Порядок расчета

Рассматривается нормальный режим работы установки напорных зернистых фильтров с периодическим отключением одного из них на промывку.

Основным расчетным фактором для зернистых фильтров является производительность, которая кроме заданной величины должна учитывать расход на собственные нужды всех последующих стадий обработки воды.

Приближенно необходимая общая площадь фильтрования F, м², при нормальном режиме работы определяется следующим образом:

, (1)

где Q – производительность фильтрационной установки по осветленной

воде, м³/ч;

v – допускаемая скорость фильтрования, при нормальном режиме

работы v = 5 м/ч;

α – коэффициент, учитывающий расход воды на собственные

нужды, принимается α = 1,1.

Площадь фильтрования f, м², каждого фильтра определяется из уравнения:

, (2)

где а – количество фильтров, минимальное количество фильтров а = 2.

Определяется диаметр фильтра D, м

. (3)

Полученное значение диаметра одного фильтра корректируется в соответствии с диаметром стандартного фильтра (табл. 1).

Объем воды V, м³, на одну отмывку осветлительного фильтра равен

, (4)

где i и t - соответственно интенсивность (л/(с∙м²) и продолжительность (мин) взрыхляющей промывки фильтра, в зависимости от принятого характера промывки (водой или с воздухом) (табл. 1).

Среднечасовой расход воды на собственные нужды q, м³/ч, равен

, (5)

где n – число промывок в сутки осветлительного фильтра, принимаем

n = 2.

Для выбранных стандартных фильтров определяется скорость фильтрования

, м/ч (6)

Если скорость фильтрования превышает допускаемую (v = 5 м/ч), то необходимо увеличить диаметр или количество установленных фильтров.

Содержание отчета

Отчет по практической работе должен содержать:

1) титульный лист (приложение А);

2) задание с исходными данными;

3) схему зернистого фильтра;

4) расчет фильтра;

5) выводы.

Практическая работа № 14

РАСЧЕТ НАПОРНОГО ГИДРОЦИКЛОНА

Задание: Рассчитать напорный гидроциклон для очистки сточных вод от

твердых частиц в соответствии с заданным вариантом (табл. 1).

Таблица 1

Исходные данные

Номер варианта	Расход сточной воды Q, м3/ч	Давление на входе в гидроциклон Рпит, МПа	Крупность частиц δ, мкм
1	2,0	0,15	8 - 25
2	2,2	0,15	8 - 25
3	2,4	0,15	8 - 25
4	2,6	0,15	8 - 25
5	2,8	0,15	8 - 25
6	3,0	0,20	10 - 30
7	3,2	0,20	10 - 30
8	3,4	0,20	10 - 30
9	3,6	0,20	10 - 30
10	3,8	0,20	10 - 30
11	4,0	0,25	15 - 35
12	4,2	0,25	15 - 35
13	4,4	0,25	15 - 35
14	4,6	0,25	15 - 35
15	4,8	0,25	15 - 35
16	5,0	0,30	18 - 40
17	5,2	0,30	18 - 40
18	5,4	0,30	18 - 40
19	5,6	0,30	18 - 40
20	5,8	0,30	18 - 40
21	6,0	0,35	20 - 50
22	6,2	0,35	20 - 50
23	6,4	0,35	20 - 50
24	6,6	0,35	20 - 50
25	6,8	0,35	20 - 50
26	7,0	0,40	25 - 60
27	7,2	0,40	25 - 60
28	7,4	0,40	25 - 60
29	7,6	0,40	25 - 60
30	7,8	0,40	25 - 60
Для всех вариантов: 1) плотность частиц ρч = 2650 кг/м3; 2) плотность жидкости (воды) ρ = 998 кг/м3 ; 3) динамическая вязкость жидкости (воды) μж = 1,00510-3 Пас.

Напорный гидроциклон представляет собой аппарат, состоящий из цилиндрической и конической частей (рис. 1).

Рис. 1. Схема напорного гидроциклона

Сточная вода под давлением поступает по тангенциально рас­положенному вводу в верхнюю часть цилиндра и приобретает враща­тельное движение. Под действием центробежных сил твердые частицы перемещаются к стенкам аппарата и концентрируются во внешних слоях вращающегося потока. Затем они перемещаются по спиральной траектории вдоль стенок гидроциклона вниз к выходному патрубку. Очищенная вода удаляется через верхний патрубок.

Конструктивные размеры напорных гидроциклонов подбирают в зависимости от количества сточных вод, крупности задерживаемых частиц δ и их плотности.

Для выделения из сточных вод мелкодисперсных механических примесей и сгущения осадка рекомендуется применять напорные гидроциклоны, представленные в табл. 2 [7].

