¦=0,76м2, табл.5 [3]
n - число работающий фильтров
E - рабочая обменная способность катионита,г.экв/м^
E=j*y*Eп-0,5*g*0,1=0,94*0,82*550-0,5*7*0,1=424 г.экв/м3
где j - коэффициент эффективности регенерации принимается по табл. 5-5 [5] j=0,94
y - коэффициент, учитывающий снижении обменной способности катионита по Са+ и Mg+ за счет частичного задержания катионов, принимается по табл. 5-6 [5] y=0,82
Eп - полная обменная способность катионкта, г.экв/м3, принимается по заводским данным
g - удельный расход воды на отмывку катионита м3/м3, принимается по табл. 5-4 [5] g=7
0,5 - доля умягчения отмывочной воды
Межрегенерационный период работы фильтра
t =1*24/0,04-2 = 598ч
2 - время регенерации фильтра, принимаем по табл. 5-4 [5]
Скорость фильтрования
wф=11,66/(0,76*1)=15,34м/ч
Расход 100%-ной соли на одну регенерацию натрий-катионитного фильтра П ступени:
QNaCl=424*0,76*2*350/1000=225,57 кг/рег
где g - удельный расход соли на регенерацию фильтров, 350г.экв/м3 по табл. 5-4 [5]
Объем 26%-ного насыщенного раствора соли на одну регенерацию составит:
Qн.р=QNaCl*100/(1000*1,2*26)=225*57*100/(1000*1,2*26)=0,72м3
где 1,2 - удельный вес насыщенного раствора соли при t =20°С
26 - 26%-ное содержание соли NaCl в насыщенном растворе при t =20°С
Расход технической соли в сутки
Qтехн= QNaCl*100/93=225*57*0,04*100*1/93=9,7 кг/сут
где 93 - содержание NaCl в технической соли, %
Расход технической соли на регенерацию фильтров в месяц
Qм=Qт*30=9,7*30=291 кг
Расход воды на регенерацию натрий-катионитного фильтра слагается из:
а) расхода воды на взрыхляющую промывку фильтра
Вв=b*z/100=30*76*60*15/1000=2,05м3
где b - интенсивность взрыхляющей промывки фильтров л/м2
принимается по табл. 5-4 [5], b=30 л/м2
z - продолжительность взрыхляющей промывки, мин.
принимается по табл. 5-4 [5], z=15
б) расхода воды на приготовление регенерационного раствора соли
Врег=QNaCl*100/(1000*g*r)=225,57*100/(1000*7*1,04)=3,1м3
где 100 - концентрация регенерационного раствора, принимается по табл. 5-4 [5]
r - плотность регенерационного раствора, принимается по табл. 15.6 [5], r=1,04 кг/м3
в) расхода воды на отмывку катионита от продуктов регенерации:
Вотм=q*¦*tрег=7*0,76*2=10,64 м3
где q - удельный расход воды на отмывку катионита, принимается 7 м3/м3 по табл. 5-4 [5]
Расход воды на одну регенерацию натрий-катионитного фильтра П-ой ступени с учетом использования отмывочных вод для взрыхления:
Врег=2,05+3,1+(10,64-2,05)=13,74м3/рег
Расход воды в сутки в среднем составит:
Всут=13,74*0,04 = 0,55м3/сут
2.3.2. Натрий-катионитные фильтры 1 ступени
Принимаются к установки как и для второй ступени два фильтра Æ = 1000мм, Н=2м.
Количество солей жесткости подлежащих удалению определяется по формуле:
A1=24*(К0-0,l)=24х(8,6-0,1)х11,66=2378,64 г.экв/л
где Ж- общая весткость воды, поступающая в натрий-катионитные фильтры
0,1 - остаточная жесткость после первой ступени катионирования.
Рабочая обменная способность сульфоугля при натрий-катионировани.
