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: