Karolina Szwagierek ISIW 4

Oddano 25.11.2008 r.

Urządzenia do uzdatniania wody

Ćwiczenie nr 2: „Urządzenia gospodarki reagentowej, mieszalniki”.

I. URZĄDZENIA dla koagulantu Al₂(SO₄)₃

1. ZBIORNIKI DO PRZYGOTOWYWANIA ROZTWORU:

Dane:

• maksymalne natężenie przepływu Q_max= 31 000 m³/d,

• maksymalne dobowe zużycie koagulantu M_max= 4 272 kg/d,

• gęstość roztworu 12% ρ= 1000 kg/m³,

• gęstość roztworu 10% ρ= 1120 kg/m³,

• intensywność doprowadzania powietrza w zbiornikach zarobowych q_p^z=10 l/s m²,

• intensywność doprowadzania powietrza w zbiornikach zarobowo-roztworowych i roztworowych q_p^z=5 l/s m².

a). ZBIORNIKI ZAROBOWE:

Przyjęto 2 zbiorniki zarobowe pracujące na zmianę, o objętości użytecznej każdego z nich 8,9 m³. Stężenie roztworu Al₂(SO₃)₂ przyjęto c=12%, a liczbę przygotowań w ciągu doby n=2 d^-1.

Zawartość zbiornika mieszana jest sprężonym powietrzem z pomocą sprężarki.

Objętość:

Wymiary:

• Górna część zbiornika (kształt prostopadłościanu): h_z=2,0 m, b_z=2,0 m, l_z=2,0 m,

• Koagulant spoczywać będzie na ruszcie z beleczek drewnianych o wysokość h_r=0,2 m i prześwitach między beleczkami 0,02 m,

• wysokość krawędzi zbiornika ponad zwierciadłem roztworu h₀=0,5 m,

• wysokość przeznaczona na umieszczenie przewodów powietrznych i przewodów do odprowadzania roztworu h_p=0,6 m,

• Komora do gromadzenia części nierozpuszczonych (dolna część zbiornika, kształt ostrosłupa ściętego o kącie pochylenia 45˚):

b₁= 2,0 m, l₁=2,0 m, h₁=2 m, b₂= 0,3 m, l₂=0,3 m, h₂=0,3 m.

Całkowita wysokość zbiornika:

H_z^c = h₀ + h_z + h_k + h_r + h_p = 0,5 + 2,0 + 0,85 + 0,2 + 0,6 = 4,15 m

Instalacja sprężonego powietrza:

Ilość sprężonego powietrza potrzebna do mieszania jednego zbiornika (przy użyciu sprężarki):

b). ZBIORNIKI ROZTWOROWE:

Przyjęto 2 zbiorniki roztworowe pracujące na zmianę, o objętości użytecznej każdego z nich równej 9,535 m³. Stężenie robocze roztworu Al₂(SO₃)₂ przyjęto c=10%, a liczbę przygotowań w ciągu doby n=2 d^-1. Zawartość zbiornika mieszana jest sprężonym powietrzem z pomocą sprężarki.

Objętość:

Wymiary:

• użyteczne zbiornika: h_r =2,42 m, b_r=2,0 m, l_r=2,0 m,

• wysokość krawędzi zbiornika ponad zwierciadłem roztworu h₀=0,5 m,

Całkowita wysokość zbiornika:

H_z^c = h₀ + h_r = 0,5 + 2,42 = 2,92 m

Instalacja sprężonego powietrza:

Ilość sprężonego powietrza potrzebna do mieszania jednego zbiornika (przy użyciu sprężarki):

Łączna ilość powietrza potrzebna do jednoczesnego mieszania zbiornika roztworowego i zarobowego:

Q_p= Q_p^z + Q_p^r = 2,4 + 1,2 = 3,6

c). ZBIORNIKI ZAROBOWO-ROZTWOROWE:

Przyjęto 2 zbiorniki zarobowo-roztworowe , każdy o objętości użytecznej V_1,2= 21,36 m³. Stężenie robocze roztworu Al₂(SO₃)₂ przyjęto c=5%, a liczbę przygotowań w ciągu doby n=2 d^-1. Koagulant spoczywać będzie na ruszcie z drewnianych beleczek o wymiarach 0,2x0,025 m i prześwitach między beleczkami 0,02 m.

Objętość :

Wymiary:

• Użyteczne zbiornika: h_r =3 m, b_r=4,0 m, l_r=1,73 m,

• wysokość krawędzi zbiornika ponad zwierciadłem roztworu h₀=0,5 m,

• dolna część zbiornika jest o spadku i=5% w kierunku spustu, h_s=0,2 m.

Całkowita wysokość zbiornika:

H_z^c = h₀ + h_r + h_s= 0,5 + 3,0 + 0,2 = 3,7 m.

Zbiornik z koagulantem:

a ) objętość:

b) wymiary:

h_k=1,5 m, b_k=1,0 m, l₄=3,46 m.

2. DAWKOWNIKI :

Na każdy zbiornik przyjęto po 2 dawkowniki pracujące jednocześnie. Przyjęto również trzeci dawkownik będący zapasowym.

