СОДЕРЖАНИЕ
Введение …………….…………………………………………...……….….…...3
Часть 1. Расчет водно – солевого баланса контура охлаждения
компрессоров и определить его оптимальные параметры…………..…...........6
Часть 2. Расчет водно – солевого баланса контура мойки деталей
Подвижного состава и определить его оптимальные параметры………........12
Часть 3. Расчет водно – солевого баланса оборотного контура
обмывки моторо – вагонных секций и определить его оптимальные
параметры …………………………………………………..……………............18
Список используемой литературы……………………………………...............29
ВВЕДЕНИЕ
Целью выполнения курсового проекта является изучение технологий по снижению объёмов и затрат материальных ресурсов, используемых в производственном процессе.
Курсовой проект посвящен анализу использования оборотных систем водопользования на железнодорожном транспорте.
В зависимости от технологического назначения вода в системе оборотного водообеспечения может быть подвергнута различной обработке.
Если вода является теплоносителем и в технологическом процессе происходит только ее нагревание, то перед последующим использованием ее охлаждают в пруду, брызгательном бассейне или градирне, где она охлаждается до 15-200С (в зависимости от климатических условий) и снова возвращается на производство для охлаждения оборудования. Качество охлаждающей воды обычно жёстко не нормируется, так как оно зависит от условия применения.
Если вода выполняет роль транспортирующей или поглощающей среды различных примесей, то она перед подачей её в оборотный цикл очищается на очистных сооружениях.
Иногда воду обрабатывают перед повторным использованием очисткой от загрязнения и охлаждения.
В системах очистного водообеспечения безвозвратные потери воды (испарение, унос ветром при разбрызгивании, образование осадков), компенсируется дополнительным, так называемым, подпиточным количеством свежей воды из источника питьевой воды. Общее количество подпиточной воды не превышает 5-10 % от циркулирующего в системе.
Поскольку требования к воде в различных технологических процессах резко отличаются, то создаются технологические оборотные контуры воды (1,2 и более), каждый из которых объединяются в однородные технологические, близких по характеру находящихся в воде загрязнений. Очистка оборотной воды производится на очистных участках контура.
Для ликвидации избытка контурной воды за счет конденсата греющего пара воду заливают из поверхностных источников, а загрязнения отделенные в очистных сооружениях (всплывшие нефтепродукты и осадок) выводят своевременно из оборотного цикла.
В процессе эксплуатации предусматривается периодическая или непрерывная подпитка контура для восполнения потерь воды.
При проектировании водооборотных систем водопользования предприятий должны соблюдаться следующие принципы:
- сточная вода после промежуточной очистки должна использоваться в том же технологическом процессе, где она возникла;
- качество очищенной воды не должно ухудшать параметры технологического процесса;
- качество очищенной воды должно обеспечивать создание бессточных систем, по возможности без дополнительного применения чистой водопроводной воды;
- качество воды в пределах установленного уровня должно обеспечиваться известными методами очистки воды применительно к каждому технологическому процессу;
При создании замкнутых систем водопользования ремонтного предприятия его оборудование разбивается на три группы:
- котлы паровые, энергетическое оборудование, гальванические ванны и др., где используется чистая водопроводная вода;
- стенды для испытания двигателей, термические ванны, градирни, где можно использовать воду со следами масла, органических и минеральных загрязнений (техническую воду);
- моечные ванны и установки, где можно использовать воду с допустимыми нормами загрязнений.
Каждая группа оборудования кольцуется и обеспечивается соответствующими водораспределительными и очистными устройствами.
Применение замкнутых систем водопользования на предприятиях позволяет:
1) сократить расход воды на производственные нужды в 7-10 раз,
2) химических реактивов для приготовления растворов и электролитов в 1,5-2 раза;
3) исключить залповые сбросы загрязнённых сточных вод;
4) обеспечить охрану водоёмов;
5) снизить загрузку городских очистных устройств.
ЧАСТЬ 1. Расчёт оборотного контура охлаждения
компрессорных установок.
Схема оборотного использования охлаждающей воды в компрессорных установках включает водоохладитель с насосом охлаждённой воды, подающий насос и сливной бак. (Рис.1)
При работе компрессора нагретая вода из сливного бака насосом подаётся в водоохладитель, откуда после охлаждения другим насосом возвращается в компрессор. Сливной бак является расширительной ёмкостью для обеспечения нормальной работы системы. Насосы подбираются исходя из необходимой производительности и создания напора 25-30 мм вод. ст.
В качестве водоохладителя испарительного типа используются различные типы теплообменников, выбор которых определяется климатическими и производственными условиями. Охладители брызгательный бассейн или малогабаритные градирни (открытые или вентиляционные)
Рис.1 Схема оборотного использования воды охлаждения компрессоров.