Е=0,74*0,82*550-0,5*7*8,6=304 г.экв/м3
Число регенерации натрий-катионитных фильтров первой ступени:
n=2378,64/(0,76*2*304*2)=2,57 рег/сут
Межрегенерационный период работы каждого фильтра
Т1=24*2/2,57-2=16,67
Нормальная скорость фильтрации при работе всех фильтров:
wф=11,66/(0,76*2)=7,67
Максимальная скорость фильтрации (при регенерации одного из фильтров)
wф=11,66/(0,76*(2-1))=15,34 м/ч
Расход 100%-ной соли на одну регенерацию натрий-катионитного фильтра первой ступени
QNaCl=304*0,76*2*150/1000=69,31 кг/рег
Объем 26%-ного насыщенного раствора соли на одну регенерацию
Q=69,31*100/(1000*1,2*26)=0,22 м3
Расход технической соли в сутки
Qс=69,31*257*100*2/93=383,07 кг/сут
Расход технической соли на регенерацию натрий-катионитных фильтров первой ступени в месяц
Qм=30*383,07=11492 кг/мес.
Расход воды на взрыхляющую промывку фильтра
Впр=3*0,76*60*12/1000=2,05 м3
Расход воды на приготовление регенерационного раствора соли
Врег=69,21*100/(1000*7*1,04)=0,95 м3
Расход воды на отмывку катионита
Вотм=7*0,76*2=10,64 м3
Расход воды на одну регенерацию натрий-катионитного фильтра 1 ступени с учетом использования отмывочных вод для взрыхления
В=2,05+0,95+(10,64-2,05)=11,59 м3/рег
Расход воды на регенерацию натрий-катионитных фильтров 1 ступени в сутки
Всут=11,59*2,57*2=59,57 м3/сут
Среднечасовой расход воды на собственные нужды натрий-катионитных фильтров первой и второй ступени:
в=59,57*0,55/24=2,51 м3/ч
2.4. РАСЧЕТ СЕТЕВОЙ УСТАНОВКИ
2.4.1. ТЕПЛОВОЙ РАСЧЕТ ВОДОВОДЯНОГО ПОДОГРЕВАТЕЛЯ
Исходные данные:
1. Температура греющей воды (конденсата) на входе
в подогреватель (табл. 1.4. п.34) Т1=165оС
2. Температура греющей воды (конденсата) на выходе
из подогревателя (табл. 1.4 п.3З) Т2=80оС
3. Температура нагреваемой воды на входе
в подогреватель (табл. 1.4 п.5) t2=70оС
4. Температура нагреваемой вода на выходе из подо-
гревателя (табли.5 п.59) t1=82,34оС
5. Расчетный расход сетевой воды( табл. 1.5п .6) G=51,37кг/с
РАСЧЕТ
Принимаем к установке два водоводяных подогревателя.
Так как в работе будут находиться две установки, то расход нагреваемой воды через одну установку составит:
G1=G/2=51,37/2=25,68 кг/с
Расход греющей воды определяем из уравнения теплового баланса подогревателя:
G1*(t1-t2)*C=G2*(T1-T2)*C*h
где h - коэффициент,учитывающий снижение тепловой мощности за счет потерь в окружающую среду, принимаем h=0,96
G2=(25,68*(82,34-70))/((165-80)*0,96)=3,88 кг/с
Средняя температура греющей воды
Тср=(165+80)/2=122,5оС
7. Эквивалентный диаметр межтрубного пространства
dэ=(D2-z*d2н)/(D-z*dн)=(0,2592-109*0,0162)/(0,259-109*0,016)=0,019559м
6. Скорость воды в трубках
wтр=G1/(¦тр*r)=25,68/(0,01679*1000)=1,53 м/с
9. Скорость воды в межтрубном пространстве
wмтр=G2/(¦мтр*1000)=3,88/(0,03077*1000)=0,126 м/с
10. Коэффициент теплоотдачи от греющей воды к стенкам трубок
a1=1,163*А1*w0,8мтр/d0,2э=1,163*2567,99*1,530,8/0,0195590,2=1495,7 Вт/м2к
где А1 - Температурный множитель, определяемыйп по формуле
A1=1400+18*Тср-0,035*Т2ср=1400+10*122,5-0,035*122,52=3079,8
11. Коэффициент теплоотдачи от стенок трубок к нагреваемой воде
