Тепловые расчеты производят совместно с гидравлическими и конструктивными и на основе всех этих расчетов подбирают наиболее подходящие стандартные или нормализованные конструкции теплообменных аппаратов. Выбранная конструкция должна быть по возможности оптимальной - сочетающей интенсивный теплообмен с низкой стоимостью, надежностью, дешевизной и удобством эксплуатации.

До проведения собственно расчета трубчатых теплообменников следует установить целесообразность направления одного из теплоносителей в трубное, а другого -- в межтрубное пространство аппарата. Выбор пространства для движения теплоносителя в поверхностном теплообменнике любого типа производят, исходя из необходимости улучшить условия теплоотдачи со стороны теплоносителя с большим термическим сопротивлением./ Поэтому жидкость (или газ), расход которой меньше или которая обладает большей вязкостью, рекомендуется направлять в то пространство, где ее скорость будет выше, например в трубное, а не в межтрубное пространство одноходового кожухотрубчатого теплообменника. В трубное пространство целесообразно направлять также теплоносители, содержащие твердые взвеси и загрязнения с тем, чтобы облегчить очистку поверхности теплообмена; теплоносители, находящиеся под избыточным давлением (по соображениям механической црочности аппарата), и, наконец, химически активные вещества, так как в этом случае для изготовления корпуса теплообменника не требуется дорогого коррозионностойкого материала. Следует учитывать также, что при направлении нагревающего теплоносителя в трубы уменьшаются потери тепла в окружающую среду.

Принимая направление взаимного движения теплоносителей, учитывают и преимущество противотока при теплообмене без изменения агрегатного состояния, а также целесообразность. совпадения направлений вынужденного и свободного движения теплоносителя (например, при движении нагреваемой среды снизу вверх).

Скорости теплоносителей в выбранном аппарате должны обеспечивать благоприятное сочетание интенсивного переноса тепла и умеренного расхода энергии на перемещение теплоносителя. При этом желательно, чтобы теплообмен происходил в условиях турбулентного' режима течения теплоносителей при развитом турбулентном движении (Re ?10⁴) или близком к нему.

Тепловой расчет проектируемого теплообменника производят, в следующей последовательности.

Определение тепловой нагрузки и расхода теплоносителей. Тепловую нагрузку находят по уравнениям теплового баланса: по уравнению

или, в случае изменения агрегатного состояния одного или обоих теплоносителей, по уравнению

Где r- теплота конденсации, дж/кг

сп и ск - удельные теплоемкости пара и конденсата, дж/(кг*град)

tк- температура конденсата на выходе из аппарата.

Из у равнений. (VII, Ц и (VII, 2) определяют также расходы теплоносителей. Если же их расходы заданы, то, пользуясь теми же уравнениями, находят обычно неизвестную в этом случае конечную температуру одного из теплоносителей. Когда неизвестны конечные температуры обоих теплоносителей, то ими задаются, принимая во внимание, что разность, температур между теплоносителями на конце теплообменника должна быть практически не менее 3--5 °С. Наиболее желателен выбор оптимального значения конечной температуры на основе технико-экономического расчета.

Определение средней разности температур и средних температур теплоносителей

В общем случае средняя разность температур равна разности средних температур теплоносителей

(VIII, 8)

причем средняя температура каждого из теплоносителей может быть определена по формуле

где t- текущая температура теплоносителя.

Таким образом, для пользования равенством (VI 11,8) необходимо знать закономерности изменения температур теплоносителей вдоль поверхности теплообмена F, что ограничивает возможности применения этого уравнения для расчетов,

При противотоке и прямотоке среднюю разность температур определяют как среднелогарифмическую из большей и меньшей разностей температур теплоносителей на концах теплообменника (по уравнению



(VIII, 9)

или как среднеарифметическую. При более сложных схемах движения теплоносителей -- перекрестном и смешанном токе -- средняя разность температур находится по тем же уравнениям с введением поправочного множителя/

f- поправочный множитель, меньшей единицы.

В расчетной практике рекомендуется* при противотоке среднюю температуру теплоносителя с меньшим перепадом температур по длине аппарата определять как среднеарифметическую, а среднюю температуру другого теплоносителя находить по известной величине , пользуясь соотношением (VIII, 8).

Определение коэффициента теплопередачи и поверхности теплообмена

Для определения коэффициента теплопередачи К необходимо предварительно рассчитать коэффициенты теплоотдачи б₁ и б₂ по обе стороны стенки, разделяющей обменивающиеся теплом среды, а также термическое сопротивление самой стенки, на которой в процессе эксплуатации теплообменника обычно образуется (с одной или двух сторон) слой загрязнений. Коэффициенты теплоотдачи рассчитывают в зависимости от условий теплоотдачи по одному из уравнений, приведенных в главе VII.

Для вычисления а часто бывает необходимо знать температуру стенки tст(°С) или удельную тепловую нагрузку q [вт/(м²*ч)], значения которых, в свою очередь, зависят от определяемой величины б. В таких случаях коэффициенты теплоотдачи обычно рассчитывают методом последовательных приближений: величинами tст и q задаются и после определения величины коэффициента теплопередачи K проверяют.

Термические сопротивления стенки и загрязнений находят в зависимости от толщины собственно стенки и толщины слоя загрязнений (по практическим данным), а также от величин коэффициентов теплопроводности материала стенки и загрязнений.

Когда перенос тепла происходит через плоскую стенку, коэффициент теплопередачи определяется по уравнению (VII,.83):

где -- сумма термических сопротивлений собственно стенки и загрязнений.

Для тонкой цилиндрической стенки К также рассчитывают по уравнению (VII, 83).

Получив величину К, проверяют значения предварительно принятых величин t_CT и q и, в случае недостаточно удовлетворительного совпадения принятой и расчетной величин, производят пересчет, задаваясь новым, значением t_CT или q.

Пересчетов можно избежать, если для определения tст или q воспользоваться графическим методом. Он заключается в построении (перед расчетом К) так называемой нагрузочной характеристики проектируемого теплообменного аппарата.

Так, например, если коэффициенты теплоотдачи по обе стороны стенки зависят от соответствующей температуры стенки, то, задаваясь рядом значений t_CTl, вычисляют б₁ и находят соответствующие значения



,

где t1 -- средняя температура одного теплоносителя. По величине термического сопротивления стенки рассчитывают темпера туру стенки с другой ее стороны определяют б2 и q2=, где t2- средняя температура другого теплоносителя.

Строя график зависимости q1 и q2 от принятых значений tст1, или нагрузочную характеристику, по точке пересечения кривых q1=f1*(tст1) и q2=f2*(tст2) определяют удельную тепловую нагрузку q. Тогда коэффициент теплопередачи

Определив К, находят величину поверхности теплообмена по общему уравнению теплопередачи:

F=

Технологический и конструктивный расчет

Конструктивный расчет производят после теплового расчета теплообменника. Для кожухотрубчатых аппаратов он сводится к определению числа или длины труб, размещению их в трубной решетке (с учетом числа ходов) и нахождению основных размеров (диаметра и высоты) аппарата. При конструктивном расчете определяют также диаметры патрубков штуцеров теплообменника.

Число труб п. и длина / каждой трубы связаны между собой зависимостью



(VIII, 9)

где .dp -- расчетный диаметр трубы.

Из выражения (VIII, 9) находят необходимую длину труб, которую округляют обычно до ближайшей большей величины по стандарту или нормали.

Внутренний диаметр кожухотрубчатого теплообменника рассчитывают по формуле

D_BH = s*(b-1)+4dн (VIII, 10)

где s- шаг между трубами (s=1,2-1,5dн); b -- (2а - 1) -- число труб, размещаемых на диагонали наибольшего шестиугольника при шахматном расположении труб (а- число труб на стороне наибольшего шестиугольника); d_H --наружный диаметр трубы.

Диаметры патрубков штуцеров, теплообменника определяют из уравнения расхода, принимая значения скоростей.

Конструктивный расчет змеевиковых теплообменников включает определение общей длины числа витков и высоты змеевика.

