离子交换树脂采用无顶压逆流再生工艺的水力学问题

离子交换树脂采用无顶压逆流再生工艺的水力学问题探讨常熟市天旺水处理设备制造陆达年1、引言从上世纪70年代开始，离子交换树脂的顺流再生工艺逐步被逆流再生工艺所代替，对于提高离子交换器的出水品质，降低酸耗、碱耗，起到了十分巨大的作用。为了保证离子交换树脂有一个良好的再生效果，首要的条件是在再生的过程中，离子交换树脂不能“乱层”，因此人们就想出了空气顶压的工艺，空气流过压脂层时会产生一个阻力损失，这个向下的力能够有效地平衡逆流再生向上的力。逆流再生过程中，向上的力实际上就是流体向上流动时的阻力，这个力包括树脂层的阻力和中间排水装置的阻力。一般认为，向下的力就是树脂颗粒的重力（湿真密度）和水的浮力之差，（具体计算时，还要考虑树脂的湿视密度），以及压脂层产生的重力。从原则上说，只有向下的力大于向上的力，逆流再生工艺才能实现。2、树脂层的阻力2.1树脂层阻力的计算公式：树脂层的阻力计算公式：2.2水的粘度从树脂层的阻力计算公式看出，如果树脂层允许的阻力是一个定值，而公式中的一些边界条件不变，那么水的粘度和再生流速的乘积就是一个常数。当再生液的温度降低时，由于水的粘度上升，再生液的流速应该相应降低。再生液温度对再生流速的影响，其实质是再生液运动粘度的影响，为了研究的方便，我们把再生液粘度的影响，视为水的粘度的影响。因为再生液一般为酸、碱的稀溶液，用水的粘度数据，不会带来很大的误差。水在正常压力下,不同温度的粘度可以用下面的经验公式计算.纺ν水：运蔬动粘游度条cm柳2还/s拼ec炕t：男水温欺狸℃香表一浸向不同妖温度层下水剂的运剂动粘凳度和那再生被阻力伍（阻笋力计泥算的菜假定咱值如喂上所拳述）横温慨锄度您℃谊5取10授15华20骂25迁30仗35蓬40趟50叙运动瓜粘度具cm崭2昼/s愤ec级0.容01导52中0.挂01富31身0.圆01捷15妈0.淡01割01泡0.辟89现2奸0.尚00傲81坟0.岭00临74偿0.舞00傅66等0.巨00伤55断再生农阻力槽他m堂1.中27灵1.燃09弯0.习95闹0.摩84穗0.蔑74详0.盒67廊0.拥62搅0.霉55津0.震46饲如果素树脂块层的叨高度乘、树悼脂的冤平均垄颗粒壶直径术、逆多流再拥生的再流速师不变车，那融么由桶于水雨温的那改变击，会休引起便再生获液运极动粘育度的轿改变万，对语于地踩表水返，随绿着季惰节的展变化旋，温肌度的械变化从是很早大的惰，甚纸至可跃能会父达到迷30棉℃络，从粥表中秘看出疯，当泼水温浮从老5午℃唇变化耍到傲35泰℃伯时，肝水的苏运动甚粘度予几乎迫降低忽了一头半，搬也就章是说兆，在混同一宴个体赴系中颂，再奥生液彼的流棚动阻剃力降嘴低了予一半窗。换俊句话胶说，斤再生扑液的嗽温度轮比较季高时倘，允哲许采寒用比咬较高港的再灰生流陶速，躺而再抓生液匆的温还度比叉较低哥时，途则只未能采胃用比悄较低样的再茎生流寸速。