离子交换设备设计计算(有公式)
全自动软水器设计指导手册
（附设计公式）
目录
一、总述 (1)
1. 锅炉水处理监督管理规则 (1)
2. 离子交换树脂内部结构 (1)
3. 钠离子交换软化原理及特性: (2)
4. 水质分析测试内容 (2)
?PH值(Potential of Hydrogen) (2)
?总溶解固体(TDS --TOTAL DISSOLVED SOLIDS) (2)
?铁含量(IRON) (2)
?锰 (3)
?硬度值(HARDNESS) (3)
?碱度 (3)
?克分子(mol) (3)
?当量 (4)
?克当量 (4)
?硬度单位 (4)
?我国江河湖泊水质组成 (6)
二、全自动软水器 (6)
三、影响软水器交换容量的因素 (8)
1. 流速(gpm/ft，m/h) (8)
2. 水与树脂的接触时间：（gpm/ft3） (8)
3. 树脂层的高度 (9)
4. 进水含盐量 (10)
5. 温度 (12)
6. 再生剂质量(NaCl) (12)
7. 再生液流量 (13)
8. 再生液浓度 (14)
9. 再生剂用量 (15)
10. 树脂 (15)
四、自动软水器设计 (15)
1. 软水器设备应遵循的标准 (15)
2. 全自动软水器主要参数计算 (16)
1) 反洗流速的计算: (16)
2) 系统压降计算 (16)
3. 软水器设计计算步骤 (16)
计算示例 (18)
一、总述
1.锅炉水处理监督管理规则
第三条锅炉及水处理设备的设计、制造、检验、修理、改造的单位，锅炉及水处理药剂、树脂的生产单位，锅炉房设计单位，锅炉水质监测
单位、锅炉水处理技术服务单位及锅炉清洗单位必须认真执行本规
则。
第九条锅炉水处理是保证锅炉安全经济运行的重要措施，不应以化学清洗代替正常的水处理工作。
第十条生产锅炉水处理设备、药剂和树脂的单位，须取得省级以上(含省级)安全监察结构注册登记后，才能生产。
第十一条未经注册登记的锅炉水处理设备、药剂和树脂，不得生产、销售、安装和使用。
第十四条锅炉水处理设备出厂时，至少应提供下列资料:
1.水处理设备图样(总图、管道系统图等);
2.设计计算书;
3.产品质量证明书;
4.设备安装、使用说明书;
5.注册登记证书复印件。
第三十六条对违反本规则的单位和个人，有下列情况之一者，安全监察机构有权给予通报批评、限期改进，暂扣直至吊销资格(对持证的单位
和个人)的处理。
2.离子交换树脂内部结构
离子交换树脂的内部结构可以分为三个部分：
1)高分子骨架由交联的高分子聚合物组成，如交联的聚苯烯、聚丙烯酸等；
2)离子交换基团它连在高分子骨架上，带有可交换的离子(称为反离子)的
离子官能团[如-SO3Na、-COOH、-N(CH3)3Cl]等，或带有极性的非离子型官能团[如-N(CH3)2、-N(CH3)H等]；
3)孔它是在干态和湿态的离子交换树脂中都存在的高分子结构中的孔(凝
胶孔)和高分子结构之间的孔(毛细孔)。
离子交换树脂的内部结构如下图中的左图所示，离子交换基团的结构如下图的右图所示。
顺流再生：交换流速20-30m/h，反洗流速12~15m/h，吸盐流速4-6m/h（逆1.4-2m/h）
3.钠离子交换软化原理及特性:
钠离子交换软化处理的原理是：
原水通过钠型阳离子交换树脂，使水中的硬度成份Ca2+、Mg2+与树脂中的Na+相交换从而吸附水中的Ca2+、Mg2+使水得到软化。
如以Raa代表钠型树脂，其交换、再生过程如下：
2RNa+Ca2+=R2Ca+2Na+R 2Ca+2NaCl =2RNa+CaCl2除去水中的硬度，碱度不变，TDS变化不大，氯根有所增加
4.水质分析测试内容
主要包括: PH，TDS，总硬度和铁含量及类型
?PH值(Potential of Hydrogen)
PH是氢离子浓度的负对数，表示溶液是酸性还是碱性。PH以0到14的尺标度量，以7.0为中点或中和点。
PH值尺标
的酸性是PH7.0的1000倍;反之，PH10.0的碱性是PH7.0的1000倍。
?总溶解固体(TDS --TOTAL DISSOLVED SOLIDS)
溶解于水中的所有矿物质总体称作总溶解固体(TDS)。TDS可通过加各种阳离子或各种阴离子求得(阳离子和阴离子配对数)。
例如:
钙=21GPG(359.1mg/l) 氯=16GPG(237.6mg/l)
镁=9GPG(153.9mg/l) 硫酸根=4GPG(68.4mg/l)
钠=13GPG(222.3mg/l) 碳酸根=23GPG(393.3mg/l)
总阳离子=43GPG(735.3mg/l) 总阴离子=43GPG(735.3mg/l)
总溶解固体(TDS)=43GPG(735.3mg/l)
注意：TDS，总阳离子数和总阴离子数必须相等。
溶解固体总量的90%以上是以下六种矿物质：
阳离子：Ca2+，Mg2+，Na+阴离子：Cl-，SO42-，CO3-
注：Ca2+和Mg2+是两种硬性矿物质的主要离子。GPG---格令/ 加仑
?铁含量(IRON)
铁约占地壳的5%，也是最常见的水问题之一。
当铁暴露于空气、氯气中或受热时，从相对无害的二价状态转变到令人讨厌的三价状态：FeO+2H2CO3→Fe(HCO3)2+H2O
4Fe(HCO3)2+O2+2H2O →4Fe(OH)3+8CO2
