1. Muhandislik hisoblash usullarining umumiy xususiyatlari. Ion almashtirish

Muhandislik hisoblash usullarining umumiy xususiyatlari ion almashinadigan suv tozalash filtrlari.
Reja.
1.Muhandislik hisoblash usullarining umumiy xususiyatlari.
2.Ion almashtirish.
3.Ion almashinadigan suv tozalash filtrlari.
4.Xulosa

Shamollatilgan kanallarda havoning o'tishi uning devorlari haroratining o'zgarishiga, bu devorlar orasidagi radiatsiyaviy va konvektiv issiqlik o'tkazuvchanlik koeffitsientlariga va shu bilan birga butun strukturaning issiqlik xususiyatlarining o'zgarishiga olib keladi. Ta'riflangan jarayonlarning tabiati kanal materiallari va strukturaviy qatlamlarning termofizik xususiyatlariga, harorat farqiga va filtrlangan havo tezligiga bog'liq. Bu hodisalar dastlab gidrodinamikada o‘rganilgan. Bu sohadagi tadqiqotlar Grats, Reynolds, Mull, Reyxer, Nimmann, Nolde, Mixeev M.A., Petuxov B.S.Devorning doimiy haroratida kanalning dastlabki qismida issiqlik uzatish muammosi B.S. Petuxov va havo harakati rejimida kanal uzunligi bo'ylab konvektiv issiqlik uzatish koeffitsienti M.A. Mixeev.Mahalliy va o'rtacha koeffitsientlarni aniqlash uchun ular tomonidan olingan bog'liqliklar provayderlarni ishlab chiqishda konvektiv issiqlik uzatish ishlatilgan havo bo'shlig'ining harorat rejimini nazariy hisoblash ventilyatsiya qilingan tashqi korpuslar.

K.F. Fokin bilan qoplamalarni issiqlik muhandislik hisoblash usulini taklif qildi ventilyatsiya qilingan havo bo'shlig'i . Uning uslubiga ko'ra, tezlik interlayerdagi havo oldindan qabul qilingan harorat bilan aniqlangan. Biroq agar hisoblash natijasida interlayerdagi havo harorati qabul qilinganidan farq qilsa, mos kelguncha yangi qiymatga o'rnatilishi kerak. Bundan tashqari, hisob-kitob ham ruxsat bermadi interlayerdagi havo haroratining mahalliy qiymatlarini aniqlang. V.D.ning tahliliy tadqiqoti natijasida. Machinskiy taklif qilgan oraliq qatlamdagi havo haroratini uning uzunligi bo'yicha aniqlang:Yozgi sharoit uchun issiqlikka chidamliligini hisoblashda shamollatiladigan qoplamalar uchun issiqlik oqimining radiatsiyaviy komponentini hisobga olish V.N.Bogoslovskiy tomonidan, ventilyatsiya qilingan devor panellari uchun esa - E.I. Ugryumov. Interlayerdagi havo harorati differentsial eritmasidan aniqlanadi tenglamalar:
Ushbu hisob-kitoblar interlayerdagi shartli haroratni aniqlashga asoslangan, keyin ekranning pastki qismiga ta'sir sifatida formulalarga almashtiriladi issiqlik uzatish koeffitsienti bilan:

a = a_k + a_l

R adiantni hisobga olgan holda issiqlik balansi tenglamasini hal qilish asosida issiqlik uzatish A.F. Xomutov aniqlash uchun hisoblash formulalarini aniqladi oraliq qatlamdagi mahalliy va o'rtacha haroratlar
Har xil devor haroratiga ega filtrlovchi havoning yo'naltirilgan oqimi sharoitida vertikal havo bo'shlig'ida issiqlik uzatishni V.P. Bystrov [40]. U ventilyatsiya qilingan issiqlik almashinuviga ta'sir qilish xususiyatini aniqladi o'rab turgan tuzilmalar, quyidagi parametrlarni hisobga olgan holda: bosim farqi (DR ) va haroratlar (Dg), havo oqimi (Vt), devorlarning issiqlik uzatish koeffitsientlari (at va ax) oraliq qatlamda issiqlik uzatish koeffitsientlari (Ov va an), shuningdek yuqoridagi p arametrlardan qatlamlarning sirt harorati va issiqlik oqimlarining o'zgarishi:
g - tortishish ta'sirida tezlanish; v - oraliq qatlamdagi havo harakatining tezligi;
&st - havoning kinetik yopishqoqligi koeffitsienti.
