,9=18; |
n3=20/1,1172=16,1=16; |
n4=20/1,1173=14,4=14; |
n5=20/1,1174=12,9=13; |
n6=20/1,1175=11,5=12; |
n7=20/1,1176=10,3=10; |
n8=20/1,1177=9,3=;9 |
n9=20/1,1178=8,3=8; |
n10=20/1,1179=7,4=7; |
n11=20/1,11710=6,7=7; |
n12=20/1,11711=6; |
n13=20/1,11712=5,3=5; |
|
n14=20/1,11713=4,8=5. |
Суммируя число аппаратов, замечаем, что
,
а
т. е. в случае 13 секций недостает одного аппарата до общего числа 146, а в случае 14 секций появляется четыре избыточных аппарата. Ограничимся 13 секциями, добавив один аппарат к первой секции. (Поскольку в первой секции установлено больше всего аппаратов, то изменение их числа на единицу мало отразится на скоростях потоков. В общем случае, если возникнет необходимость перераспределения двух и более аппаратов, следует добавлять или убавлять их пропорционально рассчитанному числу аппаратов в секциях.)
На основании полученных данных имеем:
Секция |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
12 |
13 |
Число аппаратов в секции |
21 |
18 |
16 |
14 |
13 |
12 |
10 |
9 |
8 |
7 |
7 |
6 |
5 |