当铁与某些嗜铁细菌一起存在时，问题变得更为严重，细菌消耗铁以维持生命，最终死亡，留下淤渣可堵塞水管和阀门。
三种主要嗜铁细菌：Gallionella (盖氏铁柄杆菌属)
Crenothrix (铁细菌属)
Leptothrix (汗毛菌属)
锰是一种稀有的金属，它的化学、物理性能均与铁非常相似。锰通过与铁类似的反应进入水中，并以类似的方式被氧化：
MnO + 2H2CO3 →Mn(HCO3)2 + H2O
Mn2++O2 + 2H2O →2MnO2 + 4H+
二氧化锰(MnO2)在低达0.05 PPM(0.05mg/L)的水平上就会引起黑色污污。情况既然如此，可以想象2PPM(2mg/L)的浓度将会怎样。
?硬度值(HARDNESS)
1) 水在大气中凝聚，溶解空气中的二氧化碳，形成弱酸
H2O+CO2→H2CO3
2)该酸随雨落地，流过土壤到达岩床，溶解石灰、中和，同时变硬
H2CO3+CaCO3→Ca(HCO3)2H2+MgCO3→Mg(HCO3)2
3) 钙，镁形成硬性水垢
CaCl2氯化钙
MgCl2氯化镁
CaSO4硫酸钙
MgSO4硫酸镁
4) 硬性物质引起的问题是多重的，最常见的是硬垢，反应水“硬化”现
象的方程式如下：
Ca(HCO3)232O+CO2
?碱度
水的碱度是指水中能够接受[H+]离子与强酸进行中和反应的物质含量。
碱度是表示水中CO32-，HCO3-，OH-及其它一些弱酸盐类的总和。
在水中碳酸氢盐与氢氧化物不能同时存在：
HCO3-+OH-=CO32-+H2O
因此，水中的碱度以五种形式存在:
1)HCO3-2)CO32-
3)OH-4)HCO3-+CO32-5)CO32-+OH-
碱度对锅炉运行影响
碱度对锅炉的腐蚀，主要是苛性脆化腐蚀，是由水中NaOH造成。苛性脆化腐蚀会使金属晶粒间发生裂纹。其后果轻者使锅炉不能使用，重者发生锅炉爆炸，造成严重后果。
NaHCO3→NaOH + CO2
Na2CO3 + H2O → 2NaOH + CO2
?克分子(mol)
定义：一定重量的物质，在数值上等于他的分子量，单位用克表示.这个量就称为一个克分子。如水的分子量为18，而18克水就是1克分子水。
１克分子的水含有的分子数为：6.02X1023
国际上规定：物质体系所包含的结构粒子(如原子、分子、离子、电子、光子等)数目与12克碳(C12)中的原子数目相等，则这体系的量为摩尔，符号mol。
定义：当量表示元素相互化合时它们之间的重量关系。各种元素相互化合时，其重量比等于他们的当量比。
元素的当量＝原子量/化合价
化合物的当量＝化合物的分子量/正(或负)价总数
如: 钙的当量=原子量/化合价
=40.078/2=20.039
?克当量
定义：一定量的物质在数值上等于它的当量，单位以克表示，这个量就称为该物质的1 个克当量。
如：钙的当量为20.039，而20.039克的钙就等于1克当量
?硬度单位
1升水中含有的钙、镁离子的总毫克分子数(mmol/L)。
1升水中含有的钙、镁离子的总毫克当量数(meq/L)。
1升水中含有的1/2钙、1/2镁离子的总毫克分子数。
即：以氢离子为基本单位的物质的量浓度(氢摩尔浓度)
(在数值上?钙、?镁离子的总毫克分子数等于钙、镁离子的总毫克当量数)
以CaCO3摩尔质量来表示的1升水中含有钙、镁离子的摩尔总数。表示方法为ppm(以CaCO3计)
如: CaCO3的分子量为100其可接受或提供1mol[H+]的摩尔质量为50。
硬度为2[H+]mmol/L浓度，可表示为2×50=100ppm(以CaCO3计) 例：水质分析结果为Ca2+=42.4mg/L，Mg2+=25.5mg/L
用上面４种方试表示其硬度
(1)42.4/40.07+25.5/24.3=1.058+1.049=2.107mmol/L
(2)42.4/20.03+25.5/12.15=4.22meq/L
(3)4.22mmol/L(?Ca2+ ?Mg2+)
(4)4.22×50=211ppm(以CaCO3计)
1升水中含有的钙、镁离子总量等于17.1ppm(以CaCO3计）定义为一个格令/加仑(gr/gallon)。
Cv 和 Kv是什么?
?Cv 是温度为60华氏度时, 流体通过一阀门时压力损失1 psi状态下的流量(单位为gpm ). ?Kv 是温度为20摄氏度时, 流体通过一阀门时压力损失1 Bar状态下的流量(单位为m3/hr ).
?以上系数所涵盖的系统不受气蚀的影响.
?数据来源为: 在实验室状态下, 在不同的流量情况下进行多次实验获得,同时记录下不同流量下的压力损失.
? Cv和Kv的相互转换: Cv = 1.16 Kv Kv = 0.853 Cv
? 主要用作计算阀门在不同流量状态下的压力损失.
DP =
2
??
? ??Cv gpm (单位psi)
DP =2
3m ????
?
??Kv hr (单位为Bar) ? Cv =
DP
gpm
Kv =
DP
hr m 3
? 事例 1: 一阀门 Cv = 6.5 ,压力损失为1 psi 时的流量为 6.5 gpm. 当流量为25 gpm 时,压力损失为: DP = (25/6.5)2 = 14.8 psi
? 事例2: 两软水器在流量为15 gpm 时,将产生的压力损失为 3 psi. 计算流量为25 gpm 时的压差DP 为多少?