Принимая диаметр витка змеевика d_3M и расстояние между витками по вертикали h, находят длину одного витка змеевика как винтовой линии по формуле:

(VIII ,11)

Величиной h можно Пренебречь, так как обычно расстояние между витками h принимают равным 1,5--2 диаметрам трубы змеевика.

При числе витков, п общая длина змеевика L = nрdзм, откуда



(VIII ,12)

Расчетное число витков округляют до целого числа. Общая высота змеевика (по осям крайних труб) H=nh

Для прямых змеевиков с поверхностью теплообмена F общая длила змеевика

(VIII ,13)

где dp -- расчетный диаметр трубы змеевика.

Змеевик обычно состоит из нескольких параллельных секций. Зная расход жидкости и принимая ее скорость w в трубе змеевика, определяют число секций

(VIII ,14)

Соответственно длина одной секции змеевика l=L/m.

Гидравлический расчет теплообменников

Гидравлическое сопротивление теплообменников находят по общей формуле

с учетом потери напора на трение и местные сопротивления (расширения и сужения потока и его повороты между ходами).



Расчет конденсаторов паров

Поверхностные конденсаторы. Если пар, поступающий на конденсацию, является перегретым, то поверхность теплообмена конденсатора «складывается из трех зон, которым соответствуют следующие стадии процесса конденсации.

а) охлаждение перегретого пара от его начальной температуры t1в до температуры насыщения tнас;

б) конденсация насыщенного пара при постоянной температуре насыщения;

в) охлаждение конденсата до заданной температуры t1k.

Таким образом, общая тепловая нагрузка конденсатора Q представляет собой сумму количеств тепла, отнимаемого при охлаждении перегретого пара до температуры насыщения Q', при конденсации насыщенных ларов Q" и при охлаждении конденсата Q'":

Q=Q'+Q”+Q”'

Обозначив расход охлаждающей воды W, се начальную температуру t2н и конечную температуру t2н, напишем уравнение теплового баланса:

Wсв(t2к - t2н)= Q'+Q +Q" (VIII, 15)

Причем

Q' = Dc_n (t1н - tнас)

Q”=Dr

Q”' = Dc_K (tнас - t1к)



где D -- расход конденсирующегося пара; с_в, с_п и с_к -- удельные теплоемкости воды, перегретого пара и конденсата соответственно; r -- теплота конденсации насыщенного пара.

Поверхность теплообмена конденсатора:

(VIII, 16)

средняя разность температур составляет:

для зоны охлаждения перегретого пара:

(VIII, 17)

где

для зоны конденсации

(VIII, 17а)

где

для зоны охлаждения конденсата

(VIII, 17б)

где

Необходимые для расчета средних разностей температур по зонам граничные температуры tx1и tx2 определяют из уравнений теплового баланса по воде для крайних зон:



Q'=Wсв(t2к-tх2)

Q'''=Wсв(tх1-t2н)

(VIII, 18)

(VIII, 19)

Причем

Максимальное разрежение, достигаемое в конденсаторе, зависит от расхода охлаждающей воды и ее температуры.

Барометрические конденсаторы

Если расход конденсируемого пара составляет G (кг/сек), его плотность (кг/м³) и скорость, отнесенная ко всему сечению аппарата, равна _n (м/сек), то из уравнения расхода диаметр D (м) барометрического конденсатора будет

(VIII, 20)

При остаточном давлении в конденсаторе 0,09 *10⁴--0,18*10⁴ н/м² (0,1 г--0,2 am) рекомендуется принимать скорость пара _n= 10--15 м/сек.

Расход охлаждающей воды определяется из уравнения теплового баланса:

GIп + Wсвt2н = (G + Wc_B) t2к (VIII, 21)



где Iп --энтальпия пара; W, t2н, t2к -- расход воды, ее начальная и конечная температуры соответственно.

Как следует из уравнения (VIII, 21)

(VIII,22)

Для более полного теплообмена между паром и водой температура последней на выходе из конденсатора должна быть, возможно, ближе к температуре пара; практически указанная разность температур составляет не менее 3°С.

Конечную температуру воды обычно проверяют при принятых (по нормалям) числе тарелок и расстояниях между ними, по изменению температуры воды от тарелки к тарелке. Такой приближенный тепловой расчет барометрических конденсаторов приводится в специальной литературе.

