122894 (689289), страница 3

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 3)

Тогда критерий пригодности мембраны, т.е. минимальная допустимая её селективность по задерживаемому веществу, можно определить с помощью уравнения

. (1)

В качестве разделяющей принимаем мембрану МФАС-СПА, изготовленную из ацетата целлюлозы. Для выбранной мембраны , что удовлетворяет условию .

Таблица1 – Техническая характеристика мембраны МФАС-СПА

Средний диаметр пор,мкм	3
Производительность по дистиллированной воде при p=0,05 МПа,	150…300
Производитель	ЗАО НТП «Владипор»

По графику определяем истинную селективность мембран: . Условие пригодности мембраны выполняется, так как истинная селективность выбранной мембраны больше минимально допустимой.

Определяем удельную производительность мембраны по разделяемому раствору. Для этого сначала определяем удельную производительность мембраны по чистой воде:

, (2)

где константа проницаемости мембраны по воде, принимается по технической характеристике мембраны; принимаем ; — рабочий перепад давлений.

Основным фактором, снижающим удельную производительность, является повышение вязкости. Кинематическая вязкость пива при составляет ; плотность раствора (Приложение 7 [7]). Тогда динамическая вязкость раствора

. (3)

Кинематическая вязкость воды при той же температуре ; плотность (Приложение 4 [7]). Динамическая вязкость воды

. (4)

Тогда удельная производительность мембраны по разделяемому раствору

. (5)

4.4.2 Определение основных параметров мембранного аппарата

Определяем расход пермеата в первом приближении:

, (6)

где расход раствора на разделение, ; расход концентрата; селективность мембраны.

Определяем потребную площадь мембран по формуле

. (7)

По производительности по пермеату производим выбор мембранного модуля, . Принимаем мембранный модуль на основе полых волокон Syn+ 100.

Таблица 2 –Техническая характеристика мембранного модуля Syn+ 100

Производительность по фильтрату,	0,012-0,05
Внутренний диаметр, мм	200
Площадь поверхности мембран,	1,8
Производитель	Фирма «HELBIO»

Определим количество мембранных модулей :

, (8)

где площадь поверхности мембран одного модуля, принимается по паспортным характеристикам модуля, .

Количество мембранных модулей в одном аппарате принимаем равным , тогда количество мембранных аппаратов в установке

. (9)

4.4.3 Уточнённый расчёт установки с учётом технологической схемы

Для создания высоких скоростей потока в схему установки включается циркуляционный насос, обладающий высокой подачей, но сравнительно небольшим напором, требуемым лишь для преодоления гидравлического сопротивления напорного канала.

На рис. 9 показана установка с циркуляционным контуром.

Принимаем величину кратности циркуляции r равной 70. Система имеет один циркуляционный контур. Схема работает следующим образом.

Исходный раствор с объёмным расходом и концентрацией подаётся насосом высокого давления на вход мембранного аппарат. Перед входом в аппарат к исходному раствору добавляется циркулирующий поток с расходом .

После смешения образуется раствор с расходом и концентрацией , который поступает в аппарат, где происходит его концентрирование до концентрации . При этом образуется пермеат с расходом и концентрацией . Из аппарата раствор выходит с расходом и концентрацией . Часть его выводится из установки в виде концентрата с расходом , другая часть направляется циркуляционным насосом на смешение с исходным раствором.

Выход пермеата и концентрата в такой установке определяем по уравнениям:

; (10)

. (11)

Потребная площадь мембраны составляет:

. (12)

Окончательно принимаем выбранный ранее мембранный модуль и определяем их требуемое число:

.

4.4.4 Расчёт гидравлического сопротивления

Расчет гидравлического сопротивления, прежде всего, необходим для нахождения давления, которое должен развивать насос для подачи раствора в мембранный аппарат, и последующего выбора насоса. Кроме того, от гидравлического сопротивления зависит фактическая величина избыточного давления в аппарате, а ее нужно знать при механических расчетах (определение толщины стенок корпуса, фланцев и т.п.), при оценке возможного уплотнения мембран, в ряде случаев – для корректировки величины удельной производительности и селективности мембран.