? Syst. Cv = (gpm/√DP) = (15/√3) = (15/1.732) = 8.66 ? At 25 gpm, DP = (gpm/Cv)2 = (25/8.66)2 = 8.3 psi
工作能力的表达: 10 吨 软化器意思: 一软化器的产水量为10 m3/hr = 10 x (4.4) = 44 gpm 线性流速的表达: 10 gpm/ft2 (x) 2.33 = 23.3 m/h ,中国采用的线性流速为 20 到 30 m/h (4.3 to 8.6 gpm/ft2)
体积流速的表达: 7.481 gpm/ft3 = 1 BV/min 加盐量: 15 lbs/ft3 (x) 16 = 240 grams/liter of resin 树脂量: 1 ft3 (x) 28.3 = 28.3 liters of resin 树脂的交换能力: 30 Kgr/ft3 (x) 2.29 = 68.7 grams CaCO3/liter of resin 总硬度: 171 ppm = 171 mg/l = 171 grams/m3 = 10 grains/gallon
在中国锅炉锅炉给水应用中,可以接受的硬度泄露: 0.03 Meq/l 或 0.03 Meq/l (x) 50 = 1.5 mg/l(以CaCO 3计)
水压: 30 psig (x) 0.00689 = 0.207 Mega Pascals
事例: TH = 100 mg/l, 去除的硬度容量 = 68.7 grams = 68700 mg 软水量 = (68700 mg)/(100 mg/l) = 687 L 或 (68.7 g)/(100 g/ m3) = 0.687 m3
?NaCl ?日晒盐 48 - 50% void volume 69 lbs/cu.ft. ?矿盐 41% void volume 76 lbs/cu.ft.
?Rust Rem. Pellets 48 - 52% void volume 70 lbs/cu.ft. ?NaCl 和 KCl 数据 (At 20oC or 68oF) ?1 加仑水溶解盐量 : 3 lbs. of NaCl ?I 加仑 NaCl 饱和溶液中 : 2.6 lbs. of NaCl ?1 加仑水的溶解盐量 : 2.8 lbs. Of KCl ?1加仑KCl 饱和溶液中 :2.5 lbs. of KCl
某些淡水湖泊、水库水质组成
2+18.9
2+ 1.83
+K+17.9
某些地下水水质组成
二、全自动软水器
全自动软水器就是将软水器运行及再生的每一个步骤实现自动控制，并采用时间，流量或感应器等方式来启动再生。通常一个全自动软水器的循环过程由下列具体步骤组成。
1.运行
原水在一定的压力，流量下，流经装有离子交换树脂的容器（软水器）树脂中所含的可交换离子Na++，与水中的阳离子（Ca++，Mg++，Fe++，…等）进行离子交换，使容器出水的Ca++，Mg++含量达到我们的要求。我们把一个软水器所具有的离子交换的能力以工作交换容量表示，其单位可用（moI，eq，ppm，us grains等表示）
2.反洗
树脂失效后，在进行再生之前先用水自下而上的进行反洗，反洗的目的有两个，一是通过反洗，使运行中压紧的树脂层松动，有利于树脂肪颗粒与再生液充分接触，二是清除运行时在树脂表层积累的悬浮物及树脂表面的悬浮物同时一些碎树脂颗粒也可随着反洗水排出，这样，交换器的水流阻力不会越来越大，为了保证反洗时完整树脂不被冲走，在设计软水器时，应在树脂层上留有一定的反洗空间，反洗强度越大要求的反洗空间就越大，通常设计选用50%的树脂层高度作为反洗膨胀高度。它适应的反洗流速为12m/h(5gpm/ft2)(进水温度为10摄氏度)反洗的好坏直接影响再生效果(图-1)。
3.再生
再生液在一定浓度，流量下流经失效的树脂层，将树脂还原再生，使其恢复原有的交换能力（影响再生效果的因素，再后面会专门阐述）
4.置换
在再生液进完后，交换器膨胀空间及树脂层中还有尚未参与再生交换的盐液，为了充分利用这部分盐液，采用小于或相当与再生液流速的清水进行清洗，目的是不使清水与再生液混合。一般清洗水量为树脂体积的0.5-1倍。
5.正洗
目的是清除脂层中残留的再生废液，通常以正常运行流速清洗至出水合格为止。
6.盐箱补水
向盐箱注入溶解再生所需盐耗量的水。通常即1m3水溶解360kg盐（1加仑水溶解3磅盐，浓度为26.4%）。
为了保证盐箱中的盐液浓度能达到饱和，首先应保证溶解时间不小于6小时，其次是必须保持盐液箱中，盐平面始终高于水平面。通俗的讲，盐液箱要做到见盐不见水。
三、 影响软水器交换容量的因素
1. 流速(gpm/ft ，m/h)
通常流速越大离子交换所需要的工作层越大，树脂有效利用率会下降，但设备产水能力会提高。反之流速越小所需的工作层越少，树脂利用率增加，但设备产水能力下降。过小的流速会造成原水只与树脂表面离子进行交换，水不能进入树脂内部。树脂表面通常仅提供20%的交换容量。树脂里面能提供80%交换容量。合理的交换流速对提高设备产水能力及交换能力是非常重要的，一般建议运行流速控制在（中国20-30m/h ，美国4-10pm/ft2）小型装置可适当提高（图-2）。
2. 水与树脂的接触时间：（gpm/ft3）
水与树脂的接触时间越长，交换越充分，但相对单位树脂的产水能力下降，接触的时间越短，交换越充分，单位树脂的交换能力下降，而单位树脂的产水能力提高。因此合理的接粗时间对于软化器的经济运行非常重要。一般建议 1.0-5.0gpm/ft3树脂或8-4bv/h 。（每小时流量为树脂装载量的八至四十倍）（图-3）
3.树脂层的高度
树脂层越低，因流速对其交换能力的影响就越大，当树脂层高度达到30英尺（762mm）时，树脂层高度造成的流速对其交换能力的影响可降到比较低的程度。因此一般建议树脂层高度大于30英尺（762mm）（图-4）
4.进水含盐量
进水含盐量的高低直接影响出水的品质，而进水含盐量中K，Na的总含量对出水品质的影响非常大。
例：当原水含盐量为500PPM，其中Na+K为零，硬度为10mol/m3，如果我们再生用151b/ft3(240g/L)出水质量可达到近乎0.00。
当原水含盐量为500PPM而Na+K为250PPM，硬度为5mol/L接近0.04mmol/L(超过了国家低压蒸汽锅炉进水要求)若要出水达到0.03mmol/L以下，必须使用(181b/ft3，290g/L) ( 图-4-1)
5.温度
水温增加能同时加快内扩散，提高交换能力，无论是运行或再生，适当地提高水温对软水器是有益的。
6.再生剂质量(NaCl)
再生剂存度越高，树脂的再生度越高，出水的离子泄露量越少，因此提高再生剂纯度及运用软化水溶盐可提高再生度。(图-5)
通常再生液流量越小获得的再生效果越好。但过低的再生液流量会使再生时间过长，易使再生剂绕过树脂表面再生。因此一般要求再生液流量在0.25-0.9gpm/ft3(或顺洗流量4-6m/h，逆流再生2-3m/h)(图-6)
根据离子平衡原理，再生液浓度提高，可以使树脂的交换能力提高，但再生剂用量一定的条件下，再生液浓度过高，会缩短再生液与树脂的接触时间，饿、从而降低了再生效果.一般盐液浓度控制在10%左右为宜.