Расчет барометрической трубы сводится к определению ее диаметра и высоты. Принимая скорость смеси воды и парового конденсата w в пределах 0,5--1,0 м/сек, находят диаметр трубы (в м) из уравнения расхода:

(VIII,23)

Высота трубы, определяемая от нижнего края корпуса аппарата до уровня жидкости в барометрическом ящике, складывается из высоты водяного столба Нвак, соответствующей вакууму разрежения в конденсаторе и необходимой для уравновешивания атмосферного давления; высоты Нгидр, отвечающей напору, затрачиваемому на преодоление гидравлических сопротивлений в трубе и создание скоростного напора w²/2g воды в барометрической трубе. Кроме того, высоту трубы обычно принимают с запасом, равным 0,5 м, чтобы обеспечить бесперебойную подачу пара в ъс'лденъачор при уменьшении в нем разрежения вследствие увеличения атмосферного давления. Таким образом

(VIII,24)

причем

Нвак =10,33В/760 м

где В - разрежение в конденсаторе, мм рт. ст.

Потерю напора определяют, задаваясь предварительно высотой трубы Нтр и принимая сумму коэффициентов местных сопротивлений равной

Отсюда

(VIII,25)

где л-- коэффициент трения.

После расчета Нтр по формуле (VIII, 24) принятую в уравнении (VI11, 25) величину Нтр уточняют методом последовательных приближений.

Количество отсасываемого воздуха (и неконденсирующихся газов) Gвозд (кг/сек) зависит от содержания его в конденсируемом паре и от подсоса воздуха через неплотности во фланцевых соединениях. Обычно приближенно принимают, что на каждые 1000 кг охлаждающей воды и конденсата вносится 0,025 кг воздуха и на 1000 кг парового конденсата подсасывается через неплотности 10 кг воздуха. Тогда расход воздуха составляет (в кг/сек):



(VIII, 26)

Объем отсасываемого воздуха (в м³/сек):

где = 288 дж/кг*град) -- газовая постоянная для воздуха; ~ (атм -- п)-- парциальное давление воздуха, равное разности атмосферного давления и парциального давления пара в конденсаторе при температуре воздуха, н/м².

Воздух и неконденсирующиеся газы из барометрических конденсаторов удаляют через ловушку-брызгоуловитель главным образом водокольцевыми и поршневыми вакуум-насосами.

Расчет теплообменников с применением ЭВМ. Для выбора оптимальных технологических параметров и конструктивных размеров расчет крупных теплообменных аппаратов производится на электронных вычислительных машинах. Исходными данными для расчета являются физико-химические константы и температуры теплоносителей, величина принятого перепада давления в теплообменнике и основные конструктивные размеры нормализованных теплообменников данного типа. Расчет различных вариантов и сопоставление полученных результатов дает возможность выбрать теплообменник, обеспечивающий минимум эксплуатационных расходов. Методика расчета теплообменников на ЭВМ рассматривается в специальной литературе.

Прочитав про все теплообменники я пришла к выводу, что наиболее практичные и удобные в использовании являются двухтрубчатые теплообменники. Мой выбор основан на том, что они при поперечной сечении трубного и межтрубного пространства в двухтрубчатых теплообменниках даже при небольших расходах достигаются довольно высокие скорости жидкости, равные обычно 1-1,5 м/ceк. Это позволяет получать более высокие коэффициенты теплопередачи и достигать более высоких тепловых нагрузок на единицу массы аппарата, чем в кожухотрубчатых теплообменниках. Кроме того, с увеличением скоростей теплоносителей уменьшается возможность отложения загрязнений на поверхности теплообмена.

Вместе с тем эти теплообменники более громоздки, чем кожухотрубчатые, и требуют большего расхода металла на единицу поверхности теплообмена, которая в аппаратах такого типа образуется только внутренними трубами.

Двухтрубчатые теплообменники могут эффективно работать при небольших расходах теплоносителей, а также при высоких давлениях.

Если требуется большая поверхность теплообмена, то эти аппараты выполняют из нескольких параллельных секций.