Таблица 2

Технические параметры	Размеры основных узлов и деталей
	Тип гидроциклона
	ГН-25	ГН-40	ГН-60	ГН-80	ГН-100
Диаметр: цилиндрической части D, мм; питающего патрубка dпит, мм; сливного патрубка dсл, мм; шламового патрубка dшл, мм	25 4, 6, 8 5, 8, 12 3, 4, 5	40 6, 8, 12 8, 12, 16 4, 5, 6	60 8, 12, 16 12, 16, 20 5, 6, 8	80 10, 12, 16, 20 16, 20, 32 6, 8, 10, 12	100 12, 16, 20, 25 20, 32, 40 8, 10, 12, 16
Угол конусности кони-ческой части α, град Высота цилиндричес-кой части Нц, мм Объемная производи-тельность Qпит, м3/ч, при Р = 0,1 МПа Граничная крупность разделения δгр, мкм	5, 10, 15 25, 50, 75, 100 0,3 - 1,1 2,3 - 64	5, 10, 15 40, 60, 80, 120, 160 0,6 - 2,2 2,3 - 84,9	5, 10, 15, 20 60, 120, 180, 240 1,1 - 3,7 3,4 - 92,9	5, 10, 15, 20 80, 160, 240, 320 1,8 - 6,4 4,3 - 103,0	10, 15, 20 100, 200, 300, 400 2,7 - 10,1 6,1 - 150

Для выбора типа гидроциклона, представленного в таблице 2, можно воспользоваться рекомендациями (табл. 3) [8].

Таблица 3

Диаметр гидро-циклона D, мм	25	40	60	80	100	125
Крупность частиц δ, мкм (табл. 1)	8 - 25	10 - 30	15 - 35	18 - 40	20 - 50	25 - 60 25 - 60

Производительность напорного гидроциклона Q_пит, м³/ч, при выбранных геометрических размерах определяется по формуле [8]

, (1)

где d_пит, d_сл – диаметры патрубков для подачи сточной и слива

очищенной воды (табл. 2), мм;

ΔP – потери давления в гидроциклоне, ΔP = 0,1- 0,2 МПа [2].

g – ускорение свободного падения, g = 9,81 м/с².

Число гидроциклонов принимается в соответствии с n = Q/Q_пит , где

Q – расход сточной воды (табл. 1).

Скорость осаждения (гидравлическую крупность) частиц w_o, мм/с, находят по упрощенной формуле [2]:

, (2)

где D – диаметр цилиндрической части гидроциклона (табл. 2), м;

Q – производительность гидроциклона (табл. 1), м³/с;

k – коэффициент, учитывающий влияние концентрации примесей и турбулентность потока; для агрегативно-устойчивых суспензий с небольшой концентрацией k = 0,04;

а – коэффициент, учитывающий затухание тангенциальной

скорости, а = 0,45.

Расход шлама Q_шл , м³/ч, определяют по формуле [8]

, (3)

где d_пит – диаметр патрубка для подачи сточной воды (табл. 2), мм;

d_шл – диаметр патрубка для удаления шлама (табл. 2), мм;

d_сл – диаметр патрубка для слива очищенной воды (табл. 2), мм;

D – диаметр цилиндрической части гидроциклона (табл. 2), мм;

Н_ц – высота цилиндрической чати гидроциклона (табл. 2), м;

α – угол конусности конической части гидроциклона (табл. 2), град;

Р_пит – давление на входе в гидроциклон (табл. 1), МПа.

Содержание отчета

Отчет по практической работе должен содержать:

1) титульный лист (приложение А);

2) задание с исходными данными;

3) схему напорного гидроциклона;

4) расчет гидроциклона;

5) выводы.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1. Павлов К.Ф., Романков П.Г., Носков А.А. Примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов химической технологии. – Л.: Химия, 1987. – 576 с.

2. Родионов, А. И. Оборудование, сооружения, основы проектиро-вания химико-технологических процессов защиты биосферы от промы-шленных выбросов / А. И. Родионов [и др.]. / Учеб. пособие для вузов. – М.: Химия, 1985. – 352 с.

3. Родионов, А. И. Техника защиты окружающей среды: учеб. для вузов / А. И. Родионов, В. Н. Клушин, Н. С. Торочешников. – М.: Химия, 1989. – 512 с.

4. Белов, С.В. Охрана окружающей среды: учеб. для техн. спец. вузов / С. В. Белов, Ф. А. Барбинов, А. Ф. Козьяков [и др.]; под ред. С. В. Белова. – М.: Высш. шк., 1991. – 319 с.

5. Борисов, Г.С. Основные процессы и аппараты химической технологии: пособие по проектированию / Г. С. Борисов [и др.]; под ред. Ю. И. Дытнерского. – М.: Химия, 1991. – 496 с.

6. Касаткин А.Г. Основные процессы и аппараты химической технологии. – М.: Химия, 1971. – 784 с.

7. Проектирование сооружений для очистки сточных вод: справочное пособие к СНиП. – М.: Стройиздат, 1990. – 192 с.

8. СНиП 2.04.03-85. Канализация, наружные сети и сооружения / Госстрой СССР. – М.: ЦИТП Госстроя СССР, 1986. – 72с.

Приложение А

Волгоградский государственный технический университет

Кафедра промышленной экологии и безопасности жизнедеятельности

Практическая работа № 1

по дисциплине “Промышленная экология”

Расчет рассеивания нагретых выбросов

вредных веществ в атмосфере

Выполнил: ______________

(фамилия, инициалы)

Группа ______________

Проверил: ______________

(фамилия, инициалы)

Волгоград 200_

Александр Валентинович Ильин

Александр Борисович Голованчиков

Наталья Олеговна Сиволобова

ПРАКТИЧЕСКИЕ РАБОТЫ