R = R₀-R_V 
qiymatini tenglamaga almashtirib, devorning ichki yuzasi haroratini aniqlaydigan ifoda olinadi:
Bu tenglamalarni differensiallash orqali quyidagi uchun xarakterli tenglama topiladi
issiqlik oqimi:
Ushbu formuladan issiqlik oqimlarining quyidagi qiymatlari olinadi: - devorning ichki termal chegarasi orqali kirish
-devorning tashqi termal chegarasi orqali chiqadi:
Bu jarayonlar filtrlangan havoning gözenekli devor orqali yo'nalishi va tezligiga, devor materialining tuzilishiga, ularning termal xususiyatlariga va yuzalardagi issiqlik almashinuvi sharoitlariga bog'liq.
Ko'p qatlamli strukturaning kesimi orqali issiqlik uzatish tenglamasiga asoslanib, V.S. Belyaev tashqi havoni uzunlamasına filtrlash bilan gözenekli qatlamdagi haroratni aniqlash muammosini hal qilishni taklif qildi:Tashqi to'siqlar orqali issiqlik uzatishning eksperimental tadqiqotlari olimlar Xlevchuk V.R., Savin V.K., Gagarin V.G., Matrosov Yu.A., VavuloNM tomonidan ham amalga oshirildi va boshqalar.
Statsionar bo'lmagan sharoitlarda ventilyatsiya qilingan o'rab turgan konstruksiyalarni termotexnikaviy hisoblash usullari olimlar Vlasov O.E., Deshko E.L., Tabunshchikov Yu.A. va boshqalar.
Shamollatilgan to'siqlarni termotexnik hisoblashning hozirda ishlab chiqilgan usullari ularning issiqlik xususiyatlarini aniqlash imkonini beradi. Biroq, tahlil shuni ko'rsatdiki, havo qatlamidagi issiqlik va havo almashinuvi uning devorlari haroratining o'zgarishiga, qatlam devorlari va havo o'rtasida radiatsion va konvektiv issiqlik almashinuvining o'zgarishiga olib keladi va shu bilan birga tashqi devorning butun tuzilishining asosiy termofizik xususiyatlarining o'zgarishi.
Shamollatilgan tashqi devorlarning yangi turlari uchun havo bo'shlig'ida issiqlik va havo almashinuvini nazorat qilish butun strukturaning termofizik xususiyatlarining o'zgarishiga olib kelganligi sababli, eksperimental tadqiqotlar o'tkazish va mavjud hisoblash usullarini takomillashtirish zarur.
Ion almashinuvi uskunalari - ion almashtirgichlarni suv va regeneratsiya eritmalari bilan aloqa qilish uchun qurilmalar.Tabiiy va chiqindi suvlarni erigan aralashmalardan tozalash, shuningdek, suvni tuzsizlantirish va tuzsizlantirish uchun mo'ljallangan. U quyidagilarni o'z ichiga oladi: ion almashinuvchining zich yoki suyuqlikli qatlamida suv bilan ishlov berish bilan ion almashinuv filtrlari; pulsatsiya ustunlari yoki ion almashtirgichlarni suv bilan aloqa qilish uchun mexanik yoki pnevmatik aralashtirish bilan tanklar. Ion almashinuvi suv filtri suvni yumshatish variantlaridan biridir. Ushbu turdagi qurilmalar shunga o'xshash qurilmalardan harorat yoki bosimning o'zgarishiga maxsus sezgirligi bilan ajralib turadi. Ushbu qurilma suvni qattiqlik tuzlaridan tozalash uchun ishlatiladi.Ion almashinadigan filtr kationlar yordamida kaltsiy va magniy kabi ikki valentli metallarning faol hosilalarini siqib chiqaradi. Ushbu turdagi tozalash tufayli uskunalar yuqori darajadagi belgini oldi. Filtrlarga maxsus qo'shimchalar mavjud - bu qatronlar bo'lib, ular yordamida ion almashinadigan filtr kaltsiy yoki magniyga qaraganda murakkabroq ifloslanish turlarini ushlaydi.Ion almashinuvi filtri korpusi asosan ion almashinadigan materiallardan foydalangan holda po'latdan yasalgan. U suv oqimini o'chirish uchun armatura, bir xil suv oqimi uchun quvur liniyasi va distribyutor, shuningdek eritmani qayta tiklash uchun maxsus idish bilan to'ldiriladi. Filtrlash uskunasi ish paytida minimal shovqin bilan tavsiflanadi, filtr elementini tez-tez almashtirishga hojat yo'q.Yuklanish darajasi va tizimning ishlashiga qarab, turli xil filtrlar mavjud. Qayta tiklanadigan eritmaning harakati bo'yicha qurilmalarni alohida taqsimlash, shuning uchun qarama-qarshi oqim va to'g'ridan-to'g'ri oqim tizimlari farqlanadi.
( Alekseeva T.V., Fedoseev B.S. “Energetik qarshi oqim texnologiyasi asosida ion almashinuvi texnikasini takomillashtirish” 2001 yil. № 7. 17--19-betlar.)
Ba'zi o'rnatishlar (ularning ko'pchiligi katta hajmli) bu xususiyatlarning barchasiga ega. Yozib olish moslamalari va ehtiyotkorlik bilan ishlab chiqilgan boshqaruv panellari operatorga jarayonni aniq boshqarish imkonini beradi. Bunday qurilmalarning narxi asosiy ion almashinuv uskunasining o'lchamiga qarab emas, balki nazorat va o'lchash asboblarining narxiga qarab belgilanadi va shuning uchun, ayniqsa, ion almashtirgichlar kichik bo'lsa, murosaga kelish kerak. Biroq, avtomatik boshqaruv past o'tkazuvchanlikda ham juda ishonchli. Belgilangan spetsifikatsiyalarga javob beradigan avtomatlashtirilgan uskunalar mehnat xarajatlarini qisman kamaytiradi, lekin ko'pincha avtomatik qurilmalarni saqlash xarajatlari o'rnatishni qo'lda ishlatish narxidan oshadi, xususan, agar uskuna ish sharoitlariga mos kelmasa. Hatto eng cheklangan avtomatlashtirishdan foydalanish juda ma'qul. Uzluksiz ion almashinadigan uskunalarni loyihalash. Uzluksiz ion almashinuvchilarni hisoblash umumiy asosida amalga oshirilishi mumkin.Hozirgi vaqtda turli sohalarda qo'llaniladigan ion almashinadigan uskunalar uchun yagona tasniflash tizimi mavjud emas. Bu, bir tomondan, jarayonning o'ziga xos sharoitlari uchun optimal konstruktiv turdagi apparatni tanlashni qiyinlashtiradi, ikkinchi tomondan, ion almashinadigan uskunalarning yangi modellarini oqilona ishlab chiqish. Ion almashinadigan uskunalarni tasniflash mumkin bo'lgan mezonlarga jarayonning davriyligi va uzluksizligi, uning gidrodinamik rejimi, ion almashinuvchi qatlamining holati, o'zaro ta'sir qiluvchi fazalarning harakati va aloqasini tashkil qilish printsipi, energiya ta'minotining konstruktiv shakli kiradi. va boshqalar.