a2=1,163*А2*w0,8тр/d0,2э=1,163*2567,99*1,530,8/0,0140,2=9815,03 Вт/м2к
где A2=1400+18*tср-0,035t2ср=1400+l8*76,17-0,035*76,172=2567,99
12. Коэффициент теплопередачи
К0=1/(1/a1+б/l+1/a2)=1/(1/1495,7+0,001/105+1/9815,03)=1283 Вт/м2к
где б - толщина стенок латунных трубок
l - коэффициент теплопроводности латуни
l=105 Вт/мк при t =122оС
Коэффициент теплопередачи с учетом коэффициента загрязнения поверхности нагрева:
К=К0*m=1283*0,75=962,25 Вт/м2к
где m - поправочный коэффициент на загрязнение и неполное омывание поверхности нагрева =0,75
13. Поверхность нагрева подогревателя
Н=G1*C*(t1-t2)/(K*Dt)=25,68*4190*(82,34-70)*0,85/(962,25*34,44)=34,06 м2
14. Количество секций подогревателя
Z=H/Fi=34,06/20,3=1,7
где Fi - поверхность нагрева одной секции водоподогревателя
Принимаем 2 секции
2.4.2. ГИДРАВЛИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ ВОДОВОДЯНОГО
ПОДОГРЕВАТЕЛЯ
Потери напора воды в трубах
1. Внутренний диаметр трубок dвн=0,014м
2. Длина одного хода подогревателя: L=4м
3. Коэффициент трения / при средних значениях чисел Рейнольдса и коэффициенте шероховатости а=0,0002м принимаем равным 0,04
4. Коэффициенты местных сопротивлений для одной секции:
вход в трубки - 1
выход из трубок - 1
поворот в колене - 1,7
Сумма коэффициентов местных сопротивлений
S¦=3,7
5. Потери напора воды в трубках для двух секций водоводяного подогревателя при длине хода 4м
Dh=(l*Z/dвн+S¦)*w2тр*r/2=(0,04*4/0,014+3,7)*1,532*1000/2*2=354 МПа
где r - плотность воды, принимаем равной 1000м/м3
- количество секций подогревателя, соединенных последовательно
l - коэффициент трения
Потери напора в межтрубном пространстве
1. Эквивалентный диаметр живого сечения межтрубного пространства
dмтрэ=0,019559м
2. Коэффициент трения при средних значениях чисел Рейнольдса и коэффициенте шероховатости а=0,0002м и принимаем равным 0,04
3. Коэффициент местного сопротивления подогревателя по межтрубному
пространству определяем по формуле:
¦=13,5*¦мтр/¦п=0,03077/0,03765*13,5=11,03
где ¦п - площадь сечения подходящего патрубка
Средняя температура нагреваемой воды
tср=(t1*t2)/2=(70+82,34)/2=76,17оС
Среднелогарифмическая разность температур между греющей и нагре ваемой водой
Dt=(Dtб-Dtм)/ln(Dtб-Dtм)=(82,66-10)/ln(82,66/10)=34,44оС
Где Dtб - большая разность температур = 165-82,34 = 82,66 °С
Dtм - меньшая разность температур = 80-70=10 °С
Для сетевой установки типа БПСВ-14 к дальнейшему расчету выписываем конструктивные данные водоводяного подогревателя 140СТ 34-588-68 3
а) внутренний диаметр корпуса Двн = 259 мм
б) наружный и внутренний диаметр трубок
dн=16мм, dвн=14мм
в) число трубок в живом сечении подогревателя
Z=109
г) площадь живого сечения трубок
¦тр=0,01679м2
д) площадь сечения межтрубного пространства
¦мтр=0,03077м2
е) поверхность нагрева одной секции
Fi=20,3м2
¦п=0,03765м2
¦мтр - площадь живого сечения межтрубного пространства принимаем
¦м =0,03077м2 3
4. Потери напора воды в межтрубном пространстве двух секций водоводяного подогревателя
Dhмтр=(0,04*4/0,019559+11,03)*(0,1262*1000)/2*2=305 Па