Характеристики сырья и готово продукта. Применение метанола

Применение метанола широко распространено во многих химических производствах.

· Химическая промышленность. В данной индустрии метанол или метиловый спирт применяется как полупродукт большинства промышленных синтезов. Метанол вступает в реакцию со многими органическими соединениями, что позволяет производить на его основе различные органические вещества и полимеры. Наибольшее количество метанола (~ 50 %) уходит на производство формальдегида. Метанол является метилирующим агентом при производстве таких веществ как: метилметакрилат, диметилтерефталат, некоторые виды пестицидов. Метиловый спирт - это сырье для получения таких продуктов как метиламин (~ 9 % от всего выпускаемого метанола), уротропин, пентаэритрит. Он используют в производстве фотопленки, карбамидных, ионообменных, поливинилхлоридных смол, как растворитель в лакокрасочной промышленности. Большим спросом метанол стал пользоваться на аммиачных установках. Метиловый спирт применяется также для производства лекарственных средств, его добавляют к топливу, метанол может использоваться как топливо на электростанциях, выступать в роли заменителя бензина для автомобилей или применяться в смеси с бензином, метиловый спирт входит в состав ряда антифризов, там, где позволяют требования безопасности. В настоящее время метанол применяется в производстве метил-третбутилового эфира - МТБЭ, являющегося одной из широко применяемых октано-повышающих присадок к бензинам. Метиловый спирт востребован и в производствах лекарственных средств. Он используется для получения таких химикатов как карбофос, хлорофос, бромистого и хлористого метила.

· Нефтеперерабатывающая промышленность. В данной отрасли метанол востребован как селективный растворитель, который применятся для очистки бензина от меркаптанов. Метанол является азеотропным реагентом для выделения толуола в процессах его ректификации. Используется метиловый спирт в смеси с этиленгликолем для экстракции толуола из бензина.

· Прочие отрасли промышленности. В других отраслях химической промышленности без метилового спирта не обходится производство уксусной кислоты, карбамидных смол, синтетических каучуков (~ 11% от общего объема). В металлургии и в производстве аммиака метанол является важным, экономически эффективным сырьем для получения водорода и синтез-газа, которые необходимы в данных отраслях. Метиловый спирт широко используется для очистки от вредных соединений азота, который содержится в сточных водах. Многими предприятиями ведутся исследования в области применения метанола как источника энергии, в качестве газового топлива, моторного топлива и как составляющего компонента автомобильного бензина. Автомобильный бензин благодаря добавке метанола обладает улучшенными антидетонационными свойствами, в результате добавления метанола повышается КПД двигателя, а также происходит снижение выбросов вредных веществ выхлопных газов.

· Метиловый спирт применяется на всех объектах нефте-газового комплекса в качестве ингибитора - гидратообразования. При добыче газа в районах Крайнего Севера в перекачиваемый газ необходимо добавлять метанол. Это предотвратит закупорку подземных газохранилищ и магистральных газопроводов кристаллогидратами. Образование твердых гидратов газа и связанные с этим пробки в системах газо- и нефтедобычи происходит, когда молекулы воды, образуя вокруг молекул природного газа своего рода клетки, формируют структуру, внешне напоминающую лед. Чаще всего гидратообразованию подвержены такие газы как азот, углекислый газ, сероводород и легкие углеводородные газы (от метана до гептанов). В зависимости от состава газа и давления газогидраты формируются при температуре до 30°С, при которой в газе сохраняются молекулы воды. Применение метанола в качестве ингибитора гидратообразования обусловлено оптимальным набором необходимых свойств, доступностью и дешевизной. В качестве ингибитора для этих целей практически никакое другое вещество не применяется помимо метанола. К тому же метанол тщательно исследован как ингибитор гидратообразования, и в технической литературе всегда можно найти разнообразные характеристики и необходимые данные, чтобы произвести расчет технологического процесса использования для этих целей метанола. Так как объемы добычи газа в данных районах будут увеличиваться год от года, возрастает колоссальный спрос на метанол. В связи с удорожанием поставок метанола (вдвое, а то и втрое), особенно на полуостров Ямал, где возможность его доставки практически отсутствует, появляется необходимость в создании малотоннажных легко транспортируемых установок для производства метилового спирта в районах добычи газа.