(图-7)
树脂的交换在再生理论上是按等当量进行即1mol 的再生剂可恢复 一个1mol 的交换容量，(即使用58.43的NaCl).但实际上再生剂的耗量 要比理论值大得多.实验证明再生剂用量越多，获得的树脂工作交换容量越大。出水质量越好。但随着再生剂用量的不断增加，工作交换容量的提高会越来越少。经济性会不断下降。因此再生耗盐，应根据不同的原水水质，再保证一定的交换能力及水质条件下，尽可能选用比较经济合理的耗盐量。在美国通用低压锅炉的软水器，采用240g/l 盐再生1升树脂。
10.树脂
不同的树脂所提供的交换能力是不一样的。通常锅炉用软水器要求使用的树脂其交联度不应低于7
四、 自动软水器设计
1. 软水器设备应遵循的标准
行 滤速 反洗
流速 3-6
2.全自动软水器主要参数计算
1)反洗流速的计算:
通过反洗流量控制器来实现对反洗流速的控制，有多种规格的反洗流量器可供选用，能最大限度地满足用户的设计要求.
反洗流速的计算：
反洗流量=罐体面积×单位面积反洗流量
例如:现有一台钠离子交换器直径为1000mm(39.7英寸)，确定其反洗流量。
设：单位面积反洗流量为 5gpm/ft2
反洗流量=丄/4(39.37/12)2×5=42.24gpm(1英尺=12英寸) 查：反洗流量参数图表得取用：45gpm的流量孔板
校对反洗流速=13m/h
标准流量孔板规格表
2)系统压降计算
全自动软水器压力降有以下几部分组成：控制阀压降、树脂层压降，布水器压降。
控制阀压降:（运行流量度gpm/Cv）2
树脂层压降:查树脂公司提供的压降计算图表。
布水器压降:查布水器公司提供的压降计算表。
3.软水器设计计算步骤
第一步收集原始参数
水源资料：江河水、湖泊水、海水、城市自来水、地下水。
水质资料：钙、镁铁、钾、钠、碳酸根、重碳酸根、氯、氯器、氧、悬浮物、有机物等。
软水用途：锅炉、反渗透、工业用水、生活用水。
出水水质：出水硬度要求。
出水水量：每小时最大出水量、一天总出水量、一天连续运行时间。
工作环境：进水温度、进水压力、后置设备、场地面积。
第二步确定系统方案
启动再生的方式：时间型、流量型。
时间型：适用于是产水量较小（一般2t/h以下）且一天运行时间小于12时。选用时间型其软水器交换能力应按一天的总出水量来计算。
流动型：适用于各种不同的运行工况，且比时间型省盐、省水。
选用流动型其软水器交换能力应至少满足六小时的出水要求。
确定再生盐耗及树脂装载量
根据原水水质及出水要求查树脂资料来确定再生盐耗。
根据再生盐耗来确定树脂交换能力。
确定交换罐数量
氨吹脱塔计算
氨吹脱塔计算 高浓度氨氮废水来源甚广且排放量大。如化肥、焦化、石化、制药、食品、垃圾填埋场等均产生大量高浓度氨氮废水。大量氨氮废水排入水体不仅引起水体富营养化、造成水体黑臭，而且将增加给水处理的难度和成本，甚至对人群及生物产生毒害作用[1]。氨氮废水对环境的影响已引起环保领域和全球范围的重视，近20 年来，国内外对氨氮废水处理方面开展了较多的研究。其研究范围涉及生物法、物化法的各种处理工艺，如生物方法有硝化及藻类养殖；物理方法有反渗透、蒸馏、土壤灌溉；化学法有离子交换法、氨吹脱、化学沉淀法、折点氯化、电化学处理、催化裂解等。新的技术不断出现，在处理氨氮废水的应用方面展现出诱人的前景。本文侧重介绍吹脱法处理高浓度氨氮废水的技术特点及研究应用。 1 吹脱技术 吹脱法用于脱除水中氨氮，即将气体通入水中，使气液相互充分接触，使水中溶解的游离氨穿过气液界面，向气相转移，从而达到脱除氨氮的目的。常用空气作载体（若用水蒸气作载体则称汽提）。 水中的氨氮，大多以氨离子（NH4+）和游离氨（NH3）保持平衡的状态而存在。其平衡关系式如下： NH4++OH- NH3+H2O （1） NH3+H2O→NH4++OH－ 氨与氨离子之间的百分分配率可用下式进行计算： Ka=Kw /Kb=（CNH3?CH+）/CNH4+ （2） 式中：Ka———氨离子的电离常数； Kw———水的电离常数； Kb———氨水的电离常数； C———物质浓度。 式（1）受pH 值的影响，当pH值高时，平衡向右移动，游离氨的比例较大，当pH 值为11 左右时，游离氨大致占（氨态氮，杨）90％。 由式（2）可以看出，pH 值是影响游离氨在水中百分率的主要因素之一。另外，温度也会影响反应式（1）的平衡，温度升高，平衡向右移动。表1 列出了不同条件下氨氮的离解率的计算值。表中数据表明，当pH值大于10 时，离解率在80%以上，当pH 值达11时，离解率高达98%且受温度的影响甚微。 表1 不同pH、温度下氨氮的离解率% pH 20℃30℃35℃ 9.0 25 50 58 9.5 60 80 83 10.0 80 90 93 11.0 98 98 98 氨吹脱一般采用吹脱池和吹脱塔2 类设备，但吹脱池占地面积大，而且易造成二次污染，所以氨气的吹脱常采用塔式设备。 吹脱塔常采用逆流操作，塔内装有一定高度的填料，以增加气—液传质面积从而有利于氨气从废水中解吸。常用填料有拉西环、聚丙烯鲍尔环、聚丙烯多面空心球等。废水被提升到填料塔的塔顶，并分布到填料的整个表面，通过填料往下流，与气体逆向流动，空气中氨的分压随氨的去除程度增加而增加，随气液比增加而减少。 2 影响因素及液气比的确定 影响游离氨在水中分布的pH 值、温度等因素都会影响吹脱效率。另外气液比、喷淋密度等操作条件也是影响吹脱效率的主要因素。下面以逆流塔为例分析液气比的确定及其影
软化器设计计算书
