[精选]16第十六章供水与制冷设备.pptx

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1、第十六章 供水与制冷设备内容 一.用水质量分级与生物工程的用水质量要求二.水处理系统及设备三.供水系统与设备四.制冷系统设备一.用水质量分级与生物工程的用水质量要求1.水质量分级：分为级普通水：来自于地表或地下不经过处理的水，常作为非生产用水或用于公用事业，如生产车间的冲洗用水、消防用水等。一.用水质量分级与生物工程的用水质量要求1.水质量分级：分为级自来水：来自于城市的公用供水系统，在水源头进行氯消毒处理或简单的沉淀别离处理，可广泛用于大局部加工过程中。一.用水质量分级与生物工程的用水质量要求1.水质量分级：分为级脱盐软化水：通过脱盐以除去水中的金属离子，再加之超滤杀菌处理，降低水的硬度，以

2、到达一定的指标。可作为生物工业的纯化水及锅炉用水，不能作为严格的无菌水。一.用水质量分级与生物工程的用水质量要求1.水质量分级：分为级蒸馏水：通过蒸馏作用，除去水中各种杂质，除去水中的溶解氧和其他气体，使水中不含任何附加物，这类水是纯洁无菌的。常作为分析检测及注射用水。.生物工程用水质量要求 配制发酵培养基：用深井水或地表水。提出配制不同生物工业制品培养基的水质要求：二.水处理系统及设备一生物工业的水处理系统按欲到达的目的可以分为三个阶段：第一阶段：除去水中的固体悬浮物，沉降物和各种大分子有机物等。常采用过滤、沉淀等方法。二.水处理系统及设备一生物工业的水处理系统按欲到达的目的可以分为三个阶段

3、：第二阶段：除去水中的各种金属离子或其他离子，即水的软化或除盐。二.水处理系统及设备一生物工业的水处理系统按欲到达的目的可以分为三个阶段：第三阶段：水的杀菌处理，利用氯、臭氧、紫外线等杀灭水中的微生物，制得无菌的纯水。二水的过滤.过滤水的目的：使水通过过滤介质，除去水中的悬浮物及胶体物质。二水的过滤.水过滤的机理：水的过滤是一系列不同过程的综合效应，包括筛滤、深层效应和静电吸附等。筛滤：又称外表过滤，指水中粒子大于过滤层的孔径时，则粒子被阻挡在过滤层的外表。深层过滤：小于滤层孔径的粒子进入滤层深处，但由于滤层空隙弯弯曲曲，形状大小不断变化，最终也能使小粒子被截留，这种作用属于深层过滤。二水的过

4、滤.水过滤的机理：静电吸附作用：过滤介质所带电荷与水中粒子的电荷不同，这时粒子被吸附在介质外表到达除去的目的。二水的过滤.水的过滤过程的构成 过滤：水的净化过程 冲洗：从过滤介质上冲洗掉污物，使之恢复过滤能力的过程。多数情况下，过滤和冲洗的水流方向相反。二水的过滤.良好的水过滤介质应满足的要求化学性能稳定，不溶于水，不产生有害和有毒物质。足够的机械强度。含污能力Kg/m3表示大，产水能力m3/m2h 高。二水的过滤.良好的水过滤介质应满足的要求对于散状过滤介质砂粒、活性炭等有适宜的粒度分布和空隙率。三用于水过滤的装置主要有：砂滤棒过滤器 活性炭过滤器 中空纤维超滤膜装置三用于水过滤的装置.砂滤

5、棒过滤器 外壳：铝合金；砂滤棒砂芯：由硅藻土在高温下熔制而成或由硬质玻璃烧结而成。组成结构：锅形的密闭容器，器内分上、下两层，中间以孔板分开，一至数十根砂滤棒紧固于上，孔板上为待滤水，其下为砂滤水。三用于水过滤的装置.活性炭过滤器活性炭：多孔形状不规则的颗粒。用于水处理的活性炭微孔径为-nm。作用机理：借助于巨大的外表吸附作用和机械过滤作用以除去水中的多种杂质。适用范围：常用于离子交换法和电渗析法的前处理，可有效保护离子交换树脂，防止树脂污染。.活性炭过滤器活性炭过滤器的结构三用于水过滤的装置活性炭过滤器反洗再生步骤反洗。清水以8 10L m2s 的反洗强度从底部进入，反洗时间15 20min

