Zad1

Zaprojektować wstępnie hale do napowietrzania wody dla wydajności Q=1000 $\frac{\mathbf{m}^{\mathbf{3}}}{\mathbf{h}}$. Do napowietrzania należy zastosować dysze amsterdamskie o wydajności q_h = 5 $\frac{\mathbf{m}^{\mathbf{3}}}{\mathbf{m}^{\mathbf{2}}\mathbf{h}}$ i wysokości rozbryzgu h=3m. W obliczeniach wykorzystać powierzchnie hali, liczbę dysz oraz szacunkowe wartości długości, wysokości i szerokości.

Powierzchnia w planie: F= $\frac{Q}{qh}$ F=$\frac{1000}{5}$=200m²

Liczba dysz: n=200szt

Długość i szerokość: L*B=20m*10m

Wysokość: H = h_rozbryzgu *h_rusztowania *h_zapasowa= 3m + (0,5-1m)+(1-2m)=4,5-6m

Zad2

Zaprojektować areator ciśnieniowy do napowietrzania wody w procesie jej odżelaziania. Wydajność stacji uzdatniania wody 50 $\frac{\mathbf{m}^{\mathbf{3}}}{\mathbf{h}}$ Należy zastosować areator firmy Instal-Compact. Zalecany czas przepływu wody t_p= 20s. Obliczyć także zapotrzebowanie powietrza dostarczonego do areatora jeśli stężenie żelaza w wodzie wynosi 2 $\frac{\mathbf{g}}{\mathbf{m}^{\mathbf{3}}}$ . Dane do projektu: charakterystyka areatorów Instal-Compact

1.objetosc m^3

2.objetosc wypełnienia

3.zakres wydajności m^3\h

Typ-AIC500-0,3-0,15-25-50

Typ-AIC600-0,51-0,25-50-90

Typ-AIC800-1,21-0,625-90

Objętość V=Q*t_p

Q_sekundowe =$\frac{Q}{3600\frac{s}{h}}$ = $\frac{50\frac{m^{3}}{h}}{3600\frac{s}{h}}$ = 0,014$\frac{m^{3}}{s}$

V= 0,014 $\frac{m^{3}}{s}$*20s = 0,28 m³

Odp: Dobieramy areator ACI 500 objętość większa od naszej potrzeby

V_rzeczywista= 0,3m³ V_rzeczywista= Q*t_rz -> t_rz=$\frac{\text{Vrz}}{Q}$=$\frac{0,3}{0,014}$=21,43

Zad3

Obliczyć zapotrzebowanie powietrza Q_p niezbędnego do napowietrzania wody w procesie odżelaziania w filtrze ciśnieniowym dla przepływu 100$\frac{\mathbf{m}^{\mathbf{3}}}{\mathbf{h}}$ jeśli stężenie żelaza w wodzie C_Fe= 4$\frac{\mathbf{g}}{\mathbf{m}^{\mathbf{3}}}$

1m³wody – 0,03Nm³powietrza

100m³wody - 3 Nm³powietrza

Q_p= Q* 0,03$\frac{\text{Nm}3\text{pow}}{\text{Nm}3\text{wody}}$= 100*0,03= 3 $\frac{Nm^{3}}{h}$

Zad4

Zaprojektować złoże ociekowe jednostopniowe ze swobodnym przepływem powietrza. Natężenie przepływu wody wynosi Q= 500$\frac{\mathbf{m}^{\mathbf{3}}}{\mathbf{h}}$ pierścienie Raschinga 25x25x3m. Zasadowość wody wynosi 3 $\frac{\mathbf{\text{val}}}{\mathbf{m}^{\mathbf{3}}}$.

Założenia projektowe:

I obciążenie hydrauliczne powierzchni q_h= 10$\frac{\mathbf{m}^{\mathbf{3}}}{\mathbf{h}\mathbf{m}^{\mathbf{2}}}$

II Zalecane wysokości wypełnienia zależą od zasadowości (dane doświadczalne) następująco

Zasadowość Val/m^3|| 2|| 3|| 4 ||5

Wysokość zloza m 1.5||1,75||2,0||2,5||

1 Powierzchnia czynna F= $\frac{Q}{qh}$=$\frac{500\frac{m^{3}}{h}\ }{10\frac{m^{3}}{hm^{2}}}$=50m²

D=? F=$\frac{\pi D^{2}}{4}$ D=$\sqrt{\frac{4F}{\pi}}$ = $\sqrt{\frac{4*50}{3,14}}$ = 8m

Przykład pow. kwadratu F=5*5=m² dwa urządzenia 2*F₁

Czas spływu wody

h_złoża= q_h*t_{spływu wody po wypełnieniu}

t_sp=$\frac{hzl}{qh}$=$\frac{1,75m}{10} = 0,175h*60\frac{\min}{h} = 10,5*60\frac{s}{\min} = 630s$

Zad 5

Zaprojektować złoże ociekowe z pierścieniami Raschinga i swobodnym ciągiem powietrza jeśli natężenie przepływu wody Q=40$\frac{\mathbf{m}^{\mathbf{3}}}{\mathbf{h}}$ Obciążenie hydrauliczne powierzchni q_h=10$\frac{\mathbf{m}^{\mathbf{3}}}{\mathbf{h}\mathbf{m}^{\mathbf{2}}}$ czas przepływu wody (na pusty aparat) t_p=10min

F=$\frac{Q}{gh} = \frac{40\frac{m^{3}}{h}}{10\frac{m^{3}}{hm^{2}}} = 4m^{2}$ F=$\frac{\pi D^{2}}{4}$ D=$\sqrt{\frac{4F}{\pi}} = \sqrt{\frac{4*4}{\pi}} = 2,25m$

