Program Iz Inzenjerske Ekologije
-
Upload
aldin-lusija -
Category
Documents
-
view
342 -
download
0
Transcript of Program Iz Inzenjerske Ekologije
Zadatak br.1.
Mješavina čistog vazduha i zagađujućih materija u vidu čvrstih čestica,nalazi se na pritisku
P=101325 Pa,i temperaturi .Čestice su gustine i specifične toplote
c=650 J/kgK.Masena koncentracija čestica iznosi
Odrediti:
a) zapreminsku koncentraciju čestica u mješavini;
b) gustina mješavine ρ;
c) specifičnu toplotu mješavine pri konstantnom pritisku;
d) dinamičku i kinematsku viskoznost mješavine;
Rješenje:
a) Zapreminska koncetracija čestica u mješavini
Iz jednačine stanja idealnog gasa određuje se gustina vazduha
205 kg/m3
a zatim se pomoću zadatih podataka i gustinom vazduha određuje zapreminska
koncentracija čestica u mješavini
1,21 10-8
b) gustina mješavine
Zbir zapreminskih koncentracija pojedinih gasova u mješavini jednak je jedinici
Cva+Cvp=1
Pa je zapreminska koncentracija vazduha
Cva=1-Cvp=1-1,21 10-8=0,999
nakon čega se određuje gustina mješavine
c) specifična toplota mješavine pri konstantnom pritisku
Zbir maseni koncentracija komponenata mješavine jednak je jedinici
Cma+Cmp=1
Pa je masena koncentracija vazduha
Za poznatu temperaturu vazduha očitava se specifična toplota pri konstantnom pritisku
Cpa=1000J/kgK
Specifična toplota mješavine pri konstantnom pritisku iznosi
Cp=Cma Cpa+Cmp Cpp=0,999 1000+1,19 10-5 650=999 J/kgK
d) dinamički i kinemacki viskozitet mješavine
Za temperaturu određuje se dinamički viskozitet čistog vazduha
Dinamički viskozitet mješavine iznosi:
1,21 10-8)=1,65 10-5 kg/ms
Kinematska viskoznost mješavine iznosi:
Zadatak br.2.
Mješavina vazduha i ugljenik tetrahlorida CCI4,molarne mase M=153,8 kg/kmol,u
koncetraciji C=220 ppm struji kroz cijev.Protok pri standardnim uslovima iznose Q=19
m3/s.
a) Izračunati masenu ( Cm ),zapreminsku (Cv), i maseno-zapreminsku koncetraciju
ugljeniktetrahlorida CCI4 u mješavini.
b) Koliki je maseni protok navedenog jedinjenja kroz cijev,m=?
Rješenje:
a)Gustina CCI4 iznosi:
Dinamički viskozitet vazduha pri standardnim uslovima iznosi:
Iz jednačine stanja idealnog gasa određuje se gustna vazduha
Masena,zapreminska i maseno-zapreminska koncetracija CCI4 su:
0,00022
b)Maseni protok CCI4
Zadatak br.3.
Usisni procjep nalazi se na horizontalno postavljen na zidu dugom 12 m.Red buradi
poredan je uz zid ispod procjepa.Kroz procjep trba da se ostvaruje usis prašine tokom
punjenja i pražnjenja buradi brzinom na kontrolnoj površini koja iznosi Vc=0,17
m/s.Ukoliko se otvor na buradima nalazi na 1,5 m iznad poda i 2,5 m od zida,a procjep je
na 4 m od poda odrediti poluprečnik kontrolne površine X i zapreminski protok vazduha
Q.Zanemariti prisustvo buradi u pogledu kontrolne površine.Nacrtati sliku kontolne
površine!Isto tako,potrebno je odrediti širinu procjepa W ako je brzina na ulazu u procjep
vf=10 m/s.
Iz poznatog protoka određuje se potrebna površina procjepa
Iz površine praugaonika određuje se širina procjepa
Zadatak br.4.