6、。蒸汽吹洗。从底部通入0.3MPa 饱和蒸汽吹洗15 20min。淋洗。用6 8 NaOH 溶液40 从顶部通入洗涤，洗涤量为活性炭体积的1.2-1.5 倍。正洗。原水至顶部通入，冲洗至出水符合规定水质要求。四水的软化与脱盐.水的软化：除去水中钙、镁等金属离子的过程。.脱盐：除去所有阴、阳杂质离子的过程。.常用于水的软化与脱盐的方法：离子交换法 电渗析法 反渗透法.离子交换装置离子交换法用离子交换剂和水中溶解的某些阴、阳离子发生交换反响，以除去水中有害离子。.离子交换装置离子交换树脂的种类 阳离子交换树脂：离子交换树脂中带有酸性交换基团，又分为：强酸性、中酸性和弱酸性三类。阴离子交换树脂：离子

7、交换树脂本体中带有碱性交换基团，又分为：强碱性、弱碱性两类。.离子交换装置用于水处理的离子交换树脂分为固定床和连续床两大类a.固定床离子交换树脂i.将离子交换树脂装填于管柱式容器中，形成固定的树脂层，操作时，交换、反洗、再生、清洗个过程间歇反复地在同一装置中进行，而离子交换树脂本身不移动，也不流动。a.固定床离子交换树脂 特点：操作简单、设备少、水质稳定，是最常用的离子交换水处理装置。a.固定床离子交换树脂固定床离子交换装置的组合方式有单床、多床、复床、混合床、多层床等。单床是固定床中最简单的一种方式。常用的钠型阳离子交换装置即属这一方式。多床是同一种离子交换剂、两个单床的串联方式。当单床处理

8、水质达不到要求时可采用多床。a.固定床离子交换树脂 复床是两种不同离子交换剂的交换器的组合，即一个阳离子交换树脂单床与一个阴离子交换树脂单床的串联方式。混合床是将阴阳离子交换树脂置于同一柱内，即相当于多级阴阳离子柱串联起来。处理水质较高。多层床是在一个交换柱中装有两种树脂弱酸与强酸、弱碱与强碱型，上下分层不混合。a.固定床离子交换树脂 除盐：采用阴、阳两种树脂的装置。软化：只采用阳离子交换树脂的装置。固定床离子交换装置的缺点：树脂用量多，而利用率低，操作不连续。b.连续床离子交换装置种类：移动床流动床b.连续床离子交换装置移动床工作方式：离子交换树脂装于交换塔中，原水从下部流入，软水从塔上部流

9、出。这样自下而上的流动，交换一定时间般45 60min 后停止交换，而将交换塔中一定容量的失效树脂送至再生塔复原，同时从清洗塔向交换塔上部补充相同量的已复原清洗的树脂，约10min 后，交换塔又开始工作。特点：水质稳定，交换树脂及复原液的利用率比固定床高。缺点是交换树脂磨损较大，耗电量较多。移动床流动床 流动床则是完全连续工作的，它在进行交换的同时不断从交换塔内向外输送失效的交换树脂，且又不断向交换塔内输送再生后的树脂，但需要的设备多，操作管理较复杂。电渗析装置工作原理利用阴、阳离子交换膜对水中离子具有选择性和透过性的特点，在外加直流电场的作用下，使原水中阴、阳离子分别通过阴离子交换膜和阳离子

10、交换膜迁移，从而到达除盐的目的。.电渗析装置电渗析器的结构 种类：立式卧式构成：离子交换膜、膈板、电极、极框、压紧装置等组成。离子交换膜：具有离子交换性能的高分子材料制成的薄膜。按照透过性可以分为阳离子交换膜能透过阳离子和阴离子交换膜能透过阴离子。膈板：隔板放在阴、阳膜之间，作为水流通道，隔开两膜。隔板上有进水孔、出水孔、布水槽，流水槽及过水槽。电渗析器的结构 电极通电后形成外电场，使水层中的离子定向迁移。极框用来保持电极与离子交换膜间的距离，分别位于阴、阳极的内侧，从而构成阴极室和阳极室，是极水极室的流出液的通道。压紧装置是用来把交替排列的膜堆和极区压紧，使组装后不漏水。电渗析器的结构 电渗