Dane:

• natężenie przepływu uzdatnianej wody Q= 31 000 m³/d, Q= 0,36 m³/s,

• maksymalna dawka koagulantu (w okresie rocznym) w odniesieniu do produktu bezwodnego, chemicznie czystego D= 65 g/m³,

• gęstość roztworu ρ= 1,12 t/m³,

• współczynnik przeliczeniowy reagentów w postaci chemicznie czystej i bezwodnej na masę produktu technicznego f=2,12,

• ilość pracujących dawkowników n'=2.

Wydajność pompy

Dla roztworu 10%

Dla roztworu 12%


II. URZĄDZENIA dla CaO

3. ZBIORNIKI DO PRZYGOTOWYWANIA MLEKA WAPIENNEGO:

Przyjęto 2 zbiorniki pracujące na zmianę, o objętości użytecznej każdego z nich równej 2,94 m³. Zawartość zbiorników mieszana jest za pomocą mieszadeł łapowych, łapy umieszczone są na dwóch poziomach.

Dane:

• maksymalne dobowe zużycie mleka wapiennego M_max^MW= 588 kg/d,

• stężenie stężonego roztworu c^MW= 5%,

• liczba przygotowań roztworu w ciągu doby n= 2 d^-1,

• gęstość roztworu ρ= 1000 kg/m³,

• liczba łap mieszadła m=4,

• sprawność przekładni η=0,95,

• prędkość obrotowa łap mieszadła n=20 obr/min = 0,33 obr/s.

Objętość:

Wymiary:

1. Zbiornika:

• Średnica (D) zbiornika jest równa jego wysokości czynnej (H) wypełnionej roztworem, czyli stosunek D : H = 1

• Wysokość krawędzi zbiornika ponad zwierciadłem roztworu h₀=0,44 m,

• Wysokość całkowita zbiornika:

H_c^MW = H + h₀ = 1,56 + 0,44 = 2,0 m.

2. Mieszadła:

• Powierzchnia łap:

• Długość łapy (licząc po obu stronach osi mieszadła):
  

• Szerokość łap:

Moc silnika:

gdzie:

• ζ - współczynnik hydraulicznych oporów łap mieszadła, zależy od stosunku długości łapy do jej szerokości; ζ=1,19 dla:

• k - współczynnik zapasu mocy, zależy od mocy na wale mieszadła (N); k=2,5 dla:

4. DAWKOWNIKI :

Na każdy zbiornik przyjęto po 2 dawkowniki pracujące jednocześnie. Przyjęto również trzeci dawkownik będący zapasowym.

Dane:

• natężenie przepływu uzdatnianej wody Q= 31 000 m³/d= 0,36 m³/s,

• maksymalna dawka reagentu (w okresie rocznym) w odniesieniu do produktu bezwodnego, chemicznie czystego D= 13 g/m³,

• gęstość roztworu ρ= 1000 kg/m³= 1,0 t/m³,

• współczynnik przeliczeniowy reagentów w postaci chemicznie czystej i bezwodnej na masę produktu technicznego f=1,46,

• ilość pracujących dawkowników n'=2.

Wydajność pompy

III. MIESZALNIKI:

Do wymieszania koagulantu i mleka wapiennego z wodą poddawaną uzdatnianiu (10˚C) przyjęto po dwa mieszalniki łapowe (dla każdego reagenta) pracujące jednocześnie. Mieszalniki te będą typu dwułapowego bez przegród w mieszalniku. Mieszadła rozmieszczone są co 10 cm.

Dane:

• maksymalne natężenie przepływu Q_max= 31 000 m3/d, Q_max^h= 1292 m3/h,

• ilość mieszalników pracujących jednocześnie n'=2,

• czas przebywania wody w mieszalniku t=50 s,

• prędkość obrotowa mieszadeł n=0,5 s^-1,

• kinematyczny współczynnik lepkości (dla temperatury wody 10˚C) ν=1,306∙10^-6,

• stosunek średnicy (D) mieszalnika do jego wysokości (H) γ=1,24 ,

• stosunek średnicy mieszalnika (D) do średnicy zewnętrznej mieszadła (d)
  ,

• stosunek wysokości łapy (b) do średnicy zewnętrznej mieszadła
  ,

• gęstość roztworu ρ= 1000 kg/m³,

• sprawność przekładni od silnika elektrycznego η=0,9,

• współczynnik zapasu mocy k=2,5.

Objętość czynna:

Wymiary:

1. czynne mieszalnika:

średnica:

wysokość:

2. mieszadła:

średnica (d):

wysokość (h):

Sprawdzenie warunków mieszania:

Wartość miarodajnej liczby Reynoldsa nie powinna być niższa od Re_m≥ 10⁴, w naszym przypadku warunek ten został spełniony:

Moc na wale mieszadła:

Wartość C₁ jest współczynnikiem wynikającym z przyjętych niestandardowych wymiarów mieszadeł i wyraża się wzorem:

gdzie:

• dla uzyskanej liczby Reynoldsa Re_m= 1,88∙10⁵ współczynnik C=0,6 ,

• wykładniki potęg dla mieszadeł łapowych bez przegród: a=1,1 ,h=0,6 ,k=0,3 .

Moc silnika:

---