乡3、饶中间碎排水救装置摇的阻条力（寄简称晴中排旧）路再生尼液除颂了要伙克服饭树脂窝层的去阻力政外，肠还要目克服兰中排之的阻亿力，玩我们避这里利研究照的中造排是基指目菊前市宰场上斩用的钻最多友的请采用厉筛管挖（内段衬多纠孔管部）鼠的鱼车刺型红中排拨装置挣。竖凯下面滨，我则们对疼中排圣在再逢生过支程中柱的阻误力进碎行分隔析：傲由于尝中排俩筛管郑巨大俘的流遇通面贼积，妹使得通通过使筛管锈缝隙鼻的流守速非坦常缓厌慢，见在筛兵管的鞭表面叹几乎舟没有获什么代阻力垫。宇3.陪1中钟排的些基本猾数据氧（旋以直辽径摊2.娱5m碗的交息换器缓中排肉为例师）然：愁交换狠器直孙径王m弟2.猪5理筛管罚外径竟m往m油42怖筛管馅总长抖m秀（0弄.5擦1＋哭0.庙75段＋0佩.9娃0＋践1.朋0＋尾1.昏05钻）茅×促4＝圈16深.8闻4磁表中梳为筛醒管有帆效流荷通长语度,肌共2怖0根墓支管营筛管翻总面汽积匹m弃2梨16短.8售4吃×欧3.项14药×夫0.换04煤2＝纷2.秀21壁筛管殖缝隙尚m苹m信0.而25帖面丝岂为1盼.5衡缝隙呈面积拣系数式0.蓬25铺/（饥1.肚5＋必0.掘25病）＝姜0.绝14舟3惨再生箭流量不m修3灯/h筒3.炸0吃×歉3.障14俱×焦(1碍.2鹿5)带2近=1急4.堡72栏假定注再生磁流速世为漫3.茂0m遍/h荐缝隙长流速悟m喂/s鲜ec殿14渐.7尾2/时（2雅.2方1缓×茎0.停14恢3让×罚36唉00求）＝尝0.静01略3沙衬管断小孔稻直径惨m馅m篇8产小孔炼个数挨12圣00搬小孔己总面艇积侵m倚2于0.报06忌小孔念流速妻m踩/s太ec笨0.议14绢m/况se愁c(骂假设胜一半瓜小孔燥流入什再生草液)蛇所以旦小孔辟流速本增加云一倍缸假设嫁再生卸流速为3.嫩0趣m/录h攀小孔拣阻力源计算内m走0.暂00痛26始阻力亲系数废2.码6俱3.绢2首筛混管内龙多孔季管的朵阻力醒小孔僵的流卷量和具小孔切的阻掘力有踏如下涂的关涝系：祸Q：卵小孔嘴流量桨μ师：流辣量系艺数歪A：相小孔兆面积误g：阶重力宅加速业度闻h：因小孔没阻力领损失居（小牙孔流抬入、铁流出敲视为漏相等势）追下面站是小次孔流袍量系导数表信：慌孔眼初直径乏与管南壁厚讽之比惕d磁/尾δ胖1.滥25遇1.厨5聪2.撕0宏3.虫0炎流量凡系数峰μ策0.若76陡0.客71寻0.瞒67钟0.字62留在本写案中荣，小参孔直鸭径巧与壁泛厚群之比盗为友8/告3＝烛2.减7旧，取缘流量席系数斯0.患62忘在本麦案中吨，由梳于小络孔流怪速（知流量墨）极筋小，辫因此糊在小趟孔中驼的流侵动阻钳力仅霜为男2.昼6豪mm右，即淡毫米主级阻渗力。抖3.持3亮筛管评的缝即隙阻尚力提当缝由隙面御积系同数为地0.白15恩时，叫阻力裕系数座为1逮14宣。这组时的少局部丘阻力乏计算斥如下诱：肢Δ泻P＝队11绿4短×瓦（0脊.0搅13饰）傍2觉/(肿2泥×腾9.弓8)极=让0.盼00榴1m岛3.勇4腐小蒜结烘即使遍考虑驶缝隙尼的堵柔塞系蓬数，掉考虑柏筛管杜只抹用宝半周括、甚俊至小誉于半阶周排固放废滑液的报事实经，商由于击流速拨极低晴，阻文力也纪仅仅想为毫帜米级得。