11、析器运行一段时间后，浓水室一侧的阴膜和阳膜面上会出现结垢现象，它的存在将减少离子交换膜的有效使用面积，增加膜的电阻，降低膜的使用寿命。电渗析器的清洗电渗析器的清洗常采用以下方法去除：倒换电极，即运行一段时间后把阴极改为阳极，阳极改为阴极。由于电场方向改变，可使已生成的沉淀消除。倒换时间一般采用3 8h，倒换电极后一段时间5 10min，淡水出口水质下降，待水质合格后再继续使用。采用浓度1 2 的盐酸定期酸洗，酸洗操作时间为2 3h，使pH 3 4。当水中含有机杂质时，每隔几个月用0.1mol LNaOH 溶液清洗。对原水的要求 如果原水中悬浮物较多，会造成隔板中沉淀结垢，增加阻力，降低流量，所

12、以原水水质应符合以下要求：浊度 3mg L；含铁量0.3mg L 含锰量0 1mgL；色度20 度；有机物耗氧量3mgL KMn04；污染指数7。五水的杀菌通常采用氯杀菌、臭氧杀菌和紫外线杀菌。.氯杀菌杀菌机理：氯进入水中可生成次氯酸HOCl，次氯酸具有强烈的氧化作用，它可以穿过细菌的细胞膜进入细胞内部，由于氧化作用而破坏细胞内酶和细菌的生理机能使细菌死亡。五水的杀菌.氯杀菌常用的氯杀菌剂有：活性二氧化氯、漂白粉和次氯酸钠NaOCl。其中，活性二氧化氯具有杀菌能力强，水纯洁，不增加水的硬度，杀菌效果好，使用方便等优点，但制备成本较高。五水的杀菌.臭氧杀菌杀菌原理：臭氧是一种强烈的氧化剂，它能氧

13、化水中的有机物，破坏微生物原生质，杀死微生物，亦能破坏微生物孢子和病毒，同时用作除去水臭、铁和锰及脱色。杀菌性能优于氯。五水的杀菌.臭氧杀菌用量：1m3过滤后的清净水中参加臭氧0.1 1g，接触10 15min，即可到达满意的效果，杀菌作用比氯快15 30 倍。五水的杀菌.紫外线杀菌杀菌机理：微生物受紫外线照射后，微生物的蛋白质和核酸吸收紫外光谱的能量，使蛋白质和核酸的结构破坏，引起微生物死亡。波长为200 一295nm的紫外线有杀菌能力，所以能使水杀菌。三.供水系统与设备1.供水系统的组成：水源的选择、供水方式、水泵设备选用等。2.水源的选择：优先采用地下水作主要水源较为经济合理。地下水分为

14、：无压水浅水和承压水深井水三.供水系统与设备.水源的选择：无压水：指地面以下，在第一层不透水层以上所含有的水。离地面较近，水质易受外界的污染干扰，不易保持清洁干净。承压水：是指地面以下两个不透水层之间所含有的水，由于水面上有不透水层的分隔，形成了压力，埋藏较深，不易受外界的干扰，水质易保持干净，且水质、水温均较稳定。三.供水系统与设备.地下水取水方式取用无压水多采用大口井即浅水井，井口直径一般1m 以上，深不超过20m，井壁材料因地制宜采用砖石、混凝土或钢筋混凝土等。水泵可设置在地下、半地下或地面上。浅水井取水量不大。三.供水系统与设备.地下水取水方式取用深井水深水井生产能力高，能符合卫生防护

15、要求，一般井口直径为150 500mm，井深30 150m 或更深。.供水系统装置供水方式根据生产用水特点及水源条件，常采用三种供水方式：直流供水 循环供水 连续供水 供水方式a.直流供水。即生产、非生产用水直接由供水水源得到。当供水水源的水量比较充足，能够完全保证供给时，采用这种系统较为适宜。废水则直接排走。b.循环供水。即将生产用过的水经适当处理后重新循环使用，这样只要从水源吸取局部补充用水即可满足生产要求。如将用于生产中的冷却水经凉水塔降温后，适当沉淀处理即可循环使用。供水方式c.连续供水。假设水源缺乏，当生产使用过的废水如冷却水污染不严重时，可以不经处理，直接供给其他车间再次使用，这样

