Исходные данные для расчета

Номер варианта		Qохл	Р1	Р2	Р3
1	2400	100	0,44	0,55	0,05
2	2300	105	0,25	0,60	0,10
3	2000	110	0,16	0,65	0,15
4	1700	115	0,38	0,70	0,20
5	2200	120	0,22	0,75	0,25
6	1550	125	0,49	0,80	0,30
7	2250	130	0,84	0,55	0,35
8	2350	135	0,17	0,70	0,40
9	1900	102	0,36	0,60	0,45
10	1800	104	0,73	0,80	0,50
11	1600	106	0,29	0,65	0,55
12	1950	108	0,47	0,75	0,60
13	1500	112	0,52	0,55	0,05
14	1750	114	0,59	0,60	0,10
15	2750	116	0,66	0,65	0,15
16	3000	118	0,51	0,70	0,20
17	2100	122	0,71	0,75	0,25
18	1850	124	0,62	0,80	0,30
19	2150	126	0,74	0,75	0,35
20	2050	128	0,33	0,60	0,40

Хлорпоглощаемость воды принимается равной 2,5 мг/дм³: число периодов обработки воды хлором в сутки n=5.

Контрольные вопросы

1 Почему система оборотного водоснабжения представляет собой благоприятную среду для развития живых организмов?

2 Чем опасно биологическое обрастание?

3 Методы применяемые для борьбы с биообрастанием?

4 Чем определяется периодичность хлорирования?

5 Какова должна быть доза хлора, необходимая для гибели насекомых, червей?

6 Какое должно быть остаточное содержание хлора из последних точек водопровода?

7 Для чего применяется купоросование?

8 В каких случаях дозу хлора определяют расчетным путем?

9 Что такое коэффициент упаривания?

Тема № 4 Определение основных параметров водно-химического режима оборотного цикла

q_и

q _д

1

2

q _пр

3

3 q _д

Схема цикла оборотного водоснабжения

В теплообменник (конденсатор) 2 насосом 3 подается охлаждающая вода с начальной температурой Т₁. Подогретая вода Т₂ >Т₁ направляется для охлаждения в градирню (или бассейн) -1 в котором происходит разбрызгивание. Понижение температуры воды происходит за счет ее конвективного охлаждения и испарения. Ввиду этого в системе происходит накопление солей и увеличение их концентраций.

Обозначения:

–количество воды, добавляемой в систему, выводимой из нее (продувка) и испаряющейся, м³/час;

С_д – концентрация веществ, не выпадающих в осадок (например хлоридов) в добавочной воде, мг/дм³;

С_х, С_ц – концентрация веществ, не выпадающих в осадок в охлаждающей и циркуляционной воде, мг/дм³.

Основными параметрами водно-химического режима оборотного цикла являются продувка добавка , , коэффициент упаривания (К_у).

При длительной работе значение Сх стремится к пределу

Отношение

называется коэффициентом упаривания, показывающим, во сколько раз концентрация растворенных веществ в циркуляционной воде больше, чем в добавочной.

Обозначим количество воды, находящейся в обороте, Q_об, м³/час, тогда

где - добавка воды в систему, продувка системы, и испарение воды в системе в процентах от Q_об.

Подставив эти величины в уравнение Ку получим

П р и м е р

Система оборотного водоснабжения находится в режиме:

• щелочность добавочной воды, ммоль/дм³ ……………………..….Щд =3,7

• количество воды, находящейся в обороте, м³/час……….…… Q _об = 6·10³

• период работы ………………………………………………... Весна

• разность температур циркуляционной воды до и после охлаждения, К…ΔТ = 8,4

Определить параметры водно-химического режима данного оборотного цикла, если щелочность циркулирующей воды Щ_ц = 4,2 ммоль/дм³

Р е ш е н и е.

Коэффициент упаривания Ку

Главное требование к водно-химическому режиму систем оборотного водоснабжения состоит в том, что в системе должны отсутствовать накипеобразование и коррозия оборудования и трубопроводов. Как известно, накипеобразование в системах обусловливается выпадением из раствора CaCO₃ , возникающего при разложении гидрокарбоната кальция:

Ca(HCO₃)₂ → CaCO₃↓ + CO₂ + H₂O

Если такое разложение в системе отсутствует, то имеет место соотношение

Щц = Kу·Щд

соотношение

Щц > Kу·Щд свидетельствует о том, что в систему добавляются или поступают щелочные вещества;

соотношение

Щц < Kу·Щд свидетельствует о том, что в системе происходит распад Ca(HCO₃)₂ и образование отложений в количестве

ΔЩ = Kу·Щд – Щц

Для данного случая Kу·Щд = 1,35 ·3,7 = 5, следовательно на образование накипи расходуется щелочность:

ΔЩ = 5 - 4,2 = 0,8 ммоль/дм³

Для предотвращения накипеобразования можно применять два способа:

а) ввести соответствующую обработку добавочной воды;

б) увеличить добавку свежей воды в систему.

В последнем случае, если указанное значение Щ_ц = 4,2 ммоль/дм³ является стабильным параметром, следовало бы, исходя из коэффициента упаривания 1,135, увеличить добавку свежей воды. Для этого определяем необходимый расход добавки воды (Рд, %) в процентах от количества воды (м³/час), находящейся в обороте.

где - доля испаряющейся воды в системе, в процентах, которая равна (рассчитаем для периода весна-осень)

= 0,16 · 0,75 · 8,4= 1

где х – доля теплоты, отдаваемая воздуху испарением: лето 1,0; весна и осень 0,75; зима 0,5;

- разность температур, циркуляционной воды до и после ее охлаждения, К.

Отсюда в систему следовало бы добавить свежей воды, м³/час :

q_доб = 0,084·6·10³ = 500,

что может оказаться экономически невыгодным и нецелесообразным.

Тогда остается первый способ – специальная обработка добавочной воды. В этом случае целесообразно снизить добавку воды в систему к экономически выгодному минимуму.

Контрольное задание № 4

Определить необходимый расход добавки воды, (q_доб ), м³/час

Исходные данные для расчета

№ варианта	Qоб	ΔT, K	Щц, ммоль/дм3	Щд, ммоль/дм3	Период работы
1	7·103	7	4,8	4,4	зима
2	6·103	8	4,6	4,3	осень
3	5·103	9	4,4	4,2	осень
4	4·103	5	4,2	4,0	весна
5	3·103	10	5,0	4,1	Зима
6	8·103	3	5,3	4,2	лето
7	5·103	4	5,2	4,3	лето
8	6·103	5	4,9	4,0	Зима
9	7·103	6	4,8	4,1	Зима
10	4·103	7	4,7	4,3	Зима
11	5103	8	4,6	4,2	осень
12	9·103	9	4,5	4,0	Зима
13	8·103	10	4,4	3,7	Зима
14	7·103	6	4,3	3,5	весна
15	6·103	7	4,2	3,6	Зима
16	5·103	8	5,3	4,7	осень
17	4·103	9	5,2	4,5	Зима
18	3·103	4	5,1	4,8	Лето
19	2·103	5	5,0	4,5	весна
20	7·103	8	4,9	4,0	зима

Контрольные вопросы

1 Формула расчета коэффициента упаривания.

2 Что характеризует коэффициент упаривания?

3 Что образуется при разложении гидрокарбоната кальция?

4 Как отличаются по растворимости карбонат и гидрокарбонат кальция?

6 От каких параметров зависит доля испаряющейся воды в системе?

7 Вывод формулы вычисления добавки воды в процентах