CC BY
35
УДК 66.081.6
ОСОБЕННОСТИ РАСЧЕТА ЭЛЕКТРОБАРОМЕМБРАННОГО АППАРАТА ПЛОСКОКАМЕРНОГО ТИПА
© С.И. Лазарев, С.В. Ковалев, О.А. Абоносимов, К.С. Лазарев
Ключевые слова: расчет; электробаромембранный аппарат; методика; рабочая площадь.
Разработана методика расчета конструктивных и технологических параметров электробаромембранного аппарата плоскокамерного типа.
Очистка стоков химических и машиностроительных предприятий является актуальной задачей при современном развитии отраслей химической и металлургической промышленности. В связи с освоением новых технологий и усовершенствованием старых технологических процессов проблема расчета новых конструкций аппаратов является наиболее значимой.
Технологией расчета при этом является определение основных размеров мембранного аппарата, которые необходимы при проектировании электромикро-фильтрационных, электроультрафильтрационных и электроосмофильтрационных установок. Основными элементами, из которых комплектуются электробаро-мембранные аппараты (рис. 1), являются фланцы 1 с каналами 2 и 3 ввода и вывода разделяемого раствора, каналами 4 и 5 для отвода пермеата, отверстиями 6 для стяжки пакета болтами, клемм 7 для подвода постоянного электрического напряжения, пористых подложек 8, выполненных из пористого проката типа Х18Н15-
ПМ, Х18Н15-МП, ППТМ-ПМ, ЛНПИТ, Н-МП и ЛПН-ПМ [1] с пористостью 20-45 %, которые одновременно служат электродами и дренажом для отвода пермеата, мембран 9, между которыми расположены эластичные уплотнения 10 пористых биполярных электродов 11.
Пористый биполярных электрод, служащий одновременно и дренажом для отвода пермеата, состоит из диэлектрической плиты 15, по обе стороны которой укреплены пористые электроды - анод 12 и катод 13, соединенные между собой шпилькой 14, изготовленной из коррозийно-стойкого металла. На пористом биполярном электроде расположены мембраны 9, а в самом электроде имеется переточное отверстие. Все детали аппарата стягиваются болтами 18 (рис. 1).
По расчетным концентрациям растворенного вещества в ретентате и пермеате и в исходном растворе определяется коэффициент задержания по следующей формуле:
Рис. 1. Схема электробаромембранного аппарата плоскокамерного аппарата 1258
к = і--
2С
С + С
исх рет
Далее определяем число камер разделения в аппа-(1) рате с учетом наложения электрического поля на элек-тробаромембранный аппарат:
Используя уравнение (1) и уравнение о взаимосвязи коэффициента задержания и удельного потока растворителя, определяем удельный поток растворителя по следующему выражению:
J = J„
. (і - к-'1 к)),
(2)
где J0 - удельный поток растворителя для используемой мембраны по дистиллированной воде; К - коэффициент задержания; Кк - коэффициент концентрирования.
Далее определяем рабочую площадь мембраны в аппарате:
V+’-F = - пер
J
(З)
Учитывая то, что в работе рассматриваются плоскокамерные аппараты, и они защищены авторским свидетельством на изобретение [2-3], предпочтения отдаем этим аппаратам ввиду того, что аппараты этого класса являются также бескорпусными.
Размеры электробаромембранного аппарата определяются шириной выпускаемой мембраны. Переменными величинами могут быть толщина сепарируемой сетки и дренажного слоя (состоящего из собственного дренажного материала и двух подложек), а также число секций.
Рабочая площадь одного электробаромембранного элемента, включающего две мембраны, равна:
2
(4)
где ^М - общая площадь мембранного элемента; ^пер = 0,02 мм - диаметр проточного отверстия.
Затем проверяем число камер (п) по следующему соотношению:
F_
(5)
V - (Еэ - 2Eм ) iFR
(6)
где V - напряжение питающего источника; Еэ, ЕМ -
электродные и мембранные напряжения; К - внутреннее сопротивление одной камеры.
Em = 0,2 log
а
С
пер
R =
25нэ , 25н.м. | 28 + Х_
x х х х
Лнэ Лн.м Лп Лр J
F„
(7)
(8)
После выбираем оптимальное число камер, рассчитанное по двум уравнениям (5) и (6), и приступаем к секционированию аппарата, при этом исходя из необходимости обеспечения примерно одинаковой скорости течения разделяемого раствора во всех секциях аппарата [4].
ЛИТЕРАТУРА
1. Листовые материалы, полученные методом прокатки порошка: проспект. Выкса, 1990.
2. А.с. 1745284 СССР, МКИ В 010 63/08. Мембранный аппарат с плоскими фильтрующими элементами / Лазарев С.И., Коробов В.Б., Коновалов В.И. (СССО). 466489/26; заявл. 21.03.89. 4 с. Опубл. 07.07.92.
3. Положительное решение на выдачу патента на изобретение по заявке № 2006100139/15(000158) от 12.09.2007. Электробаро-мембранный аппарат плоскокамерного типа / Лазарев С.И., Вязо-вов С.А., Рябинский М.А.
4. Борисов Г.С., Брыков В.П., Дытнерский Ю.И. Основные процессы и аппараты химической технологии: пособие для вузов. М.: Химия, 1992. 496 с.
Поступила в редакцию 29 июня 2012 г.
Lazarev S.I., Kovalev S.V., Abonosimov O.A., Lazarev K.S. FEATURES OF THE CALCULATION OF ELECTROBARO-MEMBRANE APPARATUS OF FLAT-CHAMBER TYPE
The method of calculation of constructive and technological parameters of electrobaromembrane apparatus of flat-chamber type is developed.
Key words: calculation; electrobaromembrane apparatus; methodics; working area.
1
пер