1 – компрессор (струйный);
2 – сливной бак для расширения нагретой воды;
3 – подающий насос;
4 – место установки теплообменника (можно установить для вторичного использования тепла, тогда вода после него должна иметь более низкую температуру, чем t2, следовательно, уменьшается время охлаждения и величина испарения воды в водоохладителе);
5 – водоохладитель (брызгательный бассейн, тогда величина капельного уноса велика или миниградирня);
6 - насос;
7 – сливной бак (введение подпиточного объема воды);
W – объем циркулирующей охлаждающей воды (56 м³/сут);
Р – слив с целью уменьшения концентрации солей;
И – объем испаряемой воды в водоохладителе;
У – капельный унос; (0,18)
t1 – температура воды на входе в компрессор (24 м³/сут);
t2 – температура воды на выходе из компрессора (44 м³/сут);
а – подача газа (воздуха) в компрессор;
в – выход сжатого газа (воздуха) из компрессора;
с – подача холодной воды в теплообменник;
д – выход нагретой воды из теплообменника;
е – подпитка. 
1. Определение потери воды от капельного уноса.
, м3/ сут
где W – объём охлаждаемой воды, м3/ сут;
К1 – коэффициент капельного уноса водоохладителя.
2. Определение потери воды от испарения.
, м3/ сут
где W – объём охлаждаемой воды, м3/ сут (56);
К2 – коэффициент водоохладителя (0,11);
t2 – максимальная температура воды на выходе из компрессора, оС (44);
t1 – максимальная температура воды на входе в компрессор, оС (24).
3. Определение количества осадка, образующегося в баках контура, кг/сут.
,
где C1 – концентрация взвеси в циркулирующей воде контура, г/м3;
C01 - предельно допустимая концентрация взвешенных веществ в охлаждённой воде, C01 = 30г/м3;
α – доля взвеси в осадке (0,5);
1000 - коэффициент перевода в кг.
4. Определение количества воды теряемое с осадком, кг/сут.
,
где k3 – расчётная доля воды в осадке, К3 = 1 – α =1-0,5= 0,5.
5. Определение количества маслонефтепродуктов, всплывших в баках контура, кг/сут.
,
где С2 -– концентрация маслонефтепродуктов в охлаждённой воде контура, (35) г/м3 ;
C02 – предельно допустимая концентрация маслонефтепродуктов в охлаждённой воде, С02 = 20г/м3;
β - расчётная доля нефтепродуктов во всплывшем слое (0,5).
6. Определение количества воды, теряемое с маслонефтепродуктами, кг/сут.
,
где К4 – доля воды, теряемая с маслонефтепродуктами, К4 = 1 – β= 1- 0,5 = 0,5.
7. Определение солесодержания в оборотном контуре.
Солесодержание в контуре (Сх) определяется на основе водно-солевой баланса.
При этомСх определяется с учётом добавления питьевой воды с концентрацией солей Сдоб, которая может изменяться от 300 до 1000мг/л, при продувке П = 0 и Qдоп = 0. При этом производится расчёт при трёх значениях с солесодержанием в добавочной воде равном соответственно 300, 500 и 1000 мг/л.
(1)
где У – потери воды от капельного уноса, м3/ сут (0,1);
ОС - потери воды с удалённым осадком, кг/ сут (0,952);
НП - потери воды с выделенными нефтепродуктами, кг/ сут (0,84);
И - потери воды от испарения, м3/ сут (1,232);
Cдоб – солесодержание в добавочной воде, г/м3, максимальная Сдоб = 1000 г/м3. (мг/л),
Qдоп - количество поступивших в воду контура солей, г/сут (0).
8. Определение объема продувки в контуре.
Солесодержание воды в контуре не должно превышать Сх = 2000мг/л. Если расчётное количество Сх по заданию не превышает 2000мг/л, то продувка не нужна. Если Сх > 2000мг/л, то рассчитывается объём продувки из водно-солевого баланса, при Qдоп = 0. В моем решении задачи продувка не нужна, т.к. Сх < 2000мг/л,
9. Определение объёма подпитки по формуле:
; (2)
Вывод: По расчету видно, что расчетное количество солесодержания не превышает 2000 мг/л, в данном случае не требуется продувка и подпитка в общем объеме контура воды.
часть 2. Расчёт Оборотного контура обмывки щёлочным моющим раствором деталей и узлов подвижного состава.
Для очистки от загрязнений деталей и узлов подвижного состава перед ремонтом (букс, колёсных пар, рессор, тележек, тормозных тяг) используют струйные моечные машины. В зависимости от поступающих загрязнений вода находится в обороте от 1 до 2 месяцев. Струйная моечная машина представляет собой закрытую камеру с наконечниками, которую называют соплом, куда поступают промывочные детали.
Моющий раствор готовят на водопроводной воде путём добавления до 50г/л щелочного реагента (едкого натрия или кальцинированной соды) и 2-3г/л жидкого стекла для эмульгирования смываемых нефтепродуктов. При истощении моющего средства его корректируют добавлением щелочи. Моющий раствор из бака, располагающегося под камерой, подается насосом к соплам с напором 30-40 мм водяного столба, а отработанный раствор стекает обратно в бак. После этого происходит домывание объекта (детали), путём ополаскивания чистой водой.
