Дисциплина «Основы проектирования теплообменных аппаратов систем судовых энергетических установок»

МОДУЛЬ 8 методы получения пресной воды

Вопросы лекции.

1. ВИДЫ ПРЕСНОЙ ВОДЫ И ПОКАЗАТЕЛИ КАЧЕСТВА

2. ТРЕБОВАНИЯ, ПРЕДЪЯВЛЯЕМЫЕ К ПРЕСНОЙ ВОДЕ РАЗЛИЧНОГО НАЗНАЧЕНИЯ

3 МЕТОДЫ ОПРЕСНЕНИЯ МОРСКОЙ ВОДЫ

3.1 ФИЗИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ

3.2 ХИМИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ

3.3 ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ

3.4 МЕТОД ОБРАТНОГО ОСМОСА (ГИПЕРФИЛЬТРАЦИЯ)

3.5 ТЕРМИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ

4 НАЗНАЧЕНИЕ, КЛАССИФИКАЦИЯ И ПРИНЦИПИАЛЬНЫЕ СХЕМЫ ОПРЕСНИТЕЛЬНЫХ УСТАНОВОК

4.1 НАЗНАЧЕНИЕ СУДОВЫХ ОПРЕСНИТЕЛЬНЫХ УСТАНОВОК

4.2 КЛАССИФИКАЦИЯ ОПРЕСНИТЕЛЬНЫХ УСТАНОВОК

4.3ТРЕБОВАНИЯ К СУДОВЫМ ОПРЕСНИТЕЛЬНЫМ УСТАНОВКАМ

4.4 Принципиальные схемы опреснительных установок

5 ПОЛУЧЕНИЕ ДИСТИЛЛЯТА ВЫСОКОГО КАЧЕСТВА

5. 1 ПУТИ ПОПАДАНИЯ ПРИМЕСЕЙ В ДИСТИЛЛЯТ

5.2 Факторы, определяющие влажность вторичного пара и качество дистиллята

5.3 Методы очистки вторичного пара

6 ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТЬ И ЭКОНОМИЧНОСТЬ ОПРЕСНИТЕЛЬНЫХ УСТАНОВОК

1 Виды пресной воды и показатели качества

На кораблях и судах воду подразделяют на забортную и пресную. Забортной называют высокоминерализованную морскую (океанскую) воду, либо совсем необработанную, либо пропущенную через механические фильтры. Пресной называют предварительно обработанную воду различного назначения и качества, содержащую небольшое количество примесей.

Пресную воду на судах готовят из забортной морской воды в опреснительных установках (ОУ) и в зависимости от назначения и качества подразделяют на следующие виды:

• питательная;

• подпиточная (добавочная);

• аккумуляторная;

• питьевая;

• мытьевая.

Основными показателями качества воды являются следующие:

1. Общее солесодержание (S) – это суммарная концентрация всех катионов и анионов солей воды в мг/л. Иногда отдельного измеряют содержание хлор - ионов Cl^-

2. Соленость (s) - это общее количество катионов и анионов хлористых солей в мг/л.

Соленость иногда измеряют в градусах Брандта (Бр). Солености в 1Бр соответствует содержание в 1 л воды хлористых солей (вместе с бромистыми и йодистыми) эквивалентное 10 мг NaCl.

При анализе морских и океанских вод содержание главных ионов выражают в г/кг, обозначая знаком ‰. (Промилле - 1/1000 часть или 0,1%).

Соленость морской воды в открытом море в среднем принимают равной 35‰ или 3500Б

3. Жесткостью называется суммарное содержание в воде катионов кальция и магния, выраженное количеством миллиграмм-эквивалентов Ca или Mg в 1л (мг-экв/л). Иногда её измеряют градусами жесткости (Ж). Жесткость воды 1 мг-экв/л соответствует 2,8 Ж, а 1 Ж соответствует содержанию в 1л воды 10 мг CaO или 7,19 мг MgO.

4. Сухой остаток – это суммарное количество нелетучих веществ, присутствующих в воде в коллоидном и молекулярно-дисперсном состояниях, выраженное в мг/л.

5. Водородным показателем pH называется величина, характеризующая количество водородных ионов, образованных при диссоциации воды. При pH=7 число водородных ионов (H⁺) равно числу гидроксильных ионов (ОН^-), образовавшихся при диссоциации воды. Такая вода считается нейтральной. При pH<7 - кислой, pH>7 - щелочной.

6. Концентрация растворенных газов - это количество растворенных в воде газов в мг/л. Наибольший интерес представляют концентрации О₂ и СО₂.

2 Требования, предъявляемые к пресной воде различного назначения

В зависимости от назначения к пресной воде предъявляются различные требования.