16、可以大大地减少直接从水源吸取的水量。自来水供水系统在自来水用于生产时，必须设置加压、储存装置，以保证压力、流量稳定，满足生产需要。地下水供水系统地下水水量足，可保证生产用量。但刚从地下抽取的水含有泥砂，不能立即使用，应先进行沉淀处理和消毒处理，再经二级泵房送往生产车间。四.制冷系统设备 生物工业中，有些加工过程需要在低温下进行，如某些产品的接种发酵、菌种扩大培养、冷冻枯燥等，这就需要制冷。通常温度高于-100 时为一般制冷，低于-100 为深度制冷。一压缩式制冷循环.压缩制冷循环实质：是一种逆向卡诺循环。.制冷过程的构成：包括四个阶段压缩：系统中的制冷剂饱和蒸汽通常为氨被压缩机吸入压缩。冷凝：

17、进入冷凝器被冷凝为液体而放出热量。膨胀：液体制冷剂经膨胀阀后，压力降低，这时将有小局部液体吸热汽化，使制冷剂温度降低。蒸发：低温液体进入蒸发器吸收周围介质载冷剂热量而汽化为气体，气体再进入压缩机被压缩，完成一个循环过程。.制冷效率压缩式制冷循环中，制冷量Q0制冷剂在蒸发器中吸收的热量与压缩机所消耗的机械功L 的比值称为制冷效率，可由下式计算：.制冷机的制冷量的计算.制冷机的理论功率计算.制冷剂定义：制冷剂是制冷系统中借以吸取被冷却介质或载冷剂热量的介质。对制冷剂的要求：沸点要低，正常的沸点应低于10，在蒸发器内的蒸发压力应大于外界大气压。冷凝压力不超过1.2-1.5MPa。单位体积产冷量应尽可

18、能小。密度和黏度应尽可能小。对制冷剂的要求：导热散热系数高。蒸发比容小，蒸发潜热大。制冷剂能与水互溶，对金属无腐蚀作用，化学性能稳定，高温下不分解。无毒性、无窒息性及刺激作用，易于取得，价格低廉。常用的制冷剂：氨和氟利昂。.载冷剂定义：采用间接冷却方法进行制冷所用的低温介质。载冷剂的要求：冰点低，热容量大，对设备的腐蚀性小，价格低廉。常用的载冷剂：氯化钠、氯化钙水溶液、酒精、乙二醇等。二制冷系统设备.制冷压缩机体积型制冷压缩机的类型活塞式；滑片式；螺杆式.冷凝器冷凝器的作用使高温高压过热气体冷却，冷凝成高压氨液，并将热量传递给周围介质。冷凝器的类型卧式冷凝器、立式冷凝器、套管冷凝器、外喷淋蛇管

19、冷凝器等。.冷凝器 卧式冷凝器的特点：常为双程列管换热器。传热系数700-900W/m2；单位热负荷3500-4100 m2；单位面积冷却水用量0.5-0.9m3/m2h；最高工作压力20105Pa；冷却水用量少。可以装在室内，操作方便，水管清洗不方便，只适用于水质较好的地区。.冷凝器 立式冷凝器的特点：传热系数、单位热负荷与卧式相近；单位面积冷却水用量1.0-1.7m3/m2h；最高工作压力20105Pa；占地面积小，清洗列管方便，可以安装在室外，但用水量较大。.冷凝器 喷淋排管冷凝器的特点：由盘管组成，盘管上装设形配水槽，常安装在露天或屋顶上，传热系数600-800W/m2；单位热负荷30

20、00-3500 m2；单位面积冷却水用量0.8-1.0m3/m2h；结构简单，用水量少，但占地面积大，较少使用。.冷凝器螺旋板式冷凝器的特点：传热系数950-1000W/m2；单位热负荷5200-7000 m2；单位面积冷却水用量1.1m3/m2h；结构紧凑、不易堵塞，但水侧阻力较大，适用于冷冻系统中。.膨胀阀与蒸发器膨胀阀：膨胀阀又称节流阀，高压液氨通过膨胀阀节流而降压，使液氨由冷凝压力降低到所要求的蒸发压力，液氨汽化吸热，使其本身的温度降低到需要的低温，再送入蒸发器。常用的蒸发器种类 立管式 卧式 冷却空气的蒸发器.膨胀阀与蒸发器4.油氨别离器作用：除去压缩后氨气中携带的油雾。种类：洗涤式