Необходимо помнить, что метанол - очень ядовитое вещество, помимо раствора, пары его также ядовиты, температуры вспышки его паров составляет 8°С, поэтому необходимо следовать инструкциям по безопасности, особенно на объектах газовой промышленности. На данных объектах метанол разрешено использовать как средство разрушения или предотвращения кристаллогидратных пробок в приборах, аппаратах, газопроводах. Метанол используют для обработки в газовых скважинах призабойных зон.

Несмотря на имеющиеся у метилового спирта недостатки (ядовитость, невысокая теплота сгорания, высокая температура вспышки, гигроскопичность), имеются неоспоримые достоинства в применении метанола (пожарная и экологическая безопасность, предсказуемость при сжигании, наличие кислорода в молекуле, энергетическая эффективность).

В перспективе использование метанола возможно в различных химических генераторах электрической энергии (как носителя кислорода). Это направление только разрабатывается, и его разработка и внедрение технологий такого рода использования метанола следует ожидать на протяжении ближайших трех десятилетий. Но в тоже время полученные на сегодня опыты, результаты, научные разработки по использованию метанола, по мнению ученых, с уверенностью дают понять, что метанол - это топливо будущего.

Вода и ее применение

Общеизвестно, что жизнь на планете Земля возникла благодаря наличию воды. Именно воду или признаки ее присутствия в прошлом ищут американцы на планете Марс, чтобы ответить на вопрос, была ли жизнь на Марсе.

Вода - наиболее распространенное, доступное и дешевое вещество. В воде зародилась жизнь, вышла из нее, постепенно заселив сушу и воздух. Без воды немыслима жизнь на планете Земля, немыслима жизнедеятельность человека. Именно доступность и незаменимость воды обусловила ее широкое применение в быту, промышленности и сельском хозяйстве, медицине - во всех сферах человеческой деятельности. Трудно вспомнить, где вода не применяется. Но именно это и создает проблемы, связанные с ее подготовкой к использованию, с ее очисткой .

Вода в природе

Вода - жидкость без запаха, вкуса, цвета (в толстых слоях голубоватая); плотность р = 1,000 г/см3 (при 3,98°С), Тплавл. = 0°C, Ткип = 100°C. Одно из самых распространенных веществ в природе. Гидросфера занимает 71% биосферы. Биосфера, включающая всю совокупность живых организмов и ту часть вещества планеты, которая находится в непрерывном обмене с этими организмами, ничтожно тонка - от глубин океанских впадин до высот снежных вершин слой биосферы достигает толщины всего 20 км, что составляет лишь 0,3% радиуса Земли. К тому же эта обетованная пленка на поверхности Земли в основном водная, и в этом смысле наша планета является планетой Воды.

Заглянем в "Словарь" Брокгауза и Ефрона: "минерал" (от mina - подземный ход, штольня) - это название дают однородным твердым или жидким неорганическим произведениям природы, определенного химического состава, входящим в состав твердой оболочки земли, а также и других небесных тел.

Таким образом, жидкая вода - жидкий минерал, твердая вода (лед) - твердый минерал. В последние десятилетия обнаружены большие запасы топлива в виде твердых кристаллогидратов природных углеводородов. Вода - прекрасный растворитель и потому невозможно встретить в природе жидкую "чистую" воду, то есть воду, в которой не растворены неорганические и органические вещества. Вода - прекрасная среда обитания живых организмов и потому невозможно встретить в природе "чистую" воду, т.е. воду, в которой бы не обитали микробы, бактерии, моллюски, рыбы и т.д.

Вода и человек

Столь универсальный по свойствам и широте распространения минерал нашел чрезвычайно широкое использование в жизнедеятельности человека. Вода используется в быту, в промышленности, в сельском хозяйстве - где угодно. Приведу примеры того, в каких объемах используется вода.