目录 一、总述 (1) 1. 锅炉水处理监督管理规则 (1) 2. 离子交换树脂内部结构 (1) 3. 钠离子交换软化原理及特性: (2) 4. 水质分析测试内容 (2) ?PH值(Potential of Hydrogen) (2) ?总溶解固体(TDS --TOTAL DISSOLVED SOLIDS) (2) ?铁含量(IRON) (2) ?锰........................................................ ?硬度值(HARDNESS) (3) ?碱度 (3) ?克分子(mol) (3) ?当量 (4) ?克当量 (4) ?硬度单位 (4) ?我国江河湖泊水质组成 (7) 二、全自动软水器 (7) 三、影响软水器交换容量的因素 (9) 1. 流速(gpm/ft，m/h) (9) 2. 水与树脂的接触时间：（gpm/ft3） (9) 3. 树脂层的高度 (10) 4. 进水含盐量 (11) 5. 温度 (13) 6. 再生剂质量(NaCl) (13) 7. 再生液流量 (14) 8. 再生液浓度 (15) 9. 再生剂用量 (16) 10. 树脂 (16) 四、自动软水器设计 (16) 1. 软水器设备应遵循的标准 (16) 2. 全自动软水器主要参数计算 (17) 1) 反洗流速的计算: (17) 2) 系统压降计算 (17) 3. 软水器设计计算步骤 (17) 计算示例 (19)
一、总述 1.锅炉水处理监督管理规则 第三条锅炉及水处理设备的设计、制造、检验、修理、改造的单位，锅炉及水处理药剂、树脂的生产单位，锅炉房设计单位，锅炉水质监测 单位、锅炉水处理技术服务单位及锅炉清洗单位必须认真执行本规 则。 第九条锅炉水处理是保证锅炉安全经济运行的重要措施，不应以化学清洗代替正常的水处理工作。 第十条生产锅炉水处理设备、药剂和树脂的单位，须取得省级以上(含省级)安全监察结构注册登记后，才能生产。 第十一条未经注册登记的锅炉水处理设备、药剂和树脂，不得生产、销售、安装和使用。 第十四条锅炉水处理设备出厂时，至少应提供下列资料: 1.水处理设备图样(总图、管道系统图等); 2.设计计算书; 3.产品质量证明书; 4.设备安装、使用说明书; 5.注册登记证书复印件。 第三十六条对违反本规则的单位和个人，有下列情况之一者，安全监察机构有权给予通报批评、限期改进，暂扣直至吊销资格(对持证的单位 和个人)的处理。 2.离子交换树脂内部结构 离子交换树脂的内部结构可以分为三个部分： 1)高分子骨架由交联的高分子聚合物组成，如交联的聚苯烯、聚丙烯酸等； 2)离子交换基团它连在高分子骨架上，带有可交换的离子(称为反离子) 的离子官能团[如-SO 3Na、-COOH、-N(CH 3 ) 3 Cl]等，或带有极性的非离子型 官能团[如-N(CH 3)2、-N(CH 3 )H等]； 3)孔它是在干态和湿态的离子交换树脂中都存在的高分子结构中的孔(凝 胶孔)和高分子结构之间的孔(毛细孔)。 离子交换树脂的内部结构如下图中的左图所示，离子交换基团的结构如下图的右图所示。 顺流再生：交换流速20-30m/h，反洗流速12~15m/h，吸盐流速4-6m/h（逆1.4-2m/h）
机械设计基础公式计算例题
一、计算图所示振动式输送机的自由度。 解：原动构件1绕A 轴转动、通过相互铰接的运动构件2、3、4带动滑块5作往复直线移动。构件2、3和4在C 处构成复合铰链。此机构共有5个运动构件、6个转动副、1个移动副，即n ＝5，l p ＝7，h p ＝0。则该机构的自由度为 3-2） 3-3） 同理，当设a ＞d 时，亦可得出 得c d ≤b d ≤a d ≤ 分析以上诸式，即可得出铰链四杆机构有曲柄的条件为：
（1）连架杆和机架中必有一杆是最短杆。 （2）最短杆与最长杆长度之和不大于其他两杆长度之和。 上述两个条件必须同时满足，否则机构中便不可能存在曲柄，因而只能是双摇杆机构。 通常可用以下方法来判别铰链四杆机构的基本类型： 四、从动件位移s与凸轮转角?之间的关系可用图表示，它称为位移曲线(也称? S曲线) -位移曲线直观地表示了从动件的位移变化规律，它是凸轮轮廓设计的依据 凸轮与从动件的运动关系 五、凸轮等速运动规律
???? ? ?? ?? == ====00 0dt dv a h S h v v ? ?ω?常数从动件等速运动的运动参数表达式为 等速运动规律运动曲线 等速运动位移曲线的修正 ，两轮的中心距α=630mm ，主动带轮转速1n 1 450 r/min ，能传递的最大功率P=10kW 。试求：V 带中各应力，并画出各应力1σ、σ2、σb1、σb2及σc 的分布图。 附：V 带的弹性模量E=130~200MPa ；V 带的质量q=0.8kg/m ；带与带轮间的当量摩擦系数fv=0.51；B 型带的截面积A=138mm2；B 型带的高度h=10.5mm 。
树脂塔设计计算
树脂塔设计计算 一、树脂用量的计算： 1. 罐体直径的确定 D=（4A/π）1/2 A=Q/v 式中： D——罐体直径，m； A——罐体截面面积，m2； Q——处理水量，m3/h； v——过流速度，一般取值：钠型树脂20-30m/h，磺化煤10-20m/h，混床40-60m/h； 2. 树脂装填量计算 V=1.2×1000QTc/(q/2) 式中： V——树脂装填体积，L； 1.2——安全系数 Q——处理水量，m3/h； T——树脂塔再生周期，h； c——需去除的硬度，mmol/L； q——树脂工作交换容量※，mmol/L； 3. 树脂填装高度计算 H=4V/(1000πD2) 式中： H——树脂装填高度，m； 二、再生剂耗量计算： 1. 再生水耗量 a 反洗用水量： V f=v f·T f·πD2/240 式中： V f——反洗用水量，m3； v f——反洗流速，m/h，阳离子交换树脂为10-15m/h，阴离子交换树脂为8-10m/h； T f——反洗时间，min，通常为20-30min； b 置换用水量： V H=v H·T H·πD2/240 式中： V H——置换用水量，m3； V H——置换流速，m/h，一般＜5m/h； T H——置换时间，min，通常为20-30min； c 正洗水量： V Z=a·V 式中： V Z——正洗用水量，m3；