Shu bilan birga, shuni ta'kidlash kerakki, ion almashinadigan asbob-uskunalarning xususiyatlarini bunday taqqoslash, agar u fazaviy tarkibi va kontsentratsiyasiga o'xshash tizimlarda ishlaydigan qurilmalar uchun amalga oshirilsa, etarli darajada ob'ektivdir. Jadvalda. UP1.4 ion almashtirgich turini oldindan tanlash uchun tavsiya etilgan ko'rsatkichlarni (besh ballli tizim bo'yicha) ko'rsatadi. Shu bilan birga, individual ko'rsatkichlar bo'yicha hisoblangan ballar yig'indisi qo'llaniladigan ion almashish jarayonida eng yaxshi ko'rsatkichlarni ta'minlaydigan apparat konstruktsiyasining yaroqliligi, ishlab chiqarilishi va tejamkorligini tavsiflovchi umumiy mezondir.Hisob-kitoblarga ko'ra, 1954 yilda Qo'shma Shtatlarda ion almashinuvidan foydalanish natijasida olingan yillik daromad ion almashinadigan uskunalar va smolalar narxlari asosida konservativ tarzda 91 40 million dollarni tashkil etgan.Ushbu bobda ion almashinish uskunasining rivojlanishi haqida toʻliq tasavvurga ega boʻlishga urinmaydi, balki oddiygina suvni tozalashda ishlatiladigan asbob-uskunalar va kimyoviy tozalashda ishlatiladigan uskunalar, shuningdek, ion almashinuvi oʻrtasida sezilarli farq borligini koʻrsatadi.Oldingi bo'limlarda asosiy ion almashinuvi uskunalari ko'rsatilgan. Kerakli aksessuarlar quyida keltirilgan.Ion almashinuvi tamoyillari diffuziyali massa almashinish jarayonlariga asoslanadi. Ion almashinuvi ko'pgina boshqa jarayonlardan farq qiladi, chunki asosiy tijorat statsionar yotqizish usuli barqaror holat sharoitlari hukmron bo'lgan boshqa usullarga qaraganda birmuncha matematik murakkabroqdir. Integral tenglamalar odatda ishlatilmaydigan hollarda ham, Ion almashinuvi uskunasini loyihalashda asosiy masalalarni tahlil qilish qatron zarrachalarining kattaligi, kontsentratsiyasi va oqim tezligi kabi miqdorlardagi o'zgarishlarning sifat ta'siri haqida qimmatli tushuncha beradi. Kelajakda uskunani loyihalash usullari asosan ion almashinuvi nazariyasini yaxshi bilishga bog'liq bo'lishi mumkin. Hozirgi vaqtda ishlatilayotgan deyarli barcha ion almashinadigan uskunalar bosimli qum filtrlariga o'xshash bosimli perkolatsiya turiga ega. Odatiy demineralizatsiya zavodi bo'ylab kesma shaklda ko'rsatilgan. 6. Suvni tozalash uchun va boshqa sohalarda ishlatiladigan sanoat ion almashinadigan uskunalarning o'lchamlari juda keng chegaralarda - diametri bir necha santimetrdan 3,6-4,2 m gacha o'zgarishi mumkin. Qurilmalarning balandligi 3,6 m yoki undan ko'p bo'lishi mumkin. Uskunaning o'lchamlari kerakli quvvat va oqim tezligiga bog'liq. Gravitatsion ion almashtirgichlar diametri 7,2 m gacha qurilgan, ammo bu turdagi uskunalarni boshqarish qiyinroq va bunga qo'shimcha ravishda, odatda bosimli turdagi uskunalardan arzonroq emas.
(Volkova O. I, Zolotuxina N. A, Cherkasova T. “Kemerovo GRESining texnik suvini ion almashinish usuli bilan tuzsizlantirish” VKGTU 2018-yil 140-144 c.)
