Порядок розрахунку абсорбційної установки
1.За формулою (2) визначають об’ємну витрату поглинальної рідини (поглинача);
2.За формулою (6) визначають середню рушійну силу абсорбції;
3.За формулою (5) визначають еквівалентний діаметр насадки;
4.За формулою (4) визначають коефіцієнт абсорбції;
5.За формулою (3) визначають площу контакту газоповітряної суміші з поглинальною рідиною;
6.За формулою (7) визначають потужність електродвигуна насоса.
Приклад
Розрахувати режимні та конструктивні параметри абсорбційної установки, зокрема, визначити: об’ємну витрату поглинача; необхідну площу контакту газоповітряної суміші з поглинальною рідиною (поглиначем); потужність насосів абсорбера.
Вихідні дані для розрахунку: забруднювальний газ - ксилол; ГДК ксилолу в атмосфері населених пунктів - 0,02 мг/м3; ГДК ксилолу в повітрі робочої зони - 50 мг/м3; об’ємна витрата газоповітряної суміші - 50 м3/с; початкова концентрація ксилолу в газоповітряній суміші - 8,0 г/м3; кінцева концентрація ксилолу в очищуваному повітрі - 2,0 г/м3; початкова концентрація ксилолу в поглинутій рідині - 6,0 г/м3; кінцева концентрація ксилолу 9,0 г/м3; швидкість газоповітряної суміші, що подається в абсорбер - 16 м/с; площа живого перерізу насадки - 0,9 м2; питома поверхня насадки - 1,5 м2; температура повітря за межами абсорбера 14°С; парціальні тиски відповідно поглинальної рідини в газовій фазі на вході Р'г=1900 Па, на виході P"r=1300 Па; парціальні зрівноважені тиски поглинального газу над рідиною на вході Р'р= 1100 Па і виході з апарата Р'' р= 1200 Па.
Розв'язок
1.За формулою (2) визначаємо об’ємну витрату поглинальної рідини (поглинача):
м3/с;
2.За формулою (6) визначаємо середню рушійну силу абсорбції:
, Па
3.За формулою (5) визначаємо еквівалентний діаметр насадки:
, м
4.За формулою (4) визначаємо коефіцієнт абсорбції. Для цього знаходимо молярну масу ксилолу - 106,17 г (або 0,10617 кг).
Абсолютна температура газоповітряної суміші становить:
Т = t + 273 = 14 + 273 = 287, °К;
Отже, величина коефіцієнта абсорбції становить:
5.За формулою (3) визначаємо площу контакту газоповітряної суміші з поглинальною рідиною:
, м2
6.За формулою (7) визначають потужність електродвигуна насоса:
кВт.
Для нормальної роботи насоса вибираємо стандартну потужність його електродвигуна - 6,5 кВт.
Завдання
Розрахувати режимні та конструктивні параметри абсорбційної установки, зокрема, визначити: об’ємну витрату поглинача; необхідну площу контакту газоповітряної суміші з поглинальною рідиною (поглиначем); потужність насосів абсорбера.
Вихідні дані для розрахунку: забруднювальний газ - ксилол; ГДК ксилолу в атмосфері населених пунктів - 0,02 мг/м3; ГДК ксилолу в повітрі робочої зони - 50 мг/м3; об’ємна витрата газоповітряної суміші - 50 м3/с; початкова концентрація ксилолу в газоповітряній суміші - 8,0 г/м3; кінцева концентрація ксилолу в очищуваному повітрі - 2,0 г/м3; початкова концентрація ксилолу в поглинутій рідині - 6,0 г/м3; кінцева концентрація ксилолу 9,0 г/м3; швидкість газоповітряної суміші, що подається в абсорбер - 16 м/с; площа живого перерізу насадки - 0,9 м2; питома поверхня насадки - 1,5 м2; температура повітря за межами абсорбера 16°С; парціальні тиски відповідно поглинальної рідини в газовій фазі на вході Р'г=1900 Па, на виході P"r=1300 Па; парціальні зрівноважені тиски поглинального газу над рідиною на вході Р'р= 1100 Па і виході з апарата Р'' р= 1200 Па.
Практична робота №11
Тема роботи: Розрахунок умов для скидання стічних вод у водойми
Мета:ознайомитися з методикою розрахунку умов для скидання стічних вод у водойми; навчитися здійснювати розрахунок за заданою методикою.
Теоретичні відомості
Основні вимоги до скидання стічних вод у водойми
Необхідно знати, що загальні умови випускання стічних вод будь-якої категорії в поверхневі водойми (ріки, озера, водоймища) визначаються народногосподарською значущістю водойм і характером водовикористання. Після випускання стічних вод допускається деяке погіршення якості води у водоймах, однак це не повинно відбиватися на життєздатності водойми, на можливості подальшого використання ії як джерела водопостачання для культурних і спортивних заходів.
У нашій країні прийнято систему нормування на основі гранично допустимих концентрацій ГДК шкідливих забруднень. ГДК, визначені на основі гідрологічних, гідродинамічних особливостей водойми, дозволяють намітити комплекс технологічних, санітарно-технічних заходів для попередження забруднення, виснаження водойм під час проектування, реконструкції промислових підприємств, а також при зміні технології виробництва.
Умови випускання виробничих стічних вод у водойми регламентуються "Правилами охорони поверхневих стічних вод від забруднення стічними водами" і "Правилами санітарної охорони прибережних районів морів", що містять вказівки до попередження, усунення забруднення виробничими стічними водами поверхневих водойм.
