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 d_q = 0,12 см;
• -        длина пути потока (лабиринта) L = 304 см;
• -        длина канальца распределения 1_p = 1 см;
• -        диаметр распределительного коллектора D_k = 2 см.

Степень опреснения исходной воды

Y =	S0	=	1000	= 0,448
	S		2230

(6.23)

Ионная сила раствора μ = 0,079.

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

Коэффициент допустимого концентрирования К_с = 4,5.

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

Необходимое солеудаление S_y = 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

F_M = F_н·n_яч =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

δ_кр =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]; χ_NaCl = 52 · 10^-4Ом^-1 · см^-1.

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

U = n_яч · u_яч + E,

(6.25)

U = 115·1,8 + 4 = 211В.

Средняя концентрация дилюата по длине, мг-экв/л

Средняя плотность тока в ячейке при С_пр = 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