В процессе работы машины образуется слой всплывших нефтепродуктов и образуется осадок, при этом обычно осадок забивает всасывающий патрубок насоса и сопловую систему, а находившиеся нефтепродукты замасливают промываемую поверхность, что приводит к ухудшению качества мойки деталей. Чтобы этого не происходило, машину останавливают на чистку, а моющий раствор очищают.
Отработанные щелочные моющие растворы представляют собой эмульсию разной окраски от желто-белого до темно-коричневого цвета.
Допустимое солесодержание моющего щелочного раствора используемого в обороте соответствует СХ= 7000 г/м3, а после обмывки в машине с использованием щелочи остается солесодержание СХ1=10-100 г/м3 после роликов и букс (более загрязненные детали) и СХ2= 300-2500 г/м3 после колесных пар (менее загрязнены).
Нефтепродукты в воде находятся в виде кусков плавающей смазки, после подшипников и букс, и в виде масел после обмывки тележек, колесных пар и цистерн.
Присутствие щелочи приводит к образованию коллоидного раствора и повышенного пенообразования. Взвешенные вещества состоят из песка, глины, продуктов коррозии и износа промываемых деталей. Концентрация их составляет от 200-3000 мг/л.
Основным способом очистки отработанных растворов является отстаивание, причем за 3-5 мин. отстаивания удаляется 60% взвешенных веществ.
Наиболее перспективным оборудованием по отстаиванию является реактор-отстойник, в котором для ускорения отведения взвешенных веществ и нефтепродуктов по оси аппарата размещено приспособление в виде последовательно расположенных воронок. Реактор- отстойник устанавливают после песколовки. Содержание взвешенных веществ на выходе при очистке вод после мойки вагонов составляет 75мг/л. Производительность оборудования 5-10м3/час.
Для более глубокой очистки от нефтепродуктов и взвешенных веществ используют флотаторы. Максимальная концентрация нефтепродуктов на флотаторе не должна превышать 50мг/л, после флотации содержание нефтепродуктов уменьшается в 8-10 раз.
Для более глубокой очистки от нефтепродуктов используют фильтры с зернистой загрузкой.
1. Определение количества образующего осадка, кг/сут.
,
где W1 - производительность моющего насоса, м3/час (3,7);
Т1 – продолжительность работы моющего насоса, час/сут (4);
С1 – концентрация взвешенных веществ поступающих в моечный раствор, г/м3 (128);
α – доля твёрдой фазы в осадке (0,4);
103 – коэффициент перевода в кг.
2. Определение объёма воды теряемого с осадком, м3/сут.
,
где (1 – α) - доля воды в осадке.
3. Определение количества смываемых нефтепродуктов поступающих в моечный раствор, г/м3. 
,
где Сн - концентрация нефтепродуктов поступающих в моечный раствор, г/м3 (105);
β – доля нефтепродуктов в смываемой смеси (0,6);
1-β - доля воды в смываемой смеси;
103 – коэффициент перевода в кг;
4. Определение объёма воды в смываемом нефтепродукте, кг/сут (дм3/сут).
5. Определение объёма воды от испарения (м3/сут) при вентиляционном отсосе паров из моечной машины.
,
где С2 – содержание водяных паровв вентиляционном отсосе, г/м3 (84);
Т2 – продолжительность работы вентилятора, час/сут (4);
W2 – производительность вентилятора, м3/ч (740);
106 – коэффициент перевода в м3/сут.
6. Определение объёма потерь воды от уноса моющего раствора, м3/сут.
где К1 – коэффициент (процента потери раствора от уноса и разбрызгивания), 0,4.
7. Определение солесодержания моющего раствора, используемого в обороте без продувки контура (П=0).
Солесодержание в контуре СХ определяется из уравнения (1). Значение Сх определяется при П = 0 и Qдоп = 10000 г/сут и для Сдоб = 300, 500 и 1000 г/м3 (соответствующая солесодержанию питьевой воды).
(1)
где У – потери воды от капельного уноса, м3/ сут (0,059);
ОС - потери воды с удалённым осадком, м3/ сут (0,003);
НП - потери воды с выделенными нефтепродуктами, кг/ сут (1,036);
И - потери воды от испарения, м3/ сут (0,249);
8. Объём продувки контура определяется из расчёта, что допустимое солесодержание моющего щелочного раствора используемого в обороте соответствует 7000 г/м3, а Qдоп - расчетное подкрепление раствора щелочью 10000 г/сут.
9. Объём подпитки контура определяется по уравнению (2).
Вывод: Солесодержание в контуре не соответствует солесодержанию питевой воды, поэтому необходима продувка и подпитка в общем объеме контура воды.