a ——正洗水耗，m3/ m3树脂，正洗流速一般为10-15m/h，正洗时间为5-15min； ※计算过程中需注意单位的统一。由于离子交换树脂自身所能交换的离子(Na+、H+、O H-)化合价通常为一价，而处理水中需要被交换的离子(Ca2+、Mg2+)通常为二价，即两个树脂单元方能交换掉一个二价离子。此处按照需要被交换的离子为二价离子计，这是在计算过程中需注意的地方。
离子交换设计计算书(有公式)
全自动软水器设计指导手册 （附设计公式）
目录 一、总述 0 1. 锅炉水处理监督管理规则 0 2. 离子交换树脂部结构 0 3. 钠离子交换软化原理及特性: (1) 4. 水质分析测试容 (1) ?PH值(Potential of Hydrogen) (1) ?总溶解固体(TDS --TOTAL DISSOLVED SOLIDS) (1) ?铁含量(IRON) (1) ?锰 (2) ?硬度值(HARDNESS) (2) ?碱度 (2) ?克分子(mol) (2) ?当量 (3) ?克当量 (3) ?硬度单位 (3) ?我国江河湖泊水质组成 (5) 二、全自动软水器 (5) 三、影响软水器交换容量的因素 (7) 1. 流速(gpm/ft，m/h) (7) 2. 水与树脂的接触时间：（gpm/ft3） (7) 3. 树脂层的高度 (8) 4. 进水含盐量 (9) 5. 温度 (11) 6. 再生剂质量(NaCl) (11) 7. 再生液流量 (12) 8. 再生液浓度 (13) 9. 再生剂用量 (14) 10. 树脂 (14) 四、自动软水器设计 (14) 1. 软水器设备应遵循的标准 (14) 2. 全自动软水器主要参数计算 (15) 1) 反洗流速的计算: (15) 2) 系统压降计算 (15) 3. 软水器设计计算步骤 (15) 计算示例 (17)
一、总述 1.锅炉水处理监督管理规则 第三条锅炉及水处理设备的设计、制造、检验、修理、改造的单位，锅炉及水处理药剂、树脂的生产单位，锅炉房设计单位，锅炉水质监测 单位、锅炉水处理技术服务单位及锅炉清洗单位必须认真执行本规 则。 第九条锅炉水处理是保证锅炉安全经济运行的重要措施，不应以化学清洗代替正常的水处理工作。 第十条生产锅炉水处理设备、药剂和树脂的单位，须取得省级以上(含省级)安全监察结构注册登记后，才能生产。 第十一条未经注册登记的锅炉水处理设备、药剂和树脂，不得生产、销售、安装和使用。 第十四条锅炉水处理设备出厂时，至少应提供下列资料: 1.水处理设备图样(总图、管道系统图等); 2.设计计算书; 3.产品质量证明书; 4.设备安装、使用说明书; 5.注册登记证书复印件。 第三十六条对违反本规则的单位和个人，有下列情况之一者，安全监察机构有权给予通报批评、限期改进，暂扣直至吊销资格(对持证的单位 和个人)的处理。 2.离子交换树脂部结构 离子交换树脂的部结构可以分为三个部分： 1)高分子骨架由交联的高分子聚合物组成，如交联的聚苯烯、聚丙烯酸等； 2)离子交换基团它连在高分子骨架上，带有可交换的离子(称为反离子)的 离子官能团[如-SO3Na、-COOH、-N(CH3)3Cl]等，或带有极性的非离子型官能团[如-N(CH3)2、-N(CH3)H等]； 3)孔它是在干态和湿态的离子交换树脂中都存在的高分子结构中的孔(凝 胶孔)和高分子结构之间的孔(毛细孔)。 离子交换树脂的部结构如下图中的左图所示，离子交换基团的结构如下图的右图所示。 顺流再生：交换流速20-30m/h，反洗流速12~15m/h，吸盐流速4-6m/h（逆1.4-2m/h）
离子交换树脂和设备设计
离子交换树脂及装置设计详解 1、离于交换剂 1.1离子交换剂的种类 离子交换剂是实现交换功能的最基本物质。离子交换剂根据其材料可分为无机离子交换剂和有机离子交换剂，又可分为天然离子交换剂和人工合成离子交换剂等。天然离子剂如粘土、沸石、褐煤等。人工合成离子交换树脂有凝胶树脂、大孔树脂、吸附树脂、氧化还原树脂、螯合树脂等。其交换能力又可分为强碱性、弱碱性、强酸性、弱酸性等多种类型。 1.2离子交换树脂的基本特性罗门哈斯树脂,陶氏树脂 依其功能用途不同、原料性能不同，所制的树脂特性也不相同。常用的凝胶树脂的主要特性简介如下。 1.2.1.树脂的外观与粒度 凝胶型阳树脂为半透明的棕色或淡黄色的小球，阴树脂颜色略深。树脂粒度和均一度影响树脂的性能，粒度越小表面积就越大;但粒度过细不仅增大液体在树脂层内的阻力，而且也会影响树脂的机械程度，降低使用寿命。通常树脂小球直径为0.2-0.8mm。 2.树脂的密度 树脂密度分为干密度和湿密度。干密度是在温度115℃真空干燥后的密度。湿密度又分湿真密度和湿视密度 2.1湿真密度是树脂在水中充分膨胀后的质量与自身所占体积(不含树脂颗粒之的空隙)之比值(g/cm3)。不同类型树脂，湿真密度不同。即使同一类型的阳树脂或阴树脂，由于所含交换离子种类不同，湿真密度大小也不相同。 2.2湿视密度湿视密度又称堆积密度，是指树脂在水中充分溶胀后，单位体积树脂所具有的质量。湿视密度可用来计算离子交换柱内填充树脂的所需量。 3.树脂的交联度 树脂的骨架是靠交联剂连接在一起的。交联度是指交联剂所占有的份数，一般用交联剂占单体质量百分数来表示。例如，聚苯乙烯树脂用二乙烯苯作交联剂，其用量占单体总料量的8%时，则这种树脂的交联度为8%。 交联度直接影响树脂的性能。交联度越高，树脂的机械强度就越大，对离子的选择性越强，但离子的交换速度就越慢。这是因为交联度高，表明树脂的结构紧密，孔隙率低，同时树脂在水中溶胀率也低，因而水中的离子在树脂内扩散速度小，影响了离子间的交换能力。 4、树脂的稳定性