Uzluksiz ion almashinuvi jarayonlarining iqtisodiy afzalliklaridan, masalan, konsentrlangan regeneratsiya eritmalarini olish uchun regeneratsiya qiluvchi eritmani qayta ishlash zaruratini bartaraf etish, ishlab chiqarish maydonini tejash, mehnatni tejash, ion almashinuvi qatronini kamroq iste'mol qilish va, ehtimol, kapital qo'yilmalarni kamaytirish kabilarni ta'kidlash kerak. ion almashinuvi uskunalarini o'rnatish. Shakar sanoatida ion almashinadigan asbob-uskunalarning ishlashi uning boshqa tarmoqlardagi ishlashidan biroz farq qiladi, garchi qand eritmalarini deionizatsiya qilish uchun qatronlardan foydalanish uskunalari va usullari asosan 1P-bobda tavsiflanganlar bilan bir xil bo'lsa-da. Asosiy farqlovchi xususiyat - qatronlarning yuqori viskoziteli shakar eritmalarida, so'ngra past viskoziteli regenerativ eritmalarda intervalgacha ishlashi. Shuning uchun, mahsulotning minimal yo'qotilishi bilan bir bosqichdan ikkinchisiga o'tish paytida o'zgarishlarni hisobga oladigan spiral texnikaga ehtiyoj bor. Ion almashinuvi uskunalari ichki va tashqi korroziyaga duchor bo'ladi. Tanklar, quvurlar va boshqalarning barcha tashqi yuzalarini tegishli qoplama bilan himoya qilish uchun juda ehtiyot bo'lish kerak. Odatda, qizil sink oksidi va xromat bo'yoqlari, shuningdek, boshqa himoya qoplamalari bunga juda mos keladi. Shu bilan birga, kislota va gidroksidi tanklar va boshqa korroziy apparatlar plastmassaga asoslangan maxsus himoya qoplamalari bilan yaxshiroq himoyalangan. Bir qator qoplamalar cho'tka yoki buzadigan amallar bo'yoqlari bilan ishlab chiqariladi. Sirtni oldindan ishlov berish (hal qiluvchi tozalash, tel cho'tkasi yoki qum bilan tozalash va to'g'ri birlamchi qoplama) juda muhimdir. Suvni tozalashdan tashqari, ion almashtirgichlarning eng muhim qo'llanilishidan biri har doim eritmalardan qimmatbaho metallarni olish bo'lgan va bundan keyin ham shunday bo'lib qoladi. Nam jarayonlarni qo'llash bilan bog'liq bo'lgan metallurgiya sanoatida bunday eritmalarga yuvishdan olingan yuvish suvlari, shaxta suvlari, filtrli yuvish suvlari va ona suyuqliklari kiradi. Metall sirtni qayta ishlash dasturlarida bu eritmalar qoplamadan keyin qolgan va utilizatsiya qilish yoki qayta ishlatishdan oldin tozalanishi kerak bo'lgan yuvish suvini, shuningdek, metallarni tuzlash uchun qoplama vannalarini tozalash uchun ishlatiladigan eritmalarni o'z ichiga oladi. Sun'iy tolalar ishlab chiqarishda (XIV bobga qarang) chiqindi suvdan mis yoki rux kabi qimmatbaho metallar foydali tarzda olinadi. Asosiy ion almashinadigan uskunalar ion almashinadigan suvni tozalash bilan bir xil, ammo bu erda asosiy maqsad qimmatli tarkibiy qismlarni tiklash bo'lganligi sababli, ushbu bobda keyinroq tavsiflanadigan qo'shimcha operatsiyalarni bajarish uchun maxsus qurilmalar taqdim etiladi. Ushbu noyob dastur, ayniqsa so'nggi bir necha yil ichida ko'plab eksperimental