Taložna komora koristi se za prikupljanje čestica prečnika d=85 i gustine
, iz struje standardnog vazduha protoka Q=13 m3/s.Zanemarujući debljinu podmetača Hp i
debljinu sloja površine,potrebno je da se uradi sljedeće:
a) ako je taložna komora širine W=1,1 m,visoka 1,9 m i ima n=8 podmetača,uključujuči i
dno ,i ako je srujanje laminarno,odrediti dužinu komore L i nacrtati je sa naznačenim
izračunatim vrijednostima,da bi se dobio teorijski idealni stepen efikasnosti?
b) Provjeri režim strujanja.Koliko je n podmetača potrebno i koliko treba da je dužina
komore da bi strujanje u komori bilo laminarno?
c) Odredi stepen efikasnosti za čestice prečnika d=19
Riješenje:
a) trenutna brzina za česticu prečnika d=85 i vazduh pri standardnim uslovima
iznosi:
Za teorijski idealni stepen efikasnosti, %,dužina taložne komore je:
b) Rejnoldsov broj za strujanje kroz taložnu komoru bez naslaga na podmetačima i sa
zanemarljivom debljinom podmetača iznosi:
Na osnovu vrijednosti Rejnodsovog broja zaključuje se da je strujanje turbolentno.da bi se
odredio broj potrbnih podmetača za laminarno strujanje potrebno je uzeti vrijednost
Rejnoldsovog broja Re=2300,što predstavlja prelaz iz laminarnog u turbolentni režim
strujanja.
Potrebna dužina iznosi:
Na osnovu predhodni rezultata uoćljiva je teška konstruktivna izvodljivost taložne komore
sa laminarnim strujanjem.
c) Trenutna brzina za čestice prečnika d=19 i vazduh pri standardnim uslovima
iznosi:
Stepen efikasnosti je:
Zadatak br.5.
Izvršiti tehničko-ekonomsku optimizaciju taložne komore za pročišćavanje čestica
prečnika d=72 μm gustine ρp=1800 kg/m3 iz struje standardnog vazduha protoka Q=17
m3/s.Odrediti broj pometača n, širinu i dužinu taložne komore L za laminarno ii
turbulenetno strujanje te ih nacrtajte u razmjeri ( A4 format ) pri čemu se zahtjeva da
visina između podmetača bude ∆H=0,16.Zanemariti debljinu podmetača i debljinu sloja
prašine.
Riješenje:
Tehničko-ekonomska optimizacija taložne komore vrši se sa stanovišta utroška
materijala.Taložne komore izrađuju se savijanjem i zavarivanjem čeličnih ploća, te je
debljina materijala sa stanovišta optimizacije zanemarljiva.usljed toga,ideja je da površina
materijala taložne komore Am bude što je moguće manja,a da se pri radu takve komore
ostvari što je moguće veći stepen efikasnosti.
Laminarno strujanje:
Trnutna brzina za česticu prečnika d=72 μm vazduh pri standardnim uslovima iznosi:
Ukupna površina materijala za izradu taložne komore imaće najmanju vrijednost ukoliko
vrijednost proizvoda:broj pometača n, širina W i dužina L taložne komore budu najmanje.
Broj podmetača iznosi:
gdje se usvaja da je broj podmetača n=8
Širina taložne komore iznosi:
Dužina taložne komore je:
Visina talozne komore iznosi:
Turbolentno strujanje:
Proizvod broja podmetača n, širine W i dužine L taložne komore iznose:
Broj podmetača iznosi:
gdje se usvaja da je broj podmetača n=14
Širina taložne komore iznosi:
Dužina taložne komore je:
Visina taložne komore iznosi:
Zadatak br.6.
Izvršiti proračun ciklona za otprašivanje gasa!
TIP CIKLONA:CN-15
Proračun i izbor ciklona ide po slijedećem redoslijedu:
- Odrediti gustinu gasa ρg
- Količina gasa pri radnim uslovima vg
- Za dati tip ciklona usvojiti optimalnu brzinu vopt
- Izračunati prečnik ciklona ( te usvojiti najbliži standardni)
- Izračunati stvarnu brzinu u ciklonu vd
- Izračunati razliku stvarne i optimalne brzine gasa
- Izračunati koeficijent otpora u ciklonu ζ
- Izračunati hidraulični otpor ciklona P
- Nacrtati usvojeni tip ciklona sa naznačenim mjerama i prikazati ih tabelarno.