В теплоэнергетике вода - теплоноситель и рабочее тело. Тепловые электростанции используют на производство одного гигаватта электроэнергии 32-42 м3 в секунду воды. В частности, на охлаждение конденсатора турбины только одного энергоблока используется от 6 до 10 тыс.м3/ч. Если учесть, что в 1990 г. СССР произвел 1,726 млрд ГВт-ч электроэнергии, а к 2010 г. планировал увеличить производство электроэнергии только на ТЭС на 50-55%, то можно считать, что развал СССР, резкое падение производства и значительное снижение объемов производимой электроэнергии спасли республики бывшего СССР от экологической катастрофы. В металлургии вода используется для охлаждения оборудования, как теплоноситель и как рабочее тело для ТЭС, которые есть на каждом металлургическом комбинате, но не относятся к Министерству энергетики. То есть, не учтены в вышеприведенных цифрах. Только на охлаждение одной доменной печи используется до 10 тыс.м3/ч.

В химии вода - растворитель; один из реагентов некоторых химических реакций; "транспортное средство", то есть среда, позволяющая перемещать реагенты, продукты реакции из одного технологического аппарата в другой; теплоноситель и хладагент в тепловых процессах. В конечном итоге, вывод в окружающую среду жидких отходов производства осуществляется тоже в виде водных растворов и суспензий. Указать общие объемы воды, используемой химической промышленностью, не представляется возможным. Чтобы иметь хоть какое-то представление об объемах используемой воды и водных растворов, укажу, что только содовые заводы СССР выпускали в год свыше 1 млн т кальцинированной соды, а на производство 1 т кальцинированной соды (только в виде раствора хлорида натрия - рассола) расходовалось 5,5 м3 рассола. Потом в технологическом процессе этот объем увеличивался приблизительно в два раза и выводился в виде жидких отходов. Перемножить между собой эти цифры сможет сам читатель.

В медицине вода - растворитель, лекарственное средство, средство санитарии и гигиены, "транспортное средство". Повышение уровня медицинского обслуживания и рост народонаселения планеты Земля естественным образом ведет к росту водопотребления на медицинские цели.

В сельском хозяйстве вода - транспортное средство питательных веществ к клеткам растений и животных, участник обменных реакций, участник процесса фотосинтеза, реакций гидролиза, регулятор температуры живых организмов. Объемы воды, которые затрачиваются для полива сельскохозяйственных растений, при кормлении животных, птицы, не уступают объемам, используемым промышленностью.

В быту вода - средство санитарии и гигиены, участник химических реакций, протекающих при приготовлении пищи, теплоноситель, транспортное средство, удаляющее продукты жизнедеятельности человека в канализацию. Норма водопотребления на одного человека существенно разная по отдельным городам. Так, например, в Санкт-Петербурге она - 0,70 м3/мес, в среднем по Украине - 0,32 м3/мес, а в Европе - 0,11 м3/мес. Вспомните о приблизительно 6 млдр. человек, населяющих планету Земля и вам станет ясно, почему время от времени возникают разговоры о все возрастающих проблемах с питьевой водой даже в "мокрых" регионах планеты.

Что такое "чистая" вода?

Понятно, что для минерала, происходящего из разных месторождений, разного состава и столь широкого диапазона применения не могут быть сформулированы единые требования по "качеству".

К сырой воде, то есть воде из источника водоотбора, требования одни. К "очищенной" воде, то есть воде, подготовленной к дальнейшему использованию, требования совершенно другие.

Более того, представления о качестве используемой воды с годами меняются, отражая:

- знания о влиянии на живой организм или технологический процесс отдельных компонентов раствора, называемого водой;

- разработанные и освоенные методы анализа;

- уровень развития науки и техники;

- "обратную связь" между потребляемой человеком водой и тем набором растворенных веществ, твердых включений и микроорганизмов, которые сбрасываются в виде сточных вод, жидких отходов промышленного и сельскохозяйственного производства.

Например, лет 200 назад для оценки качества питьевой воды использовались только органолептические методы: оценка цвета, вкуса, запаха. Сейчас перечень анализов, выполняемых санитарной лабораторией предприятия пищевой промышленности, размещается на двух страницах, заполненных мелким шрифтом. По традиции в таком списке остаются и органолептические показатели качества. Полученные в виде анализа знания о составе воды из источника водоснабжения должны вести к технологическим приемам очистки от тех или иных загрязнений. Так мы естественным образом переходим к обсуждению методов водоподготовки и водоочистки.

