РАСЧЕТ ОЗОНИРУЮЩЕЙ УСТАНОВКИ - Очистные сооружения водопровода г. Нижний Тагил

1) Компоновка и расчет блока озонатора

Расход озонируемой воды QСут=140000 м3/сут или QЧас=5833 м3/ч. Дозы озона: максимальная qМакс=5 г/м3 и средняя годовая qСр=2,6 г/м3.

Максимальный расчетный расход озона:

или 29,2 кг/ч

Продолжительность контакта воды с озоном t=6 минут.

Принят озонатор трубчатой конструкции производительностью GОз=1500 г/ч. Для того, чтобы выработать озон в количестве 29,2 кг/ч, озонирующая установка должна быть оборудована 29200/1500?19 рабочими озонаторами. Кроме того, необходим один резервный озонатор такой же производительности (1,5 кг/ч).

Активная мощность разряда озонатора U является функцией напряжения и частоты тока и может быть определена по формуле:

Вт

Где - напряжение в разрядном промежутке в В;

- круговая частота тока в Гц;

- электрическая емкость соответственно электродов и разрядного промежутка в Ф;

- рабочее напряжение, подводимое к озонатору, в В.

Для определенного озонатора величины имеют постоянные значения независимо от напряжения или частоты тока. Поэтому расход электроэнергии пропорционален частоте тока и максимальному напряжению тока.

Для данных условий принимаем: =20000 В, =50 Гц, =26,1 мкФ, =0,4 мкФ.

Величина потенциала разряда через разрядный промежуток составляет 2000 В на каждый его линейный миллиметр. Так как в озонаторе принятого трубчатого типа ширина разрядного промежутка составляет 2,5 мм, то потенциал разряда будет =2,5Ч2000=5000 В.

Тогда активная мощность разряда озонатора составляет:

62020 Вт или 62кВт.

Основной деталью рассматриваемого озонатора являются стеклянные диэлектрические трубки, заплавленные с одного конца и имеющие на внутренней поверхности графитовые покрытия. В стальные трубки внутренним диаметром d1=92 мм вставлены стеклянные трубки наружным диаметром d2=87 мм. Концентрический зазор между трубками шириной 2,5 мм служит разрядным промежутком.

Площадь поперечного сечения кольцевого разрядного промежутка находится по формуле:

Скорость прохода сухого воздуха через кольцевой разрядный промежуток в целях наибольшей экономии расхода электроэнергии рекомендуется в пределах =0,15ч0,2 м/сек.

Тогда расход сухого воздуха через одну трубку озонатора:

Поскольку заданная производительность одного озонатора GОз=1,5 кг/ч, то при коэффициенте весовой концентрации озона КОз=20 г/м3 Количество сухого воздуха, необходимого для электросинтеза, составляет:

Следовательно, количество стеклянных диэлектрических трубок в одном озонаторе должно быть nТр=QВ/qВ=75/0,5=150 шт.

Стеклянные трубки длиной по 1,6 м размещены концентрично в 75 стальных трубках, проходящих через весь цилиндрический корпус озонатора с обоих его концов. Тогда длина корпуса озонатора будет L=3,6 м.

Производительность каждой трубки по озону:

Энергетический выход озона:

Суммарная площадь поперечных сечений 75 трубок d1=0,092 м составляет ?fТр=75Ч0,785Ч0,0922?0,5 м2.

Площадь поперечного сечения цилиндрического корпуса озонатора должна быть больше на 35 %, т. е. FК=1,35?fТр=1,35Ч0,5=0,675 м2.

Следовательно, внутренний диаметр корпуса озонатора будет:

Необходимо иметь в виду, что 85-90 % электроэнергии, потребляемой для производства озона, затрачивается на тепловыделение. В связи с этим надо обеспечить охлаждение электродов озонатора. Расход воды для охлаждения составляет 35 л/ч на одну трубку или суммарно QОхл=150Ч35=5250 л/ч или 1,46 л/сек.