При установленні вимог до скидання стічних вод промислових підприємств у водойми необхідно враховувати:
-витрату та якісний склад стічних вод, режим їх відведення;
-ГДК шкідливих речовин у воді водойми;
-стан шкідливого об’єкта в районі існуючого підприємства, якість води, її гідрологічні характеристики (витрату, швидкість плину, глибину, конструкції пристроїв для скидання стічних вод).
У процесі визначення умов спускання стічних вод у водойми в першу чергу розглядають такі можливості:
-удосконалення технології виробництва, спрямоване на скорочення виробничого споживання і скидання стічних вод у водойму;
-використання стічних вод у системах оборотного водопостачання підприємства в цілому чи його окремих цехах, а також зменшення рівня забруднення стічних вод, що скидаються;
-використання очищених вод і знезаражених міських стічних вод у технічному водопостачанні підприємства;
-використання стічних вод підприємства для технічного водопостачання інших підприємств;
-спільне очищення і знезараження стічних вод даного підприємства зі стічними водами інших підприємств району і з міськими стічними водами;
-самостійне очищення і відведення стічних вод підприємства.
Скидання стічних вод є допустимим у таких випадках:
-при розміщенні підприємств на малопотужній водоймі, коли можливість розбавлення стічних вод у ній обмежена;
-при наявності в стічних водах високотоксичних речовин, ГДК яких у воді надзвичайно низькі;
-коли мова йде про водойму, на якій вже розміщено інші об’єкти, що забруднюють його воду шкідливими речовинами.
Забороняється також спускати у водойми стічні води, яких можна позбутися за рахунок раціоналізації виробничого процесу, використання водообороту і повторного водопостачання.
Методика розрахунку умов скидання стічних вод у водойми
Речовини, що містяться в стічних водах, можуть мати, наряду з індивідуальною шкідливою дією, і підсумовуючу дію. Тому при розрахунку умов скидання стічних вод у водойму необхідно враховувати можливість спільної дії шкідливих речовин при забрудненні води комплексом речовин з однаковими лімітованими показниками шкідливості. ГДК кожної речовини з цього комплексу повинна бути знижена в стільки разів, щоб сума відношень концентрацій кожної речовини до її ГДК не перевищувала одиниці в розрахунковому пункті водойми:
(1)
Цю умову особливо ретельно необхідно перевіряти для водойм господарсько-питного, культурно-побутового призначення та для водойм рибогосподарськогопризначення.
Якщо сума відношень концентрацій усіх речовин однієї лімітованої ознаки до своїх ГДК перевищує одиницю, то необхідне впровадження додаткових методів очищення стічних вод.
Зважаючи на приведені міркування, спочатку визначають коефіцієнт турбулентної дифузії:
(2)
де V - середня швидкість води, м/с;
Н - глибина водойми, м.
Далі розраховують коефіцієнт звивистості ріки:
(3)
де L - відстань за фарватером від місця скидання стічних вод до розрахункового пункту, км;
l - відстань до цього пункту по прямій, км.
Визначивши коефіцієнт звивистості ріки, знаходять коефіцієнт, що враховує умови змішування стічних вод з водами водойми:
(4)
де у - коефіцієнт, що залежить від місця випускання стічних вод, за випускання біля берега у = 1 ;
q- витрата стічних вод, що спускаються, м3/с.
Знаючи коефіцієнт α розраховують величину:
(5)
Після цього знаходять коефіцієнт А для проточних водойм за допомогою формули Фролова-Годзилера:
А=(1-β)х(1+G/qxβ) (6)
де G - витрата води у водоймі, м3/с.
Використовуючи коефіцієнт А, визначають коефіцієнт п, що характеризує кратність розведення стічних вод:
(7)
Одержавши коефіцієнт, що характеризує кратність розведення стічних вод, і знаючи концентрацію шкідливих речовин у стічних водах, знаходять концентрації цих сполук у розрахунковому пункті водойми. Далі порівнюють отримані концентрації'речовин з їх ГДК. Якщо речовини мають індивідуальну шкідливу дію, то концентрації шкідливих речовин у розрахунковому пункті водойми не повинні перевищувати їх ГДК. Якщо ж шкідливі речовини можуть мати підсумовуючу дію, то перевіряють нерівність (1).
Задача
Провести розрахунок умов скидання стічних вод хімічного підприємства, що містять бензол, фенол, нафтенові кислоти, толуол. З даних речовин бензол лімітується за санітарно-токсикологічною ознакою, а інші - органометричною ознакою шкідливості.
Вихідні дані
Водойма, у яку скидають стічні води, характеризується такими параметрами.
Витрата води у водоймі 125 м3/год; відстань по фарватеру від місця скидання стічних вод до розрахункового пункту 65 км; відстань до розрахункового пункту по прямій 45 км; глибина водойми 5,5 м; стічні води скидаються біля берега.
Фонові концентрації речовин у водоймі (мг/л): бензол - 0,5; нафтенові кислоти - 0; фенол - 0; толуол - 0,01.
Значення ГДК для шкідливих речовин, що викидаються, (мг/л); бензолу - 0,5; нафтенових кислот - 0,3; фенолу - 0,001; толуолу - 0,5.
Витрата стічної води 180 м3/год. Середня швидкість води – 0,3 м/с.
Практична робота № 12