机械设计转动惯量计算公式-参考模板
1. 圆柱体转动惯量(齿轮、联轴节、丝杠、轴的转动惯量) 8 2 MD J = 对于钢材：3 410 32-??=g L rD J π ) (1078.0264s cm kgf L D ???-M-圆柱体质量(kg)； D-圆柱体直径(cm)； L-圆柱体长度或厚度(cm)； r-材料比重(gf /cm 3)。 2. 丝杠折算到马达轴上的转动惯量： 2i Js J = (kgf·cm·s 2) J s –丝杠转动惯量(kgf·cm·s 2)； i-降速比，1 2 z z i = 3. 工作台折算到丝杠上的转动惯量 g w 22? ?? ??? =n v J π g w 2s 2 ? ?? ??=π (kgf·cm·s 2) v -工作台移动速度(cm/min)； n-丝杠转速(r/min)； w-工作台重量(kgf)； g-重力加速度，g = 980cm/s 2； s-丝杠螺距(cm) 2. 丝杠传动时传动系统折算到驱轴上的总转动惯量： ()) s cm (kgf 2g w 122 221??? ??? ??????? ??+++=πs J J i J J S t J 1-齿轮z 1及其轴的转动惯量； J 2-齿轮z 2的转动惯量(kgf·cm·s 2)； J s -丝杠转动惯量(kgf·cm·s 2)； s-丝杠螺距，(cm)； w-工件及工作台重量(kfg). 5. 齿轮齿条传动时折算到小齿轮轴上的转动惯量 2 g w R J = (kgf·cm·s 2) R-齿轮分度圆半径(cm); w-工件及工作台重量(kgf)
6. 齿轮齿条传动时传动系统折算到马达轴上的总转动惯量 ???? ??++=2221g w 1R J i J J t J 1，J 2-分别为Ⅰ轴， Ⅱ轴上齿轮的转动惯量(kgf·cm·s 2)； R-齿轮z 分度圆半径(cm)； w-工件及工作台重量(kgf)。 马达力矩计算 (1) 快速空载时所需力矩： 0f amax M M M M ++= (2) 最大切削负载时所需力矩： t 0f t a M M M M M +++= (3) 快速进给时所需力矩： 0f M M M += 式中M amax —空载启动时折算到马达轴上的加速力矩(kgf·m)； M f —折算到马达轴上的摩擦力矩(kgf·m)； M 0—由于丝杠预紧引起的折算到马达轴上的附加摩擦力矩(kgf·m)； M at —切削时折算到马达轴上的加速力矩(kgf·m)； M t —折算到马达轴上的切削负载力矩(kgf·m)。 在采用滚动丝杠螺母传动时，M a 、M f 、M 0、M t 的计算公式如下： (4) 加速力矩： 2a 106.9M -?= T n J r (kgf·m) s T 17 1= J r —折算到马达轴上的总惯量； T —系统时间常数(s)； n —马达转速( r/min )； 当 n = n max 时，计算M amax n = n t 时，计算M at n t —切削时的转速( r / min )
离子交换器设计手册(内部资料)
石油化工有限公司炼油乙烯项目除盐水处理系统计算书 设计原则 1工艺流程的设计 由于原水水质较好，水中TDS含量较低。因此，本项目推荐选用传统的成熟工艺离子交换器作为系统的主脱盐设备；系统初期投资成本低、易于实现自动化。离子交换器采用双床浮动床工艺，它具有处理水量大、占地面积小、交换容量高等优点。 根据计算，一级阳阴离子脱盐后的产水尚未达到生产工艺用水的要求，所以，在一级除盐装置之后，设置混合离子交换器，其出水水质完全满足设备采购方出水要求。 为保证关键设备离子交换器的长期可靠稳定运行，则必须设置符合水质特点的预处理系统，满足离子交换器进水指标：SS<3mg/L。 2工艺流程总述 2.1工艺流程： 由净化水场来的原水经过水处理系统后到达超高压锅炉给水的要求后，通过管道送到除氧水站供超高压和高压锅炉使用。 原水由全厂新鲜水管网送入除盐水站后，部分去凝结水换热后进生水罐，生水经新鲜水泵加压后，先经过滤器后进入阳离子交换器，因原水中HCO3-含量为20-42.1mg/L，为减少后级阴离子交换器的负荷，经过除CO2器除去重碳酸根后，由中间水泵经阴离子交换器和混合离子交换器后，去除盐水罐，最后由除盐水泵加压进除盐水管网供各用户使用。主体设备为单元式运行排列，同时也考虑母管式的连接组合。为了减少设备的台数、减少再生次数和酸碱耗量，
增加运行时间。 工艺如下： （原水箱）→原水泵→多介质过滤器→阳离子交换器→脱塔碳→中间水箱→阴离子交换器→混合离子交换器→除盐水箱→除盐水泵→使用点 2.2为了保证除盐水系统供应的可靠性，选择了五个系列；正常情况下，三个系列运行,一个系列再生，一个系列备用。其中设备包括： 10台150吨/小时的纤维球过滤器（?2600mm），5套300吨/小时阳离子交换器(?3000mm），5套300吨/小时阴离子交换器(?3000mm），5套300吨/小时混合离子交换器(?2800mm）及其它辅助设备等组成。 2.3本套水处理设备的原水水质按提供的水质报告设计，而最终制出900吨/小时除盐水。 设计进水水质及出水水质 1进水水质 1.1 除盐水物流特性 本项目的原水来自于菱溪水库，其水质(供参考)为：
离子交换设计计算书..