采腥用筛兼管以验后，迁在中业排上玩产生孕的摩流动晃阻力类，与贡树脂洞层本夸身的田阻力舌相比瓜较，畏可以捏忽略猎不计欢。准末由拳于采萄用筛诵管作今为中买排的沫基本押元件捧，橡无顶候压逆令流再附生成盾为一长个被织大家宝普遍咏接受盖的工恋艺。稍筛管技的大提流通呈面积菜和高燥阻力处系数净是流也体流馋过这灵个元刷件时制产生碎小的割流动孩阻力袍和均沙匀配交水的杆有利英条件渔。安4、话离子盏交换续树脂灶在静挠态条法件下刃的水覆力学占分析梁离勇子交各换树同脂层老在静既态条劣件下缩有一韵个向翻下的救力，团这轰个力赌就是狂压脂络层的析重力狠，以杨及交督换焦树脂怎层的票重力竭和浮玻力之石差，谎研究鞭对象勺和假卖设淋表何二恳：兴采铸用0平01象x7百和2柏01绢x7芬树脂铜作为晚研究贫对象吴。（蛾采用参苏青娘树脂族数据兽）钢树脂认牌号站湿真俊密度拢g款/m厘l芦湿视蝶密度延g/贼ml隆00意1x牲7闪1.串25糖－1巾.2涝9缺0.促78排－0父.8版5安20警1x范7蠢1.晶06乖－1屠.1笔0毒0.到67还－0绕.7近3此绪假设忧压脂槽层高唐度为系：射20碑0m宏m桌腔离子殊交换随树脂吴层高蒙为：昨2.添0m问4.沙2驴慎压脂战层的侄重力，发表三跨：厚压脂困层的惕重力展：结（计寇算时务要考视虑树辫脂层白的孔耍隙率符）览阳树淋脂霜压脂卖层高陆度证cm茎20赶树脂洲湿真华密度捏胖g/疯cm货3白1.悬27拘每平终方厘搏米的辫力侧g/赴cm傅2载1.改27疫x（枝1－芽0.克36份）x雅20缓＝1厅6.驴3葡阴树医脂梳压脂雀层高古度锐cm向20践树脂投湿真茫密度倒峡g/筑cm杏3嫁1.仙08团每平纵方厘桐米的咏力楼g/幼cm挪2摩1.蓄08勾x（负1－灾0.曲35杂）x尽20种＝冻14燃.0练4.味3观答交换形层树吩脂的而重力货和浮坝力之牌差。寇（计额算时班要考徐虑树醉脂层僚的孔雁隙率放）服表宵四龄交箱换层退树脂剩的重辟力和推浮力万差管阳树茄脂脾交换验树脂盖层高深度闲cm俱20候0拥树脂可湿真镰密度脂捐g/械cm愧3赤1.葛27辉每平装方厘逢米的算力霜g/寨cm润2汗（1征.2辅7－徐1.伙0）耐x财（1原－0素.3纸6）疤x2四00翻＝3皇4.远6躺阴树浑脂楼交换匙树脂泛层高鸡度萝cm饥20羽0沾树脂糖湿真愿密度底踩g/饼cm腊3柄1.启08前每平鸟方厘测米的粪力庄g/剃cm题2恼（1抱.0更8－天1.炊0）临x（惰1－占0.票35嫁）x逆20货0＝糕10芝.4僻树脂找的孔售隙率职＝（横树脂宣湿真桥密度收－树累脂湿袋视密启度）蹲/树司脂湿赔真密羊度电取树膛脂湿连真密逗度和戒湿视论密度查的平堡均值店算出战阳树渐脂、语阴树缓脂的灶孔隙积率分跳别是烦：灿阳树清脂孔沫隙率宴＝（克1.勺27宣－0宗.8电15抗）/啦1.增27惠＝0冰.3僵6类阴树滋脂孔庄隙率移＝（枝1.封08谣－0稀.7核0）软/1陵.0份8＝谱0.省35悉4.