Развиваемое насосом давление определяется по формуле

, (13)

где рабочий перепад давления через мембрану, ; гидравлическое сопротивление потоку разделяемого раствора в аппарате; гидравлическое сопротивление потоку пермеата в дренаже; потери давления на трения по длине и в местных сопротивлениях в трубопроводах и арматуре; потери давления, связанные с подъёмом жидкости на определённую геометрическую высоту.

Определяем каждую составляющую уравнения (13).

Гидравлическое сопротивление напорного канала .Расчёт проводим из условия, что разделяемый раствор подаётся внутрь волокон, а пермеат выводится из межволоконного пространства; выход пермеата – односторонний. Для расчёта данного вида сопротивления зададимся сперва геометрическими размерами волоконных мембранных элементов: принимаем внутренний диаметр элемента ; длина капилляра ; поверхность фильтрования одного капилляра ; число элементов в модуле определим, разделив площадь фильтровальной поверхности модуля на площадь поверхности одного элемента .

Определяем линейную скорость раствора внутри капилляра

, (14)

здесь .

Гидравлическое сопротивление определяем по формуле

(15)

Гидравлическое сопротивление потоку пермеата в дренаже . Определение гидравлического сопротивления в нашем случае проводится по формуле

. (16)

Потери давления по длине трубопровода и в местных сопротивлениях . Принимаем скорость движения жидкости для всасывающего и нагнетательного трубопровода . Тогда диаметр трубопровода d

, (17)

где – расход пива, поступающего на мембранную обработку.

Полученное значение диаметра округляем до ближайшей стандартной величины по ГОСТ 8732-78 для стальных бесшовных горячедеформированных труб: [8].

Определяем характер течения жидкости в трубопроводе

. (18)

т.е. режим течения жидкости турбулентный. Примем величину абсолютной шероховатости равной для новых стальных труб (c. 14 [8]).

Определяем величину относительной шероховатости труб

. (19)

Для выбора расчётной зависимости для нахождения коэффициента вычисляем следующие отношения: ; ; , т.е .

Таким образом в трубопроводе имеет место смешанное трение, и расчёт проводим по формуле

(20)

Определяем значения коэффициентов местных сопротивлений . На всасывающей линии имеются следующие виды местных сопротивлений:

• вход в трубу с острыми краями: [8];

• колено с углом : при [8];

• вентиль нормальный при полном открытии: при [8];

• выход из трубы: [8].

На нагнетательной линии имеются следующие виды местных сопротивлений: вход в трубу с острыми краями: [8];

• колено с углом : при [8];

• вентиль нормальный при полном открытии: при [8];

• выход из трубы: [8].

Тогда

Принимаем длину трубопровода равной .

Тогда потери давления определяем по формуле

(21)

Потери давления, связанные с подъёмом на геометрическую высоту . Принимаем геометрическую высоту подъёма жидкости равной . Тогда потери давления равны

. (22)

Тогда давление, развиваемое насосом, будет равно

.

4.4.5 Подбор насоса

Определяем потребный напор насоса

(23)

Такой напор при заданной производительности обеспечивается одноступенчатыми центробежными насосами. Учитывая широкое распространение этих насосов в промышленности ввиду достаточно высокого КПД, компактности и удобства комбинирования с электродвигателями, выбираем для последующего рассмотрения именно эти насосы.

Определяем полезную мощность насоса

. (24)

Принимая КПД передачи и КПД насоса , найдём мощность на валу двигателя:

. (24)

Заданной подаче и напору более всего соответствует центробежный насос марки СД 16/25, для которого при оптимальных условиях работы ; ; частота вращения вала ; тип электродвигателя АИР 112МВ6/950; мощность двигателя ; габаритные размеры насоса: .

Определим предельную высоту всасывания для выбранного насоса. Рассчитаем сперва запас напора на кавитацию

. (25)

По таблицам давлений насыщенного водяного пара найдём, что при давление насыщенного водяного пара (Приложение 5 [7]). Приме, что атмосферное давление равно , а диаметр всасывающего патрубка равен диаметру трубопровода. Тогда предельная высота всасывания равна

(26)

где потер напора во всасывающей линии:

Характеристики

Список файлов курсовой работы