2. Анализ воды источника.

Правильность выбора метода подготовки воды и оптимальных режимов проведения процесса (температура, рН среды, скорости, дозировки реагентов) во многом зависят от правильности проведения анализа и полного его соответствия действительности.

Проверка анализа производится по следующим показателям:

1) Сумма катионов ∑Кат должна равняться сумме анионов ∑Ан, выраженных в миллиграмм-эквивалент на литр:

(2.1)

11,21=11,39

2) Концентрация катионов натрия и калия, обычно принимается в анализах равной разности между суммой всех анионов и суммой остальных катионов, мг-экв/л:

(2.2)

мг-экв/л

3) Величина общей жесткости должна равняться сумме концентрации кальция и магния:

мг-экв/л (2.3)

3. Определение расчетных расходов воды.

Среднечасовые расходы определяются по формулам:

-оборотной воды:

(3.1)

n-объем продукции, ед. изм.;

- среднегодовой удельный расход оборотной воды на единицу продукции, ;

Т - годовой фонд рабочего времени, ч.

-технической свежей воды:

(3.2)

-среднегодовой удельный расход технической воды,

Максимальные часовые расходы воды, , определяются по формулам:

-оборотной воды:

(3.3)

среднечасовой расход оборотной воды, ;

-коэффициент изменения среднегодовой нормы расхода воды на единицу продукции в летний период;

-коэффициент часовой неравномерности;

-технической свежей воды:

(3.4)

-среднечасовой расход свежей технической воды;

Безвозвратное потребление и потери воды в производстве, , определяются по формулам:

-среднечасовой:

(3.5)

удельное безвозвратное потребление и потери в производстве,

-максимально расчетный:

(3.6)

4. Охлаждение оборотной воды.

4.1. Обоснование выбора способа охлаждения оборотной воды.

В курсовом проекте вода применяется для охлаждения оборудования с ее нагревом, но без загрязнения.

Для охлаждения воды в производстве применяются:

1) Испарительные охладители, охлаждение воды в которых происходит в результате ее испарения при непосредственном контакте с воздухом:

- открытые – движение воздуха обусловлено ветром и естественной конвекцией (водохранилища, пруды-охладители, брызгальные бассейны, испарительные градирни и эжекционные охладители);

- башенные – движение воздуха происходит в результате естественной тяги, создаваемой высоковытяжной башней (башенные градирни);

- вентиляторные – воздух подается принудительно с помощью нагнетательных или отсасывающих насосов (вентиляторные градирни);

- эжекционные – движение воздуха обусловлено эжекцией его в расширяющуся струю быстро летящих капель охлаждаемой воды (эжекционные градирни).

2) Радиаторные, в которых охлаждаемая вода не имеет непосредственного контакта с воздухом. Теплота передается воздуху через стенки трубчатых радиаторов (радиаторные «сухие» градирни).

Выбор типа охладителей производится путем технико-экономического сравнения различных типов с учетом показателей работы снабжаемого водой оборудования и требований технологических процессов промышленных предприятий к температуре охлаждающей воды. При сравнении учитываются также гидрологические, метеорологические, геологические и топографические условия, качество и стоимость добавочной воды, наличие строительных материалов.

Для расчётов в данном курсовом проекте принимаем вентиляторную градирню, т.к. территория ограничена.

Вентиляторные градирни обеспечивают наиболее глубокое и устойчивое охлаждение воды в системах чистого оборотного цикла. В летнее время они охлаждают воду до температур, более низких, чем охладители других типов. При применении вентиляторных градирен возможно регулирование температуры охлаждающей воды путем изменения числа оборотов или отключения    отдельных    вентиляторов. По сравнению с другими видами охладителей имеют обычно меньшую строительную стоимость и допускают большую плотность орошения, что позволяет еще более компактно размещать их на площадках промышленных предприятий.

4.2 Расчёт вентиляторных противоточных градирен.

Исходные данные для расчета вентиляторных противоточных градирен:

- Категория надёжности водоснабжения II

- Географический пункт – Москва

- Расход оборотной воды Q_об.мах=18116,43 м³/ч

- Температура воды на входе в градирню t₁=34°C

- Температура воды на выходе из градирни t₂=26°C

- Температура атмосферного воздуха по сухому термометру υ₁=24,5°C

- Относительная влажность атмосферного воздуха φ₁=57%

- Температура атмосферного воздуха по влажному термометру τ₁=19,0°C

- Барометрическое давление атмосферного воздуха в Москве Р_б=99кПа

- Площадь секции градирни F_ор(f_ор)=324 м²

- Высота оросителя градирни h_ор=3,50 м

- Тип оросителя – пленочный

- Тип водоуловителя – пластмассовый уголковый тип II

- Тип вентилятора – ВГ104

Теплотехнический расчет градирен можно разделить на два этапа.

На первом этапе определяется удельный расход воздуха λ, кг/кг. На втором – плотность орошения и число градирен (секций) N.

Первый этап.

Для определения удельного расхода воздуха λ необходимо вычислить вспомогательные величины Y, U, R по формулам:

(4.1)

(4.2)

(4.3)

- удельная энтальпия воздуха, определяемая в зависимости от величины υ₁ (или τ₁),

φ₁ и Р_б, кДж/кг;

^- удельная энтальпия воздуха, определяемая в зависимости от величины t₁ и Р_б при φ=100%, кДж/кг;

^- удельная энтальпия воздуха, определяемая в зависимости от величины t₂ и Р_б при φ=100%, кДж/кг;

δ поправка к удельной энтальпии воздуха;

- температура воды на входе в градирню, °С;

- температура воды на выходе из градирни, °С;

С_ж – удельная теплоёмкость воды, равная 4,19 кДж/кг*°С;

А, m – коэффициенты, зависящие от типа градирни;

h_ор – высота оросителя градирни, м;

k – коэффициент, вычисляемый по формуле:

(4.4)

удельная теплота парообразования, равная 2493 кДж/кг.