H_zł=q_h*t_p=10$\frac{m^{3}}{hm^{2}}$*0,167h=1,67m

t_p= $\frac{10\min}{60\frac{\min}{h}}$=0,167h

V_zł=F*H_zł=4m²*1,67m=6,68m³

V_zł= Q*t_p=40$\frac{m^{3}}{h}*0,167h = 6,68m^{3}$

Zad6

Zaprojektować złoże ociekowe z pierścieni Raschinga z wymuszonymi przepływami powietrza jeśli natężenie przepływu wody Q=40$\frac{\mathbf{m}^{\mathbf{3}}}{\mathbf{h}}$ Ociążenie hydrauliczne powierzchni q_h=40$\frac{\mathbf{m}^{\mathbf{3}}}{\mathbf{h}\mathbf{m}^{\mathbf{2}}}$. Czas przepływu wody ( na pusty aparat) t_p= 3min. Zapotrzebowanie powietrza q_pow= 50$\frac{\mathbf{\text{Nm}}\mathbf{3}}{\mathbf{\text{Nm}}\mathbf{3}\mathbf{\text{wody}}}$

Powierzchnia F=$\frac{Q}{qh} = \frac{40\frac{m^{3}}{h}}{40\frac{m^{3}}{hm^{2}}} = 1m^{2}$

Średnica F=$\frac{\pi D^{2}}{qh}$ D=$\sqrt{\frac{4F}{\pi}} = \sqrt{\frac{4}{\pi}} = 1,12m$

H_zł=q_h*t_p t_p=$\frac{3\min}{60\frac{\min}{h}} = 0,05h$

H_zł=40$\frac{m^{3}}{hm^{2}}$*0,05h=2m

V_zł=F*H_zł=1m²*2m=2m³

V_zł=Q*t_p=40$\frac{m^{3}}{h}$*0,05h=2m³

Natężenie Q_powietrza=q_pow*Q=50$\frac{\text{Nm}3}{\text{Nm}3\text{wody}}*40\frac{m^{3}}{h}$=2000$\frac{\text{Nm}3}{h}$

Zad7

W filtrze o powierzchni F=10m² przepływa Q=80$\frac{\mathbf{m}^{\mathbf{3}}}{\mathbf{h}}\mathbf{\ }$. Wiedząc że stężanie zawiesiny w wodzie dopływającej wyniosło C_pz=12$\frac{\mathbf{g}}{\mathbf{m}^{\mathbf{3}}}$, a w odpływającej C_kz=1$\frac{\mathbf{g}}{\mathbf{m}^{\mathbf{3}}}$. Obliczyć czas cyklu filtracji(czas użyteczny pracy) jeśli chłonność złoża A=3400$\frac{\mathbf{g}}{\mathbf{m}^{\mathbf{2}}}$

T_f=$\frac{A}{\text{Vf}*\text{Cz}}$

V_f=$\frac{Q}{F} = \frac{80\frac{m^{3}}{h}}{10m^{2}} = 8\frac{m}{h}$

$\text{Cz} = \text{Cpz} - \text{Ckz} = 12 - 1 = 11\frac{g}{m^{3}}$

T_f=$\frac{3400\frac{g}{m^{2}}}{8\frac{m}{h}*11\frac{g}{m^{3}}} = 38,6h$

Zad8

Filtr pośpieszny jest zasilany natężeniem Q=30$\frac{\mathbf{m}^{\mathbf{3}}}{\mathbf{h}}$. Objętość wody uzdatnionej. Obliczyć objętość wody uzdatnionej jeżeli cykl filtracji wynosi T_f=24h

V_uzd=QT_f=30$\frac{m^{3}}{h}*24h = 720m^{3}$

Zad 9

Filtr ciśnieniowy był zasilany wodą z natężeniem 60$\frac{\mathbf{m}^{\mathbf{3}}}{\mathbf{h}}$. Wiedząc że stężenie zawiesiny wyniosło w wodzie surowej C_p=15$\frac{\mathbf{g}}{\mathbf{m}^{\mathbf{3}}}$ przefiltrowano C_k=0$\frac{\mathbf{g}}{\mathbf{m}^{\mathbf{3}}}$. Obliczyć ilość zawiesiny zatrzymanej w filtrze jeśli czas cyklu filtracji wynosi 26h m

Masa zawiesiny m_z=?

V_uzd=Q*T_f=60$\frac{m^{3}}{h}*26h = 1560m^{3}\text{wody}$

m_z=V_uzd*Cz= V_uzd*(Cp-Ck)=1560m³(15-0)=23400g=23,4kg

Zad10

Do odżelazienia wody o średnicy D=1,2m zatrzymał cykl filtracji masą zawiesiny mz=3000g. Obliczyć objętoć wody potrzebnej do wypłukania filtra oraz stężenie zawiesiny w wodach popłucznych jeśli płukanie jest wykonywane wodą z natężeniem przepływu q_wpł=8$\frac{\mathbf{d}\mathbf{m}^{\mathbf{3}}}{\mathbf{m}^{\mathbf{3}}\mathbf{*s}}$ a czas spłukania wynosi 8min

V_pł=F*qwpł*tpk

F=$\frac{\pi D^{2}}{4} = \frac{3,14*{1,2}^{2}}{4} = 1,13m^{3}$

tpk=8min*60$\frac{s}{\min} = 480s$

Vpł=1,13m³*8$\frac{dm^{3}}{m^{3}*s}*480s = 4339dm^{3}$

Cz=$\frac{\text{mz}}{\text{Vp}l} = \frac{3000g}{4339dm^{3}} = 0,69\frac{g}{dm^{3}}$