论文部分内容阅读
针对部分企业危险工业废水集中处理费用高的问题,本文研究了减量化处理危险工业废水的技术。此技术采用真空蒸发的方法提取危险工业废水中的大部分纯水,产出浓缩液。其中真空蒸发的方法利用了双程相变换热器进行换热,废水在真空泵形成的低温低压环境下蒸发,其所需的热量由真空泵产生的过热蒸汽在高温高压环境下冷凝释放的热量提供。因此水蒸汽的汽化潜热得以回收重复利用,也就是说这部分能量不需要外界提供,而真空泵消耗的能量又远远小于水的汽化潜热,因此,此系统的一大特点即是节省能量。
本文依据此原理给出了危险工业废水减量化处理的方法,并进行了热量与质量衡算,以节能和降低运行成本为目标进行参数优化。最终得出结论:蒸发温度控制在75℃~85℃、压缩比在2~3、传热温差控制在5~20℃范围内是合理的。并根据分析结果给出了多组系统设计实例,其中一组的数据为:在进料废水含杂浓度20%情况下,选择蒸发温度在80℃(初始时)~85℃(终止前)之间,对应蒸发压力为45.3kPa~33.6kPa。真空泵最高压缩比为3,工作效率不小于75%,功率为3.84kw~5.54kw;废水处理速率为80kg/h,每个工作周期(5h)处理废水480kg,纯水回收率为75%,剩余浓缩液含杂浓度80%。
结合焓熵图(h-s)、压力-比体积图(p-v)和温度-比熵图(T-s)对过程参数的变化规律进行了分析。建立数值计算的微分方程和积分方程,得到此系统工作时的危险工业废水的质量浓度n和蒸发压力Pb随时间t变化的表达式,发现在进料流量和蒸发温度恒定的情况下,危险工业废水的蒸发压力随蒸发时间降低,但是降低的速度越来越小;危险工业废水的浓度变化量随时间呈自然对数曲线规律变化。
真空泵是本系统唯一的动力来源。由于系统要求的特殊性,具有排气过程平稳、承受气体压力差大等特点的三叶转子罗茨真空泵是此动力来源的不二之选。本文从其基本结构和工作原理出发,针对三叶罗茨泵的抽气过程开展气体热力学分析。将三叶罗茨泵的一次抽气过程分解为吸气、输运、反冲、排气四个阶段;推导得到了不同阶段抽气腔内气体的压力、容积、质量、温度、内能等热力学状态参数随时间变化的定量计算公式;本文工作为三叶罗茨泵抽气过程的机理研究提供了热力学理论基础,并有助于该种泵的结构设计与性能分析。
通过工程实验采集数据并进行分析,经过对比发现采集的数据变化情况与前文中的计算数据变化情况相吻合。证实前文计算的准确性,据此可以将这些计算方法及结果作为工程设计中的依据。
本文依据此原理给出了危险工业废水减量化处理的方法,并进行了热量与质量衡算,以节能和降低运行成本为目标进行参数优化。最终得出结论:蒸发温度控制在75℃~85℃、压缩比在2~3、传热温差控制在5~20℃范围内是合理的。并根据分析结果给出了多组系统设计实例,其中一组的数据为:在进料废水含杂浓度20%情况下,选择蒸发温度在80℃(初始时)~85℃(终止前)之间,对应蒸发压力为45.3kPa~33.6kPa。真空泵最高压缩比为3,工作效率不小于75%,功率为3.84kw~5.54kw;废水处理速率为80kg/h,每个工作周期(5h)处理废水480kg,纯水回收率为75%,剩余浓缩液含杂浓度80%。
结合焓熵图(h-s)、压力-比体积图(p-v)和温度-比熵图(T-s)对过程参数的变化规律进行了分析。建立数值计算的微分方程和积分方程,得到此系统工作时的危险工业废水的质量浓度n和蒸发压力Pb随时间t变化的表达式,发现在进料流量和蒸发温度恒定的情况下,危险工业废水的蒸发压力随蒸发时间降低,但是降低的速度越来越小;危险工业废水的浓度变化量随时间呈自然对数曲线规律变化。
真空泵是本系统唯一的动力来源。由于系统要求的特殊性,具有排气过程平稳、承受气体压力差大等特点的三叶转子罗茨真空泵是此动力来源的不二之选。本文从其基本结构和工作原理出发,针对三叶罗茨泵的抽气过程开展气体热力学分析。将三叶罗茨泵的一次抽气过程分解为吸气、输运、反冲、排气四个阶段;推导得到了不同阶段抽气腔内气体的压力、容积、质量、温度、内能等热力学状态参数随时间变化的定量计算公式;本文工作为三叶罗茨泵抽气过程的机理研究提供了热力学理论基础,并有助于该种泵的结构设计与性能分析。
通过工程实验采集数据并进行分析,经过对比发现采集的数据变化情况与前文中的计算数据变化情况相吻合。证实前文计算的准确性,据此可以将这些计算方法及结果作为工程设计中的依据。