Бродильная промышленность. Технологическое оборудование (стр. 4 из 7)

. (3)

Кинематическая вязкость воды при той же температуре

; плотность (Приложение 4 [7]). Динамическая вязкость воды

. (4)

Тогда удельная производительность мембраны по разделяемому раствору

. (5)

4.4.2 Определение основных параметров мембранного аппарата

Определяем расход пермеата

в первом приближении:

, (6)

где

расход раствора на разделение, ; расход концентрата; селективность мембраны.

Определяем потребную площадь мембран по формуле

. (7)

По производительности по пермеату производим выбор мембранного модуля,

. Принимаем мембранный модуль на основе полых волокон Syn+ 100.

Таблица 2 –Техническая характеристика мембранного модуля Syn+ 100

Производительность по фильтрату,	0,012-0,05
Внутренний диаметр, мм	200
Площадь поверхности мембран,	1,8
Производитель	Фирма «HELBIO»

Определим количество мембранных модулей

:

, (8)

где

площадь поверхности мембран одного модуля, принимается по паспортным характеристикам модуля, .

Количество мембранных модулей в одном аппарате принимаем равным

, тогда количество мембранных аппаратов в установке

. (9)

4.4.3 Уточнённый расчёт установки с учётом технологической схемы

Для создания высоких скоростей потока в схему установки включается циркуляционный насос, обладающий высокой подачей, но сравнительно небольшим напором, требуемым лишь для преодоления гидравлического сопротивления напорного канала.

На рис. 9 показана установка с циркуляционным контуром.

Принимаем величину кратности циркуляции r равной 70. Система имеет один циркуляционный контур. Схема работает следующим образом.

Исходный раствор с объёмным расходом

и концентрацией подаётся насосом высокого давления на вход мембранного аппарат. Перед входом в аппарат к исходному раствору добавляется циркулирующий поток с расходом .

После смешения образуется раствор с расходом

и концентрацией , который поступает в аппарат, где происходит его концентрирование до концентрации . При этом образуется пермеат с расходом и концентрацией . Из аппарата раствор выходит с расходом и концентрацией . Часть его выводится из установки в виде концентрата с расходом , другая часть направляется циркуляционным насосом на смешение с исходным раствором.

Выход пермеата и концентрата в такой установке определяем по уравнениям:

; (10)

. (11)

Потребная площадь мембраны

составляет:

. (12)

Окончательно принимаем выбранный ранее мембранный модуль и определяем их требуемое число:

.

4.4.4 Расчёт гидравлического сопротивления

Расчет гидравлического сопротивления, прежде всего, необходим для нахождения давления, которое должен развивать насос для подачи раствора в мембранный аппарат, и последующего выбора насоса. Кроме того, от гидравлического сопротивления зависит фактическая величина избыточного давления в аппарате, а ее нужно знать при механических расчетах (определение толщины стенок корпуса, фланцев и т.п.), при оценке возможного уплотнения мембран, в ряде случаев – для корректировки величины удельной производительности и селективности мембран.

Развиваемое насосом давление определяется по формуле

, (13)

где

рабочий перепад давления через мембрану, ; гидравлическое сопротивление потоку разделяемого раствора в аппарате; гидравлическое сопротивление потоку пермеата в дренаже; потери давления на трения по длине и в местных сопротивлениях в трубопроводах и арматуре; потери давления, связанные с подъёмом жидкости на определённую геометрическую высоту.

Определяем каждую составляющую уравнения (13).

Гидравлическое сопротивление напорного канала

.Расчёт проводим из условия, что разделяемый раствор подаётся внутрь волокон, а пермеат выводится из межволоконного пространства; выход пермеата – односторонний. Для расчёта данного вида сопротивления зададимся сперва геометрическими размерами волоконных мембранных элементов: принимаем внутренний диаметр элемента ; длина капилляра ; поверхность фильтрования одного капилляра ; число элементов в модуле определим, разделив площадь фильтровальной поверхности модуля на площадь поверхности одного элемента .

Определяем линейную скорость раствора внутри капилляра

, (14)

здесь

.

Гидравлическое сопротивление определяем по формуле

(15)

Гидравлическое сопротивление потоку пермеата в дренаже

. Определение гидравлического сопротивления в нашем случае проводится по формуле

. (16)

Потери давления по длине трубопровода и в местных сопротивлениях

. Принимаем скорость движения жидкости для всасывающего и нагнетательного трубопровода . Тогда диаметр трубопровода d

, (17)