雷4捡树脂奇层向铅下合信力洪表五流：树谱脂层己向下限的合窃力触压脂灵层向奋下作丘用力企交换具层向与下作身用力角向下屑合力零阳树引脂啦16川.3絮g/淡cm杀2钥34衔.6伐g辜/c破m艰2管50式.9型g地/c设m陪2蝶阴树哀脂蛾14州.0感g榜/c慰m朵2纯10蝴.4旬g丛/c邻m漂2苦24剃.4毛g/览cm半2存比较妥一下凝表汪一乘和表横五单的数旦据扶，向捐下的例力墨大约葛只相闭当于杨0.铺51案m和兰0.鸽24首m的蜘水头纱，俊常温敏工况集下，飞在抛3.算0m爪/h断的再也生流洋速下另，筹无论闹是阳仁离子愈交换旷树脂斤还是翼阴离秧子交顷换树直脂，则向下竿和向债上的蚕力限基本余上都停是旬不匹平配的燥，尤锅其是饺阴离洽子交纯换树零脂。刷可以云说，烦按常董理判跌断，垦无顶弄压再画生工预艺几组乎是尺无法故实现偏的胸。朽那么杜是什介么样肠的力锁，能启够维争持无求顶压旋逆流浇再生河的工邻况，阁即使艘在水洪温变括得很仿低的芒时候让，还孝能使销无顶央压逆真流再察生顺余利进叫行？谊掀我们抹不得浪不重污新认锻识中轿间排件水装芦置的器作用痰。壤5、疗在再机生工登况下怕，什中排余母管尘具有漂一定傅的真圈空值滥，这秩是无宋顶压轿再生施能够暮实现研的根韵本原晨因遣5.县1真截空值影的形非成机数理雅中排弄装置滑排放恨废液刃是通耐过中子排母功管和畅相应栗的体资外排收放管封道，法排到贤地沟氧，排炊放管姻道一用般垂衔直布翁置，阅其排展放高屋度包演括树尚脂层搅的高掘度、牛石英迷砂填枪层（独或孔姨板）痰的高四度、见交换业器下定封头苗离地组面的凝高度技、排援放管伸插入裁地沟裤的深痛度，章这一桃垂直寿高度纯大约奋有庭3.栽5m摩。面从中移排排刻放管杯的流纱入口展（1慰）爷，到情排放雹管进昌入地南沟处域的流推出口鸦（2广）惹，析在流私入口档（1芝）逗和排护放口慎（2哑）箭两个塑断面兆上，棋列出千伯努山利能之量方厉程：枯在上城式中倦，假祝定排四水管略是等怒径的搏。撇如果雄不考馋虑排雄放管杆的阻呈力损个失,泛那么鞋在排丹放管漫的流淹入口察大约顷会有睬一个丛小于衣3.誓5m贱水柱赛的真梁空值草。幻确定看这个辰真空芹值是厅困难狐的，克因为串在排垦放管太中，卵一定圾是气胆、水待混合夹物，浩值是报不确防定的敌。但成涌值记阀垂这个迷真空盯值对朴于实婚现无炭顶压严逆流于再生视起了证关键艘的作括用。睡5.社2卧实现夺无顶及压再罪生工扶艺的栋水力暴学分跪析恳树脂狡层的接阻力轿：ｈ亚1烂中排问装置延网套脑的阻爪力哄：纽ｈ铲2耀中排棉装置金管内翠的压即力修：ｐ付1霜树脂鉴层向举下的角合力请：按ｆ枯无顶程压逆睛流再瓶生可巾以实竟现的由数学尾模式虚应该历是：铜牧孟f械－（惊ｈ伏1棋＋ｈ抹2遭＋炼ｐ述1欺）＞位0曲顶厚f弦－ｐ即1怒＞ｈ谋1去＋ｈ荷2仇以前况老式悟的中浑排塑年料网廉套，稿由于旬ｈ造2授太大掏，导离致：庄f殖－ｐ皮1锤＜再＜归ｈ秃1币＋ｈ舟2水，塑这时肾再生暖水的菌水位掠就会循不断炸上升陵，超绩过压舞脂层搭，直朱到再地生液则的排肠放量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