21、填料式离心式.贮氨罐作用：贮存和供给制冷系统的液氨，使系统各设备内有均衡的氨液量，以保证压缩机的正常运转。.气液别离器作用：气液别离器的作用是维持压缩机的干冲程，同时将送入冷却排管蒸发器液体内的气体分出，以提高制冷效率。气液别离器的特点一般气液别离器安装在较高位置，高出冷却排管.2m，最好高出1 2m 这样液体的压力可以克服管路阻力而流入冷却管内，气体在冷却排管至气液别离器的运动速度为8 12m s，而在气液别离器内的运动速度为0.5 0.8m s。.气液别离器7.水冷却装置水冷却装置的作用是冷却由氨冷凝器排出的循环水。水冷却装置有三种类型：喷水池、自然通风冷却塔、机械通风冷却塔。9、静夜四无

22、邻，荒居旧业贫。6 月-236 月-23Thursday,June 1,2023 10、雨中黄叶树，灯下白头人。02:05:4702:05:4702:056/1/2023 2:05:47 AM 11、以我独沈久，愧君相见频。6 月-2302:05:4702:05Jun-2301-Jun-23 12、故人江海别，几度隔山川。02:05:4702:05:4702:05Thursday,June 1,2023 13、乍见翻疑梦，相悲各问年。6 月-236 月-2302:05:4702:05:47June 1,2023 14、他乡生白发，旧国见青山。01 六月 20232:05:47 上午02:05:

23、476 月-23 15、比不了得就不比，得不到的就不要。六月 232:05 上午6 月-2302:05June 1,2023 16、行动出成果，工作出财富。2023/6/1 2:05:4702:05:4701 June 2023 17、做前，能够环视四周；做时，你只能或者最好沿着以脚为起点的射线向前。2:05:47 上午2:05 上午02:05:476 月-23 9、没有失败，只有暂时停止成功！。6 月-236 月-23Thursday,June 1,2023 10、很多事情努力了未必有结果，但是不努力却什么改变也没有。02:05:4802:05:4802:056/1/2023 2:05:48

24、 AM 11、成功就是日复一日那一点点小小努力的积累。6 月-2302:05:4802:05Jun-2301-Jun-23 12、世间成事，不求其绝对圆满，留一份缺乏，可得无限完美。02:05:4802:05:4802:05Thursday,June 1,2023 13、不知香积寺，数里入云峰。6 月-236 月-2302:05:4802:05:48June 1,2023 14、意志坚强的人能把世界放在手中像泥块一样任意揉捏。01 六月 20232:05:48 上午02:05:486 月-23 15、楚塞三湘接，荆门九派通。六月 232:05 上午6 月-2302:05June 1,2023

25、16、少年十五二十时，步行夺得胡马骑。2023/6/1 2:05:4802:05:4801 June 2023 17、空山新雨后，天气晚来秋。2:05:48 上午2:05 上午02:05:486 月-23 9、杨柳散和风，青山澹吾虑。6 月-236 月-23Thursday,June 1,2023 10、阅读一切好书如同和过去最杰出的人谈话。02:05:4802:05:4802:056/1/2023 2:05:48 AM 11、越是没有本领的就越加自命非凡。6 月-2302:05:4802:05Jun-2301-Jun-23 12、越是无能的人，越喜欢挑剔别人的错儿。02:05:4802:05

26、:4802:05Thursday,June 1,2023 13、知人者智，自知者明。胜人者有力，自胜者强。6 月-236 月-2302:05:4802:05:48June 1,2023 14、意志坚强的人能把世界放在手中像泥块一样任意揉捏。01 六月 20232:05:48 上午02:05:486 月-23 15、最具挑战性的挑战莫过于提升自我。六月 232:05 上午6 月-2302:05June 1,2023 16、业余生活要有意义，不要越轨。2023/6/1 2:05:4802:05:4801 June 2023 17、一个人即使已登上顶峰，也仍要自强不息。2:05:48 上午2:05 上午02:05:486 月-23MOMODA POWERPOINTLorem ipsum dolor sit amet,consectetur adipiscing elit.Fusce id urna blandit,eleifend nulla ac,fringilla purus.Nulla iaculis tempor felis ut cursus.感 谢 您 的 下 载 观 看专家告诉演讲完毕，谢谢观看！