Величина удельных энтальпий и определяются по номограмме (приложение Ж)[1]:

), кДж/кг при φ=φ₁

), кДж/кг при φ=1 (4.5)

), кДж/кг при φ=1

относительная влажность атмосферного воздуха, % (в долях единицы).

Поправка к удельным энтальпиям δ определяется по формуле:

(4.6)

удельная энтальпия воздуха, определяемая в зависимости от величин:

и Р_б при φ=100%, кДж/кг;

(4.7)

Величина λ, кг/кг определяется по формуле:

(4.8)

U – вспомогательная величина, определяемая по формуле 4.2;

Х – вспомогательная величина, принимаемая в зависимости от m, Y и R по приложению Л [1], где графики зависимости Х от Y и R составлены для m=0,4 – 0,8; для промежуточных значений m величина Х определяется интерполяцией.Х=1,6

Второй этап.

Определив значение λ, переходим ко второму этапу расчета градирен – определению плотности орошения , (кг/(м²·ч) и далее - числа градирен (секций) - N.

Число градирен (секций) определяется по формуле:

(4.9)

– гидравлическая нагрузка (расход оборотной воды), кг/ч (м³/ч);

– площадь оросителя градирни (секции), м²,согласно принятому типу градирни (марка вентилятора);

– плотность орошения градирни (скорость движения воды по массе) м³/м²·ч, определяется по формуле:

(4.10)

– номинальная подача воздуха вентилятором, тыс.м³/ч;

– плотность атмосферного воздуха, кг/м³, при t=20°С – 1,2 кг/м³.

, т.е. принимаем 5 секций.

Для проверки соответствия аэродинамических сопротивлений градирни напору, развиваемому вентилятором, вычисляется величина подачи воздуха по формуле:

(4.11)

– плотность атмосферного воздуха при расчётных условиях.

(4.12)

– среднесуточная температура атмосферного воздуха по сухому термометру для расчётного периода (летний период).

отличается от =2720 менее чем на 20%, следовательно, замена вентилятора или изменение размеров градирни не требуются.

Исходные данные
кг/ч	°С	Δ , °С	°С	°С	%	Рб,	А, м^-1	m	hор, м	kор, м^2*ч/кг	fор, м^2
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12
2720	26	8	34	24,5	57	99	0,35	0,365	3,5	0,075	324

Данные, полученные в результате произведённого расчёта
кДж/кг	кДж/ кг	, °С	кДж/ кг	кДж/ кг	кДж/ кг	Y	k	U	R	X	λ	γ1, кг/м^3	qж, кг/(м^2/ч)	N
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15	16
129	53	30	102	83	2	2,64	0,95	1,26	0,95	1,6	0,78	1,18	12,9	5	2762

4.3 Расчет потерь воды в градирнях.

Потери воды в градирнях состоят из потерь на испарение и каплеунос.

(4.13)

(4.14)

– коэффициент, учитывающий долю теплоотдачи испарением в общей теплоотдаче, принимается k_исп.=0,001 0,0016 (в зависимости от температуры наружного воздуха);

- температура воды на входе в градирню, °С;

- температура воды на выходе из градирни, °С.

(4.15)

Р₁ – процент потерь воды при испарении, %.

(4.16)

Р₂ – процент воды с уносом ветром, принимается Р₂=(0,1 0,2), %

4.4 Расчет потерь воды с продувкой.

(4.17)

– допустимый коэффициент упаривания воды.

(4.18)

- щелочность добавочной воды, мг-экв/л;

- общая жесткость добавочной воды, мг-экв/л.

(4.19)

4.5. Размещение охладителей на промышленной площадке.

1. Указанные расстояния должны приниматься в свету между рядами однотипных охладителей. В случае размещения в рядах градирен разной площади расстояние между рядами принимается для градирен большей площади.

2. Расстояние между охладителями в одном ряду надлежит принимать равным для:

вентиляторных секционных градирен наземных и на покрытиях зданий - 3 м; в других случаях должно быть не менее 6 м.

3. Для зданий со стенами из материалов, имеющих марку по морозостойкости менее Мрз 25, необходимо предусматривать мероприятия по защите стен от увлажнения и обледенения.

4. На реконструируемых предприятиях расстояния между охладителями воды, а также охладителями воды и зданиями и сооружениями допускается уменьшать, но не более чем на 25 %.

5. Расстояния между охладителями воды и автодорогами, наземными и надземными инженерными сетями, предназначенными для обслуживания этих охладителей воды, не нормируются.

6. Расстояние от вентиляторных секционных градирен размещаемых на покрытиях здании, до наружной стены этого же здания не нормируется.

7. Минимальные расстояния от градирен производительностью до 100 ;

до зданий и сооружений со стенами из материалов по морозостойкости не менее Мрз 25-15м;

до открытых трансформаторных подстанций - 30 м;

до оси внутренних железнодорожных подъездных путей и края проезжей части подъездных и внутризаводских автомобильных дорог - 6 м.