Водоснабжение промышленных предприятий

 

1. Введение

 

     Водоснабжение является одной  из важнейших отраслей техники,  направленной на повышение уровня жизни людей, благоустройства населённых пунктов и развитие промышленности. Совершенствование технологии различных видов производственных процессов в значительной степени зависит от количества и качества потребляемой воды.

    Промышленные предприятия при  различных производственных процессах  используют воду в весьма больших количествах. При этом на ряду с потреблением не очищенной или частично осветлённой воды для охлаждения оборудования, большое число потребителей технической воды, нуждается в воде высокого качества.

    Состав сооружений для очистки  воды, расходуемой на технологические  нужды промышленных предприятий, зависит от качества воды в источнике, требований к качеству воды со стороны потребителей и масштабов водопотребления. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

2. Исходные  данные

 

Вариант - 21

1. Требуемые расходы, л/с :

               Q₁ = 250

                      Q₂ = 2150

                      Q₃ = 1300

2. Требуемые напоры, м :

               Н₁ =  90

               Н₂ = 19

               Н₃ = 31

3.  Требуемое качество воды :

                   Для Q₁ : мутность <= 20 мг/л

                                  температура <=28 ⁰С

                                  жёсткость 0,6 мг^.экв/л

                   Для Q₂ : мутность <= 150 мг/л

                                  температура <=28 ⁰С

                                  жёсткость <= 3,5 мг^.экв/л

                   Для Q₃ : мутность <= 2,5 мг/л

                                  температура <=28 ⁰С

                                  жёсткость <= 3,5 мг^.экв/л

4. Качество сбрасываемой воды :

                  Для Q₁  :  мутность <= 20 мг/л

                                  температура 40⁰С

                                  жёсткость 1,5 мг^.экв/л

                  Для Q₂  :  мутность 1400 мг/л

                                  температура <=28 ⁰С

                                  жёсткость <= 3,5 мг^.экв/л

                  Для Q₃  :  мутность 5500 мг/л

                                  температура <=38 ⁰С

                                  жёсткость общая/карбонатная – 4,1/2,0 мг^.экв/л

 

     5. Характеристика источника

          5.1. Характеристика берега –крутой

          5.2.  Отметка при минимальном уровне воды, м – 250

          5.3.  Глубина реки при минимальном уровне воды, м – 3,5

          5.4.  Амплитуда колебаний, м – 4,3

          5.5.  Уклон местности – 0,01

          5.6.  Расстояние от реки до  промышленного предприятия, м –400

          5.7.  Показатели качества воды  источника:

                                  Мутность 900мг/л

                                  цветность 85

                                  жёсткость общая/карбонатная –5,5/2,7 мг^.экв/л 
 

1. Расчёт первого цикла 

Расход  первого цикла Q₁ = 250 л/с

Требуемые напоры Н₁ =  90 м

Требуемое качество воды :

                   Для Q₁ : М <= 20 мг/л

                                  t <=28 ⁰С

                                  Ж = 0,6 мг^.экв/л

Качество  сбрасываемой воды :

                  Для Q₁  :  М <= 20 мг/л

                                  t  = 40 ⁰С

                                  Ж = 1,5 мг^.экв/л

 

1.1. Расчёт охладителей 

  Так как температура воды подаваемой  в цех должна быть t <=28 ⁰С, а составляет t  = 40⁰С, то необходимо охлаждение.

  В качестве охладителей использую  вентиляторные градирни.

  Площадь оросителя определяется  по формуле: 

         
 

  где     F_ор. – требуемая поверхность оросителя,  м²;

            q _уд. – удельная плотность орошения, q _уд. = 12 м³/(м²·ч);

            Q_час. – расход первого цикла, м³/час; 

            Q_час.= Q₁ · 3,6= 250 · 3,6 = 900 м³/час 

         
 

  Площадь градирни составляет 40 –  50 % от площади оросителя F_ор.: 

         
 

  Принимаю площадь одной секции 16 м² => 1  градирня с 3 секции.(4 х 4)

  При испарении воды в испарительных  охладителях часть её теряется  на испарение. Величина потерь воды на испарение определяется по формуле: 

р₁=к · ∆t , %

  где   к – коэффициент, учитывающий  долю теплопередачи испарением  в 

                 общем процессе теплопередачи  в охладителе, зависит от времени

                 года и от вида охладителя, к =0,14 для лета;

          ∆t – перепад температур, ⁰С;

                                                  ∆t= t₁ -  t₂  , ⁰С

                  t₁ – температура до которой нагревается вода, ⁰С;

                  t₂ – требуемая температура, ⁰С.

                  t₁ и t₂ определяются по заданию. 

р₁=0,14 · (40-28) = 1,68 % 

         
 
         

 

   Количество воды теряемое на  унос капель ветром, рассматривается  в зависимости от конструкции охладителя, принимаю р₂= 3 %. 

         
 

Q_гр.доб. = q_{гр1.доб.}+ q_гр2.доб  , _.  м³/сут 

Q_гр.доб. = 362,88+ 648  = 1118,88 м³/сут 

  Объём  резервуара горячей воды перед  градирнями: 

         
 

  Высота резервуара h = 3 м, площадь s = 50м² , размеры 6х9 м. 
 
 
 
 

1.2. Умягчение воды  в натрий-катионитовой  установке 

  Ж_о.исх = 1,5 мг·экв/л

  Ж_тр. = 0,6 мг·экв/л

  Ж_уст. = 0,05 мг·экв/л

  Принимаю установку с одной  ступенью Na – катионитовых фильтров.

  Расчёт одноступенчатой Na – катионитовой установки ведётся на полезную производительность, т.к. для собственных нужд используется осветлённая, но не умягчённая вода. Рабочая обменная способность одноступенчатого Na – катионионита находится по формуле: 

Е^Na_раб. = α_э· β_Na · Е_полн. – 0,5· q_уд. ·Ж_о.исх,  мг·экв/л 

  где   α_э – коэффициент эффективности регенерации, учитывающий

                 неполноту регенерации катионита,  зависит от удельного расхода 

                 соли, De, используемого для регенерации, принимается по

                 [1, табл.1, прил.7]; De = 200 г/г·экв => α_э = 0,81;