Средняя скорость движения охлаждающей воды составит:

или 8,3 мм/сек

Температура охлаждающей воды t=10 °C.

Для электросинтеза озона нужно подавать 75 м3/ч сухого воздуха на один озонатор принятой производительности. Кроме того, надо учесть расход воздуха на регенерацию адсорберов, составляющий 360 м3/ч для серийно выпускаемой установки АГ-50.

Общий расход охлаждаемого воздуха:

VО. в=2Ч75+360=510 м3/ч или 8,5 м3/мин.

Для подачи воздуха принимаем водокольцевые воздуходувки ВК-12 производительностью 10 м3/мин. Тогда необходимо установить одну рабочую воздуходувку и одну резервную с электродвигателями А-82-6 мощностью 40 кВт каждая.

На всасывающем трубопроводе каждой воздуходувки устанавливают висциновый фильтр производительностью до 50 м3/мин, что удовлетворяет расчетным условиям.

2) Расчет контактной камеры для смешения озоно-воздушной смеси с водой.

Необходимая площадь поперечного сечения контактной камеры в плане:

Где - расход озонируемой воды в м3/ч;

Т - продолжительность контакта озона с водой; принимается в пределах 5-10 мин;

N - количество контактных камер;

H - глубина слоя воды в контактной камере в м; принимается обычно 4,5-5 м.

Размер камеры принят

Для равномерного распыления озонированного воздуха у дна контактной камеры размещают перфорированные трубы. Принимаем керамические пористые трубы.

Каркасом служит труба из нержавеющей стали (наружный диаметр 57 мм) с отверстиями диаметром 4-6 мм. На нее надевается фильтросная труба - керамический блок длиной L=500 мм, внутренним диаметром 64 мм и наружным 92 мм.

Активная поверхность блока, т. е. площадь всех пор размером по 100 мк на керамической трубе, занимает 25 % внутренней поверхности трубы, тогда fП=0,25DВL=0,25Ч3,14Ч0,064Ч0,5=0,0251 м2.

Количество озонированного воздуха составляет qОз. в?150 м3/ч или 0,042 м3/сек. Площадь поперечного сечения магистральной (каркасной) распределительной трубы с внутренним диаметром d=49 мм равна: fТр=0,00188 м2=18,8 см2.

Принимаем в каждой контактной камере по четыре магистральных распределительных трубы, уложенных на взаимных расстояниях (между осями) по 0,9 м. Каждая труба состоит из восьми керамических блоков. При таком размещении труб принимаем размеры контактной камеры в плане 3,7Ч5,4 м.

Расход озонированного воздуха, приходящегося на живое сечение каждой из четырех труб в двух камерах, будет:

QТр=?0,01 м3/сек,

А скорость движения воздуха в трубопроводе равна:

?5,56 м/сек.

Суммарная активная площадь пор всех керамических труб, уложенных в одной камере, ?fП=mfП=4Ч8Ч0,0251=0,8 м2 (где 4-количество магистралей; 8-количество керамических труб).

Расход озонированного воздуха, поступающего в воду через пористую поверхность всех труб одной камеры:

Q=?1,56 м3/минЧм2

Общее давление, которое должно быть на входе в распределительную систему озоно-воздушной смеси, определяются по формуле:

H=HГидр+ м вод. ст.,

Где HГидр - гидростатическое давление в м вод. ст. (равное высоте слоя воды в камере);

- плотность воздуха;

;

=? - конструктивное отношение (рекомендуется принимать равным примерно 0,5);

- площадь одного отверстия на каркасной трубе в м2;

- площадь сечения распределительной каркасной трубы в м2;

- коэффициент, зависящий от условного диаметра пор на керамической трубе d=100 мк и равный: ;

0,3 - избыточное давление.

Таким образом:

H=?5,32 м вод. ст.

Похожие статьи




РАСЧЕТ ОЗОНИРУЮЩЕЙ УСТАНОВКИ - Очистные сооружения водопровода г. Нижний Тагил

Предыдущая | Следующая