Конструктивно-механические расчеты

Определение основных параметров мембранного аппарата

Определяем расход пермеата W_п в первом приближении[5]:

W_п=W₀-W_k=W₀[(C_k/C₀^)-1/R] (21)

W_п =0,0565[(0,15/0,015)^-1/0,98]=5,39*10^-3 кг/с,

где W₀- расход раствора на разеление, W₀= 200 л/ч= 0,2 м/ч= 0,0565кг/с;

W_k- расход концентрата; R= R_u=0,98- селективность мембраны.

Определяем потребную площадь мембран по формуле:

F= W_п/G

F =5,39*10^-3/2,7*10^-3=1,99м² (22)

По производительности по пермеату производим выбор мембранного модуля, W_п=5,39*10^-3 кг/с= 0,019 м³/ч. Принимаем мембранный модуль на основе полых волокон Syn+100.

Таблица №2. Технические характеристики мембранного модуля Syn+100.

Определим количество мембранных модулей n_мод:

n_мод=F/F_мод=1,99/1,8≈1, (23)

где F_мод площадь поверхности мембран одного модуля, принимается по паспортным характеристикам модуля, F_мод=1,8 м².

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

N_апп= n_мод/ n_апп=1/1=1 (24)

Уточненный расчет установки с учетом 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 рисунке 2 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 W₀ и концентрацией С₀ подаётся насосом высокого давления на вход мембранного аппарат. Перед входом в аппарат к исходному раствору добавляется циркулирующий поток с расходом rW₀.

Рисунок 10. Схема установки с циркуляционным контуром

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

Выход пермеата и концентрата в такой установке определяем по уравнению:

W_k= (25)

W_п= (26)

Потребная площадь мембраны F составляет:

F= (27)

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

n_мод=F/F_мод=2/1,8=1 (28)