tadqiqotlar mavzusi bo'ldi, bu esa ushbu sohada boshqa maxsus deb ataladigan qurilmalarga qaraganda ko'proq ion almashinuv uskunalarini o'rnatishga olib keldi. ilovalar. Bo'sh joy yo'qligi sababli, biz ushbu bobda adabiyotda ushbu mavzu bo'yicha nashr etilgan eng muhim tadqiqotlarni ko'rib chiqishimiz mumkin, ammo biz sharhimizga barcha eng muhim adabiy nashrlar va jarayonlarni kiritishga harakat qilamiz. Biz bu erda faqat bir nechta tipik sanoat inshootlarini tasvirlab beramiz va ularning ishining tegishli natijalarini beramiz; bu ma'lumotlar o'quvchiga tegishli ma'lumotlarni taqdim etish va ushbu sohalarda ion almashtirgichlar va jihozlardan foydalanishning mumkin bo'lgan usullarini ko'rsatish uchun etarli bo'ladi. (J.A.Vladimirovich, B.E.Nikolaevich “Qarama-qarshi oqimning ion almashinuvi texnologiyasini amalda qo'llash” V.I. nomidagi Ivanovo davlat energetika universiteti. Lenin, Ivanovo, Rossiya Federatsiyasi 2012-yil)
Xulosa
Shamollatilgan tashqi devorlarning yangi turlari uchun havo bo'shlig'ida issiqlik va havo almashinuvini nazorat qilish butun strukturaning termofizik xususiyatlarining o'zgarishiga olib kelganligi sababli, eksperimental tadqiqotlar o'tkazish va mavjud hisoblash usullarini takomillashtirish zarur.
Ion almashinuvi uskunalari - ion almashtirgichlarni suv va regeneratsiya eritmalari bilan aloqa qilish uchun qurilmalar.Tabiiy va chiqindi suvlarni erigan aralashmalardan tozalash, shuningdek, suvni tuzsizlantirish va tuzsizlantirish uchun mo'ljallangan. U quyidagilarni o'z ichiga oladi: ion almashinuvchining zich yoki suyuqlikli qatlamida suv bilan ishlov berish bilan ion almashinuv filtrlari; pulsatsiya ustunlari yoki ion almashtirgichlarni suv bilan aloqa qilish uchun mexanik yoki pnevmatik aralashtirish bilan tanklar. Ion almashinuvi suv filtri suvni yumshatish variantlaridan biridir. Uzluksiz ion almashinuvi jarayonlarining iqtisodiy afzalliklaridan, masalan, konsentrlangan regeneratsiya eritmalarini olish uchun regeneratsiya qiluvchi eritmani qayta ishlash zaruratini bartaraf etish, ishlab chiqarish maydonini tejash, mehnatni tejash, ion almashinuvi qatronini kamroq iste'mol qilish va, ehtimol, kapital qo'yilmalarni kamaytirish kabilarni ta'kidlash kerak.
Foydalanilgan adabiyotlar
1.Alekseeva T.V., Fedoseev B.S.
“Energetik qarshi oqim texnologiyasi asosida ion almashinuvi texnikasini takomillashtirish”
2001 yil. № 7. 17--19-betlar.
2. Volkova O. I, Zolotuxina N. A, Cherkasova T.
“Kemerovo GRESining texnik suvini ion almashinish usuli bilan tuzsizlantirish”
VKGTU 2018-yil 140-144 c.
3. J.A.Vladimirovich, B.E.Nikolaevich
“Qarama-qarshi oqimning ion almashinuvi texnologiyasini amalda qo'llash”
V.I. nomidagi Ivanovo davlat energetika universiteti. Lenin,
Ivanovo, Rossiya Federatsiyasi 2012-yil
4. A.S.Kopilov, V.M.Lavigin, V.F.Ochkov
“Energetika sohasida suvni tozalash “
Moskva MPEI nashroyoti 2016-yil