Что такое водоподготовка и очистка воды?

Энциклопедический словарь медицинских терминов сообщает: "Очистка воды (син. очистка природных вод) - комплекс санитарно-технических мероприятий, направленных на удаление примесей, представляющих опасность для человека".

Малая медицинская энциклопедия: "Очистка воды - обработка воды с помощью различных технологических приемов (коагуляция, фильтрация и др.) с целью улучшения ее органолептических и физико-химических свойств в соответствии с требованиями ГОСТ - 52407-2005

Сельскохозяйственный словарь: "Очистка воды - приведение качества исходной воды в соответствие с требованиями потребителя. Способы очистки воды: осветление (устранение мутности), обесцвечивание (устранение органических веществ), обеззараживание, дезодорация, опреснение, умягчение".

Большая Советская Энциклопедия: "Водоподготовка - обработка воды, поступающей из природного водоисточника на питание паровых и водогрейных котлов или для различных технологических целей. Водоподготовка производится на ТЭС, транспорте, в коммунальном хозяйстве, на промышленных предприятиях.

Подведем итог.

Водоподготовкой условились называть приведение качества воды в соответствие с требованиями промышленных предприятий.

Очисткой воды, используемой для нужд человека и животных, называют приведением качества воды к нормам, обусловленным соответствующими ГОСТ.

Очисткой сточных вод, сбрасываемых промышленными и коммунальными предприятиями, по аналогии назовем приведение состава жидких стоков в соответствие с нормами ПДК (предельно допустимых концентраций).

Как уже отмечалось выше, в связи с ростом знаний и ухудшением экологической ситуации как следствием жизнедеятельности человека нормы на потребляемую воду все время пересматриваются. Чтобы им соответствовать, совершенствуются технологии очистки воды, оборудование.

Например, фармакопея США (USP) дает определение нескольким типам воды: очищенная вода, вода для инъекций, стерилизованная вода, стерильная вода для инъекций, стерильная бактериостатическая вода для инъекций, стерильная вода для ингаляций и стерильная вода для орошения. USP устанавливает нормы методов стерилизации и расфасовки для отдельных видов используемой воды.

Температура	Теплоемкость с кДж\(кг*К)	Плотность Кг\м3	Теплопроводность Вт\(м*К)	Динамическая вязкость *103, Па*в	Кинематическая вязкость	Давление Р 10-3* Па	Энтальпия h кДж\кг
0	4,212	999,9	0,551	1788	1,795	1,013	0
10	4,191	999,7	0,574	1306	1,306	1,013	42,04
20	4,183	998,2	0,599	1004	1,006	1,013	83,91
30	4,174	995,7	0,618	801,5	0,805	1,013	125,7
40	4,174	992,2	0,635	653,3	0,659	1,013	167,5
50	4,174	988,1	0,648	549,4	0,556	1,013	209,3
60	4,179	983,2	0,659	469,9	0,478	1,013	251,1
70	4,187	977,8	0,668	406,1	0,415	1,013	293,0
80	4,195	971,8	0,674	355,1	0,365	1,013	355,0
90	4,208	965,3	0,680	314,9	0,326	1,013	377,0
100	4,220	958,4	0,683	282,5	0,295	1,013	419,1
120	4,250	943,1	0,686	237,4	0,252	1,98	503,7
140	4,287	926,1	0,685	201,1	0,217	3,61	589,1
160	4,346	907,0	0,683	173,6	0,191	6,18	675,4
180	4,417	886,9	0,674	153,0	0,173	10,03	763,3
200	4,505	863,0	0,663	136,4	0,158	15,55	852,6

x	0	5	10	20	30	40	50	60	70	80	90	100
t	50	47	44	41	39	36	33	30	29	26	23	20
y	0	26,8	41,8	57,9	66,5	72,9	77,9	82,5	87	91,5	95,8	100
t	50	47	44	41	39	36	33	30	29	26	23	20



Размещено на Allbest.ru

...