Расчетная часть

 Определите удельную производительность установки G₀(кг/м²·с), по чистой воде

  (1.21.1)

 где А – константа проницаемости по чистой воде, кг/(м²·с Мпа); для мембраны МФА-0,2 А=7,5 кг/(м²·с·Мпа); =0,3 Мпа – рабочее давление в системе.

Рассчитайте динамическую вязкость μ (Па с) солевого раствора с массовой долей 5% по формуле

μ = υ ρ, (1.21.2)

где υ- кинематическая вязкость, м²/с (при 25 °С для растворов соли с массовой долей 5 % υ=0,944 10^{- 6} м²/с; ρ - плотность раствора, кг/м³ (ρ =1036 кг/м³).

Зная динамическую вязкость чистой воды при той же температуре (μ₀ =0,000894 Па с), рассчитайте удельную производительность мембраны по солевому раствору G (кг/(м² с)),

  (1.21.3)

 Определите расход фильтрата L_ф (кг/с)

  (1.21.4)

 где L_ф - расход исходного раствора, кг/с; К - степень концентрирования (К=10); (φ- селективность мембраны (φ =0,98).

Рассчитайте рабочую поверхность мембраны F (м²)

  (1.21.5)

 Определите расход концентрата L_к (кг/с)

 Рассчитайте развиваемое насосом давление р_н (Па), расходуемое на создание перепада рабочего давления через мембрану p(Па), преодоление гидравлического сопротивления потоку разделяемого раствора р_а (Па) и потоку фильтрата в дренажах р_д (Па), а также на компенсацию потерь давления на трение и местные сопротивления р_п (Па) и подъем раствора на определенную геометрическую высоту р_r, (Па)

p_н = p + p_a+ p_д + p_п+ p _r (1.21.6)

Примите, что р_п составляет 20 % от р_а , т.е.

  р_п=0,2 р_а, (1.21.7)

а геометрическая высота подъема h_r, = 0,5 м, тогда

  р_r = ρgh_r. (1.21.8)

При ламинарном режиме течения гидравлическое сопротивление полых каналов равно

  (1.21.9)

  где l – общая длина канала, м (равна произведению числа секций, числа модулей в аппарате и длины пути в модуле, равной ширине мембранного пакета l=15…20 м); - скорость течения в произвольном сечении, м/с ( =0,01…0,02 м/с); d_э- эквивалентный диаметр (в пересчете на полый канал) (d_э=0,3·10^-6 м).

Рассчитайте гидравлическое сопротивление потоку разделяемого раствора р_а (Па) в аппарате

  (1.21.10)

 где ξ₁ - коэффициент, зависящий от сепарирующей сетки (ξ₁=5,6 )

Рассчитайте гидравлическое сопротивление потоку фильтрата в дренажах р_д (Па)

  (1.21.11)

  где ξ ₂ - коэффициент, зависящий от вида дренажного материала(ξ₂=100).

 

Графическая часть

 Постройте график динамики изменения удельной производительности мембраны С от степени концентрирования К при ультрафильтрации раствора соли.

Проанализируйте полученную графическую зависимость и сделайте статистическую обработку результатов.

Выполните рабочий чертеж одного из узлов ультра-фильтрационной установки (фильтродержатель, расходный баллон, дроссель, зажим) и сделаете к нему спецификацию в соответствии с требованиями ЕСКД.

Информация к размышлению

1. Для чего предназначена установка стерилизующей фильтрации УСФ-293-7?

а) для грубой предварительной очистки воды и растворов;

б) для осветления, ультратонкой очистки или стерилизующего фильтрования водных растворов, питательных и биологических сред;

в) для уменьшения жёсткости воды;

г) для концентрирования водных растворов и суспензий.

2. Что используется в качестве материала фильтрующего элемента в установке стерилизующей фильтрации УСФ-293-7?

а) специальная мембрана;

б) специальные элементы из металлокерамики;

в) элементы из плотного фетра;

г) активированный уголь.

3. В каком диапазоне лежит рабочее давление в установке стерилизующей фильтрации УСФ-293-7?

а) 0,03…0,07 МПа;

б) 0,3…0,7 МПа;

в) 3…7 МПа;

г) 30…70 МПа.

4. Для чего на на фильтродержателе и на баллоне установлены дроссели?

а) для стравливания воздуха из системы в процессе заполнения, а также для сброса давления по окончании работы;

б) для регулирования давления в ходе работы;

в) для предохранения от превышения рабочего давления в системе;

г) для подключения контрольно-измерительных приборов.

5. При помощи чего в рассмотренной установке создаётся и поддерживается необходимая разность давлений по обеим сторонам фильтрующего элемента?

а) при помощи поршневого компрессора;

б) при помощи вакуум-насоса;

в) при помощи ручного насоса;

г) при помощи баллона со сжатым газом.

Дайте предложения по развитию конструкции рассмотренного в работе оборудования с целью повышения эффективности технологического процесса.