Zadato:
- količina gasa pri normalnim uslovima v0=5000,m3/h
- gustina gasa ρg=1,6 kg/m3
- temperatura gasa t=110ºC
- barometarski pritisak pbar=101 kPa
- pritisak ciklona pc=40 Pa
- početna koncetracija prašine C=85 g/m3
- gustina prašine ρc=3000 kg/m3
Riješenje:
Gustina gasa iznosi:
Količina gasa pri radnim uslovima:
Uzimamo da je brzina u ciklonu vopt=3,5 m/s
Prečnik ciklona iznosi D=1,13 m a usvaja se najbliži standardni prečnik D=1 m.
Stvarna brzina u ciklona iznosi:
Razlika optimalne i stvarne brzine gasa iznosi:
Vopt.vd=3,5 1,96=1,54m/s
Koeficijent otpora u ciklonu je:
Iz tabele 1, za tip ciklona CN-15,K1=1,K2=0,87.
Hidraulični otpor ciklona je:
Pokazatelj Tip ciklona CN-15
Unutrašnji prečnik:
-ispusne cijevi d
-otvor za prašinu d1
0,59
0,3-0,4
Širina ulazne cijevi
-na ciklonu b
-na ulazu b1
0,2
0,26
Dužina ulazne cijevi l 0,6
Prečnik srednje linije ciklona Dsr 0,8
Visina prirubnice hpr0,1
nagiba ulazne cijevi 15
Visina
-ulazne cijevi a
-ispusna cijev hr
-cilindričnog dijela Hc
.konusnog dijela Hk
-vanjskog dijela
ispusne cijevi hb
0,66
1,74
2,26
2,0
0,3
Zadatak br.7. (oblast voda)
Potrebno je uraditi tehnološki proračun postrojenja za bijološku obradu (prečišćavanje)
otpadnih voda grada od izračunatog EBS-a stanovnika i pripadajuće industrije u sistemu sa
aktivnim muljem.
A) Gradske otpadne vode
Tabela 1.Kolićine i opterećenja otpadnih voda iz javnih objekata
Objekat Količina
l/stanovnik/dan
BPK5
g/stanovnik/dan
Barovi-Kafei
Po zaposlenom
Po gostu
57
8
23
4,5
Kampovi i odmorišta
Luksuzni kampovi 378 77
Domaćinstva
Stanovi 280 77
Xn-specifična potrošnja vode
Yn-biološka potrošnja kisika
Potrošnja EBS-a
Ako je Tomax > TD računa se RT , u suprotnom se usvaja RT=0.
EBS=57010,2
Količina otpadne vode u suhom vremenu:
Prosječan satni protok za 18 h:
Koncetracija suspendirane materije SM,BPK5,N,P se dobije preko datih specifičnih
opterećenja po svakom stanovniku na dan i uvrštavanjem u formulu:
SM:
SSM=77 g/st.dan
BPK5:
SBPK5=181 g/st.dan
N:
SN=6 g/st.dan
P:
Sp=2,9 g/st.dan
Proračun pumpne stanice:
Maksimalni kapacitet
QKV=4 QSV=4 10318=41272 m3/dan=1719 m3/h
Potreban broj pumpe: 2 1350 m3/h + jedna rezervna
Primarni taložnik:
Usvajamo taložnik radijalnog tipa.
Površina taloženja iznosi:
Prečnik jednog taložnika može maksimalno iznositi 45 m.
U ovom slučaju treba će četir primarna taložnika kako bi se uklopila u ove dimenzije.