Питательная вода для питания парогенераторов и паровых котлов. Требования зависят, главным образом, от рабочего давления. Общее солесодержание S до 10 мг/л для котлов среднего и низкого давления и не более 1 мг/л для котлов высокого давления. Жесткость 0,015...0,4 мг-экв/л (при р=7 МПа - 0,015; при 5 МПа - 0,03; при р=1,6 МПа - 0,4), Сухой остаток <12 мг/л. Кислородосодержание  0,05 мг/л и pH=7...8. В современных ПТУ утечки пара и конденсата составляют 0,5…1,0% от производительности котлов.

Подпиточная вода для заполнения и подпитки первого контура Я ЭУ. Общее солесодержание S1,0 мг/л, содержание Cl^- - 0,02 мг/л, . Сухой остаток - 1,5 мг/л. Кислородосодержание 0,01...0,05 мг/л и рН=8...9.

Аккумуляторная вода для доливки в аккумуляторные батареи и приготовления электролита. Концентрация ионов примесей, вызывающих саморазряд аккумуляторов или закупорку пластин, в воде должна быть следующей: катионы железа  0,2 мг/л; анионы Cl  3 мг/л, окислов Mg и Ca  10 мг/л.

Питьевая вода для питья и приготовления пищи. Она должна быть прозрачной, не иметь неприятного запаха и вкуса, не содержать вредных для здоровья примесей и болезнетворных бактерий. Содержание хлористых солей  350 мг/л, Жесткость 7...1,4 мг-экв/л. Содержание тяжелых металлов: Pb ≤ 0.1 мг/л, Ni - 0,3 мг/л, Cu - 3 мг/л, Zn - 5,0 мг/л, Fe – 0.3 мг/л, F- 0.7..1.5 мг/л , Mb – 0.5 мг/л. Дистиллированная вода неприятна на вкус и при систематическом употреблении обессоливает клетки пищеварительных органов, что отражается на здоровье человека. На кораблях и судах дистиллят, из которого приготовляют питьевую воду, подвергают обогащению соответствующими солями и газами. Хранение питьевой воды в судовых цистернах допускается до 5 суток летом и до 7 суток зимой. Норма расхода питьевой воды составляет 10-15 л/сутки на человека.

Мытьевая вода для умывания, мытья в душах и банях, для стирки, мытья буфетов, камбузов и посуды. Она может содержать 300-400 мг/л хлористых солей, но ограниченную жесткость- до 7мг-экв/л. Хранение на судне - до 10 суток. Норма расхода - 45 л/сут.

К пресной воде предъявляются жесткие требования по содержанию в ней радиоактивных веществ, ионизирующее излучение которых оказывает вредное воздействие на здоровье. Предельные уровни радиоактивности относят к отдельным радиоактивным изотопам. В таблице 1 приведены данные по изотопам, нахождение которых в питьевой воде наиболее вероятно. Предельные уровни радиоактивности для технической воды - 10^-4-10^-5 Ku/л, для питьевой воды в зависимости от радиоактивного изотопа - 10^-5...3*10^-9.

(Кюри́ - обозначение: Ки, Ci — внесистемная единица измерения активности.

Радиоактивность вещества равна 1 Ки, если в нём каждую секунду происходит 3,7×10¹⁰ радиоактивных распадов).

Таблица 1 - Максимально допустимая концентрация радиоактивных веществ в воде при систематическом употреблении

Радиоактивный изотоп	Орган, в котором абсорбируется изотоп	Максимально допустимая концентрация, Ки/л
Na - 24	Во всех органах	8*10-6
С1-36	Во всех органах	1*10-5
Са—45	Кости	2*10-5
Sr—90	Кости	4*10-7
I—131	Щитовидная железа	2*10-7
U —233	Кости	3*10-9
Pu—239	Кости	3*10-9

При разовом употреблении воды указанные дозы могут быть увеличены.

Основные требования для различных видов воды приведены в таблице 2.

Таблица 2 - Основные показатели качества различных видов пресной воды

Показатель качества	Питательная вода	Подпиточная вода	Аккумуляторная вода	Питьевая вода	Мытьевая вода
Общее солесодержание (S), мг/л	≤10 СД и НД ≤1 ВД	1,0 (Cl- ≤ 0,02)	Fe+  0,2 Cl-  3	-	-
Соленость (s), мг/л	-	-	-	 350	300-400
Жесткость, мг-экв/л	0,015 – р=7 0.03 – р=5 0,4- р=1,6МПа	-	-	7...1,4	≤7
Сухой остаток, мг/л	<12	1,5	-	-	-
Водородный показатель pH	7...8	8...9	-	-	-
Концентрация растворенных газов (O2), мг/л	 0,05	0,01...0,05	-	-	-
Предельные уровни радиоактивности, Ки/л	10-4...10-5			10-5...3*10-9	-