Определить основные размеры нефтеловушки, используемой в качестве первой ступени очистки воды в оборотной системе водоснабжения промывочно-пропарочной станции, и эффективность ее работы.
Исходные данные к задаче 6 Вариант 6
Количество обрабатываемых цистерн в сутки N, шт. 160
Расход воды на промывку одной цистерны Рц, м3 20
Скорость движения воды в отстойной зоне нефтеловушки, vв, м/с 0,011
Глубина проточной части отстойной зоны нефтеловушки H, м 2,1
Наименьший размер улавливаемых частиц нефтепродуктов в сточной воде rч, 10-6 м 70
Начальная концентрация нефтепродуктов в очищаемой воде Cн, г/м3 1000
Примечания.
1. Коэффициент часовой неравномерности поступления очищаемой воды kн = 1,5.
2. Число секций в нефтеловушке n = 3.
3. Допустимая концентрация нефтепродуктов на выходе нефтеловушки Cк=150 г/м3.
4. Температура оборотной воды, подаваемой в нефтеловушку, не ниже 20 °С.
Решение
Максимальный секундный расход воды, м3/с через одну секцию нефтеловушки составит:
Qmax= kн∙Рц∙Nn∙24∙3600=1,5∙20∙1603∙24∙3600=0,0185 м3/с
Требуемая ширина каждой секции нефтеловушки из условия пропуска Qmax
B=Qmaxvв∙H=0,01850,011∙2,1=0,80 м≈1 м
Для предварительного расчета размеров нефтеловушки примем ламинарный характер потока воды в отстойной зоне при постоянных скоростях движения воды vв и всплытия частиц нефтепродуктов vч.
Скорость всплытия частиц нефтепродуктов vч, м/с, найдем из условия равенства выталкивающей архимедовой силы и силы вязкого сопротивления воды по формуле
vч=2∙g∙rч29∙γ∙ρчρв
где g - ускорение свободного падения, м/с2;
rч - радиус (размер) улавливаемых частиц нефтепродуктов, м;
ρч, ρв - соответственно плотности частиц нефтепродуктов и воды, кг/м3;
γ- кинематическая вязкость воды, м2/с, зависящая от температуры, для 20 °С γ = 10-6 м2/с.
vч=2∙9,8∙(70∙10-6)29∙10-6∙8001000=0,0085 м/с
Длину отстойной зоны нефтеловушки L, м, определим из условия равенства времени всплытия нефтечастиц на поверхность и времени прохождения потока воды в отстойной зоне:
L=vвvч∙H
L=0,0110,0085∙2,1=2,7 м
С учетом реальных турбулентных процессов, происходящих в нефтеловушке, действительная скорость всплытия нефтечастиц будет равна:
vч'=vч-w
где w - вертикальная турбулентная составляющая скорости, м/с; с достаточной для практики точностью может быть принята равной 0,04vв.
vч'=0,0085-0,04∙0,011=0,00806 м/с
Уточним длину отстойной зоны нефтеловушки по формуле:
L'=vвvч'∙H
L'=0,010,00806∙2,1=2,87 м
Эффективность работы нефтеловушки по уменьшению концентрации нефтепродуктов в очищаемой воде определим по формуле:
η=1-e-vч∙L'vв∙H
η=1-(2,7)-0,00806∙2,870,011∙2,1=0,63
Тогда фактическая концентрация нефтепродуктов на выходе нефтеловушки составит, г/м3:
Cф = Cн(1- η),
Cф = 1000·(1- 0,63) = 370 г/м3
Таким образом, фактическая концентрация нефтепродуктов на выходе нефтеловушки превышает допустимую в 2,5 раза.
Следовательно, нефтеловушка, используемая в качестве первой ступени очистки воды в оборотной системе водоснабжения промывочно-пропарочной станции не обеспечивает очистку воды до необходимых показателей, то есть работает неэффективно.
Задать вопрос
на новый заказ в Автор24.