Ako se uzme četir taložnika onda će dimenzije jednog biti:
Zapremina svih taložnika će biti:
V=P H=818,57 1,9=1555,28 m3
Vrijeme zadržavanja vode u taložnicima za vrijeme kišnog perijoda će iznositi:
Vrijeme zadržavanja vode u taložnicima u suhom vremenu je slijedeće:
Količina primarnog mulja iznosi:
Efikasnost uklanjanja mulja je 80 % , prema tome stvarna količina Sm iznosi:
Postotak suhe materije u mulju je 0,7 %,volumen ulja sa vodom je :
Potreban broj pumpi je:
1x50 m3/h+ jedna rezervna
Ukupan teret zagađenja gradskih otpadnih voda je:
57010,2 x 77 x 10-3=4389,78 kg/dan
BPK5=57010,2 x 45 x 10-3=2565,46 kg/dan
N=57010,2 x 6 x 10-3=342,1 kg/dan
P=57010,2 x 2,9 x 10-3=165,33 kg/dan
B) Industrijske otpadne vode
Q
m3/d
Q
m3/h
BPK5
kgd
SM
kg/d
N
kg/d
P
kg/d
Papirna
industrija 1480 61,67 288,6 1332 399,6 -
Proizvodnja
šećera 600 25 198 510 270 60
Proizvodnja
cementa 40 1,67 21 4,4 24 4
Proizvodnja
rude 3900 162,5 257 3705 2730 390
Manipulacije
uglja 600 25 288 150 270 90
Mesna
industrija 2400 100 504 504 1200 288
9020 375,8 1556,6 6205,4 4893,6 832
Papirna industrija:
Proizvodnja šećera:
Proizvodnja cementa:
Proizvodnja rude:
Manipulacije uglja:
Mesna industrija:
Papirna industrija:
Proizvodnja šećera:
Proizvodnja cementa:
Proizvodnja rude:
Manipulacije uglja:
Mesna industrija:
Papirna industrija:
Proizvodnja šećera:
Proizvodnja cementa:
Proizvodnja rude:
Manipulacije uglja:
Mesna industrija:
Papirna industrija:
Proizvodnja šećera:
Proizvodnja cementa:
Proizvodnja rude:
Manipulacije uglja:
Mesna industrija:
Papirna industrija:
Proizvodnja šećera:
Proizvodnja cementa:
Proizvodnja rude:
Manipulacije uglja:
Mesna industrija:
Radijalni taložnik:
Usvajamo radijalni taložnik površine:
Pumpna stanica za industrijsku otpadnu vodu:
Količina vode
odnosno Qind=375,8m3/h
Broj pumpi:2 x 200 m3/h + 1 rezervna
Zapremina taložnika:
Vrijeme zadržavanja vode u taložniku:
Količina izdvojenog mulja iz industrijskih otpadni voda:
SM=0,85 6205,4=5274,59 kg/dan
Volumen ulja sa 0,8 % suhe materije:
Pumpna stanica za mulj:
1 x 30 m3/h + 1 rezervna
BIOLOŠKA OBRADA
Količina organskog zagađenja na biologiju ( umanjena za 25 % nakon primarnog
taloženja) iznosi:
Potrebna količina aktivnog mulja na aeraconom bazenu je:
Volumen mulja 1,48 gr/l će biti:
Računamo optimalno tri aeraciona bazena:
Dimenzija svakog bazena:H=3,5 m;B=40 m
Količina zagađenja u aeracionom bazenu iznosi:
3091,5kg/dan
Količina nutrijenta:
Ukupan odnos u aeracionom bazenu:
BPK5:N:P=3091,5:(0,75 5235,8):(0,75 997,33)
BPK5:N:P=3091,5:3926,8:747,99
BPK5:N:P=30,9:39,27:7,48
Kako je idealan odnos BPK5:N:P=100:5:1 slijedi da u biološkoj obradi treba smanjiti N
kako bi se dobio idealan odnos.
PRORAČUN POTREBNE KOLIČINE KISIKA
O2 za uklapanje BPK5=BPK5 0,5 S=3091,5 0,5 0,97=1499,4 kg O2/d
O2 za endrogenu respiraciju=0,1 Gmulja=0,1 x 17175=1717,5 kg O2/d
O2 za nitrifikaciju=N 4,57 0,7=3926,8 4,57 0,7=12561,8 kgO2/d
O2 za denittrifikaciju=N 2,9 0,3=3926,8 2,9 0,3=3416,3 kg/O2/d
19195kg O2/d
Kapacitet oksidacije
OC=O2ukupno 1,5 1,33=19195 1,5 1,33=38294 kg O2/d=1595,6 kg O2/h
Potrebna turbina za aeraciju 25 x 20 kgO2/h
Finalni,sekundarni taložnik.
Površina:
Zapremina:
V=PxH=461,9 x 1,9=877,6 m3
4-5 taložnika
Prečnik svakog taložnika će biti:
U kišnom vremenu vrijeme, zadržavanja u taložnicima
U suhom: