6.2. Методика расчета установки прямоточного типа

Используем исходные данные из раздела 6.1, а также:

  • -        температура исходной воды 17 °С;
  • -        толщина дилюатной (рассольной) камеры d = 0,12 см;
  • -        скорость протекания воды в ячейке V= 20 см/с;
  • -        толщина прокладки лабиринтно-сетчатой dq = 0,12 см;
  • -        длина пути потока (лабиринта) L = 304 см;
  • -        длина канальца распределения 1p = 1 см;
  • -        диаметр распределительного коллектора Dk = 2 см.

Степень опреснения исходной воды

Y = S0 = 1000 = 0,448
S 2230

(6.23)

Ионная сила раствора μ = 0,079.

Среднее солесодержание Ес = 67,4 мг/мг-экв.

Коэффициент допустимого концентрирования Кс = 4,5.

Концентрация солей в рассоле может быть доведена до Ес · Кс == 67,4 · 4,5 = 303,3 мг/мг-экв.

Необходимое солеудаление Sy = 168 г-экв/ч.

Количество электричества, необходимое для удаления рассчитанного количества солей, I · t= 5175 А·ч.

Отношение концентраций рассола и дилюата в конце длины пути потока в аппарате по формуле (2.92)

110

XN = 4,5 + 1·(1 – 0,448) = 11,28
0,448

Ширина потока воды в прокладке аппарата, см

m = 0,9 · FM .
L+ 4lp + 4Dk
Kэ

(6.24)

m = 0,9 · 5000 = 10,1 см
304+ 4 · 1 + 4 · 2
0,75

Число дилюатных камер или число рабочих ячеек из формулы (2.90)

nяч = 240 · 11,57 = 115 шт
20 · 0,12 · 10,1

где 11,57- коэффициент пересчета расхода из м3/сут в см3/с. Рабочая площадь катионообменных (анионообменных) мембран в аппарате, см2

FM = Fн·nяч =3750 · 115 =431250 см2 = 43,1 м2.

Принимаем аппарат АЭ-25 с пропускной способностью до 25 м3/ч. Определяем эквивалентную электропроводность исходной воды по формуле (2.7)

λ= 0,38·10-2 = 115,1 Ом-1 · см2 · г-экв-1
0,033·10-3

Толщина диффузионного слоя по формуле (2.94) при К1 = 5,6 и D= 1,5·10-5 см2/с, см

δкр =5,6(1,5·10-5 · 10-2)1/3(1,5 · 0,12)0,25 · [10-2 · 0,6]0,5 · 20-0,5 =3,38·10-3см.

Критические условия работы электродиализатора определяем по формуле (2.93), принимая (t-t) = 0,5 по экспериментальным данным

iкр = 96500 · 1,5·10-5 = 856,5 А · см · г-эв-1
Cпр 0,5 · 3,38·10-3

Падение напряжения на одну электродиализную ячейку аппарата из формулы (2.92)

111

uхч = 2 · 8,31 · 209 ln 11,28 +
96500
+856,5 ( 0,12 + 0,12 + ( 0,03 + 0,03 ) ·52·10-4 ) = 1,8 B
11,28 0,0029 0,036
115,1 · (1 + 0,02(290 - 290))
 

где удельная электропроводность мембран определяется либо экспериментально, либо расчетом [13]; χNaCl = 52 · 10-4Ом-1 · см-1.

Напряжение на аппарате, необходимое для поддержания средней плотности тока в ячейке, по формуле

U = nяч · uяч + E,

(6.25)

U = 115·1,8 + 4 = 211В.

Средняя концентрация дилюата по длине, мг-экв/л

Ccp = Cн – Ck
ln Ck
Cн

(6.26)

Ccp = 2,23 – 1,00 = 1,53 мг-экв/л.
ln 1,00
2,23

Средняя плотность тока в ячейке при Спр = S = 2,23 г/л по формуле (2.92)

i =
1,8 – 2 8,31 · 290 ln11,28
96500
= 189 А/м2
1 ( 0,12 + 0,12 + ( 0,03 + 0,03 ) ·52·10-4 ) = 1,8 B
11,28 0,0029 0,036
2,23 115,1 · [1 + 0,02(290 - 290)]
 

Потери напора в камере (дилюатной или рассольной) по формуле (2.96)

НДЛ = 1 · 1,5 [ 1- 0,5 + (1/0,75 - 1) ] · 202 = 9,6·10-3 см
480 4·0,03 0,75 0,53 2·9,8

Потери напора в местных сопротивлениях в камере (дилюатной или рассольной) по формуле (2.97)

112

HM.C.= [ 66,8 +0,137 ( ( 1/0,645 – 1 ) 2 + ( 1 - 1 ) 2 ) ] × 202 = 1,06 см
480 · 0,55 0,5 0,5 · 0,674 2 · 9,8
 
 

Полные потери напора в камере с использованием формул (2.98) и (2.99)

H = 2 · 304 (1,06 + 0,0096) = 442 см
1,5

Расход электроэнергии на обработку воды в электродиализной установке:

на деминерализацию по формуле (6.20)

Wэ = 0,0189 · 3,75 ·103 · 211 · 1 = 14,95 кВт
1000

на подачу дилюата и рассола в электродиализный аппарат по формуле

Wп = 2,72 · Hн · Q
ηнас · ηД

(6.27)

где Hн - напор, развиваемый насосом, м;
нас - КПД насоса;
Д - КПД электродвигателя;

Wп = 2 2,72 · 15 · 10 = 1360 =1,36 кВт
0,6 · 1,0

суммарный расход электроэнергии на обработку 1 м3 воды по формуле (6.22) составляет

W = 14,95 + 1,63 = 1,63 кВт ч/м3
10

113

Rambler's Top100
Lib4all.Ru © 2010.