Расчетная часть. Определите удельную производительность установки G0(кг/м2·с), по чистой воде

Определите удельную производительность установки G₀(кг/м²·с), по чистой воде

(1.21.1)

где А – константа проницаемости по чистой воде, кг/(м²·с Мпа); для мембраны МФА-0,2 А =7,5 кг/(м²·с·Мпа); =0,3 Мпа – рабочее давление в системе.

Рассчитайте динамическую вязкость μ (Па с) солевого раствора с массовой долей 5% по формуле

μ = υ ρ, (1.21.2)

где υ - кинематическая вязкость, м²/с (при 25 °С для растворов соли с массовой долей 5 % υ =0,944 10^{- 6} м²/с; ρ - плотность раствора, кг/м³ (ρ =1036 кг/м³).

Зная динамическую вязкость чистой воды при той же температуре (μ₀ =0,000894 Па с), рассчитайте удельную производительность мембраны по солевому раствору G (кг/(м² с)),

(1.21.3)

Определите расход фильтрата L_ф (кг/с)

(1.21.4)

где L_ф - расход исходного раствора, кг/с; К - степень концентрирования (К =10); (φ - селективность мембраны (φ =0,98).

Рассчитайте рабочую поверхность мембраны F (м²)

(1.21.5)

Определите расход концентрата L_к (кг/с)

Рассчитайте развиваемое насосом давление р_н (Па), расходуемое на создание перепада рабочего давления через мембрану p (Па), преодоление гидравлического сопротивления потоку разделяемого раствора р_а (Па) и потоку фильтрата в дренажах р_д (Па), а также на компенсацию потерь давления на трение и местные сопротивления р_п (Па) и подъем раствора на определенную геометрическую высоту р_r, (Па)

p_н = p + p_a+ p_д + p_п+ p _r (1.21.6)

Примите, что р_п составляет 20 % от р_а, т.е.

р_п=0,2 р_а, (1.21.7)

а геометрическая высота подъема h_r, = 0,5 м, тогда

р_r = ρgh_r. (1.21.8)

При ламинарном режиме течения гидравлическое сопротивление полых каналов равно

(1.21.9)

где l – общая длина канала, м (равна произведению числа секций, числа модулей в аппарате и длины пути в модуле, равной ширине мембранного пакета l =15…20 м); - скорость течения в произвольном сечении, м/с ( =0,01…0,02 м/с); d_э - эквивалентный диаметр (в пересчете на полый канал) (d_э=0,3·10^-6 м).

Рассчитайте гидравлическое сопротивление потоку разделяемого раствора р_а (Па) в аппарате

(1.21.10)

где ξ₁ - коэффициент, зависящий от сепарирующей сетки (ξ₁=5,6)

Рассчитайте гидравлическое сопротивление потоку фильтрата в дренажах р_д (Па)

(1.21.11)

где ξ ₂ - коэффициент, зависящий от вида дренажного материала(ξ₂ =100).