混合离子交换器 详 细 设 计 计 算 书 宜兴市华电环保设备有限公司
1工艺流程的设计 由于原水水质较好，水中TDS含量较低。因此，本项目推荐选用传统的成熟工艺离子交换器作为系统的主脱盐设备；系统初期投资成本低、易于实现自动化。离子交换器采用双床浮动床工艺，它具有处理水量大、占地面积小、交换容量高等优点。 根据计算，一级阳阴离子脱盐后的产水尚未达到生产工艺用水的要求，所以，在一级除盐装置之后，设置混合离子交换器，其出水水质完全满足设备采购方出水要求。 为保证关键设备离子交换器的长期可靠稳定运行，则必须设置符合水质特点的预处理系统，满足离子交换器进水指标：SS<3mg/L。 2工艺流程总述 2.1工艺流程： 由净化水场来的原水经过水处理系统后到达超高压锅炉给水的要求后，通过管道送到除氧水站供超高压和高压锅炉使用。 原水由全厂新鲜水管网送入除盐水站后，部分去凝结水换热后进生水罐，生 -含量为水经新鲜水泵加压后，先经过滤器后进入阳离子交换器，因原水中HCO 3 器除去重碳酸20-42.1mg/L，为减少后级阴离子交换器的负荷，经过除 CO 2 根后，由中间水泵经阴离子交换器和混合离子交换器后，去除盐水罐，最后由除盐水泵加压进除盐水管网供各用户使用。主体设备为单元式运行排列，同时也考虑母管式的连接组合。为了减少设备的台数、减少再生次数和酸碱耗量，增加运行时间。 工艺如下： （原水箱）→原水泵→多介质过滤器→阳离子交换器→脱塔碳→中间水箱
→阴离子交换器→混合离子交换器→除盐水箱→除盐水泵→使用点 2.2为了保证除盐水系统供应的可靠性，选择了五个系列；正常情况下，三个系列运行,一个系列再生，一个系列备用。其中设备包括： 10台150吨/小时的纤维球过滤器（?2600mm），5套300吨/小时阳离子交换器(?3000mm），5套300吨/小时阴离子交换器(?3000mm），5套300吨/小时混合离子交换器(?2800mm）及其它辅助设备等组成。 2.3本套水处理设备的原水水质按提供的水质报告设计，而最终制出900吨/小时除盐水。 设计进水水质及出水水质 1进水水质 1.1 除盐水物流特性 本项目的原水来自于菱溪水库，其水质(供参考)为：
离子交换器计算书
项目除盐水处理系统计算书 设计原则 1工艺流程的设计 由于原水水质较好，水中TDS含量较低。因此，本项目推荐选用传统的成熟工艺离子交换器作为系统的主脱盐设备；系统初期投资成本低、易于实现自动化。离子交换器采用双床浮动床工艺，它具有处理水量大、占地面积小、交换容量高等优点。 根据计算，一级阳阴离子脱盐后的产水尚未达到生产工艺用水的要求，所以，在一级除盐装置之后，设置混合离子交换器，其出水水质完全满足设备采购方出水要求。 为保证关键设备离子交换器的长期可靠稳定运行，则必须设置符合水质特点的预处理系统，满足离子交换器进水指标：SS<3mg/L。 2工艺流程总述 2.1工艺流程： 由净化水场来的原水经过水处理系统后到达超高压锅炉给水的要求后，通过管道送到除氧水站供超高压和高压锅炉使用。 原水由全厂新鲜水管网送入除盐水站后，部分去凝结水换热后进生水罐，生水经新鲜水泵加压后，先经过滤器后进入阳离子交换器，因原水中HCO3-含量为20-42.1mg/L，为减少后级阴离子交换器的负荷，经过除 CO2 器除去重碳酸根后，由中间水泵经阴离子交换器和混合离子交换器后，去除盐水罐，最后由除盐水泵加压进除盐水管网供各用户使用。主体设备为单元式运行排列，同时也考虑母管式的连接组合。为了减少设备的台数、减少再生次数和酸碱耗量，
增加运行时间。 工艺如下： （原水箱）→原水泵→多介质过滤器→阳离子交换器→脱塔碳→中间水箱→阴离子交换器→混合离子交换器→除盐水箱→除盐水泵→使用点 2.2为了保证除盐水系统供应的可靠性，选择了五个系列；正常情况下，三个系列运行,一个系列再生，一个系列备用。其中设备包括：10台150吨/小时的纤维球过滤器（?2600mm），5套300吨/小时阳离子交换器(?3000mm），5套300吨/小时阴离子交换器(?3000mm），5套300吨/小时混合离子交换器(?2800mm）及其它辅助设备等组成。 2.3本套水处理设备的原水水质按提供的水质报告设计，而最终制出900吨/小时除盐水。 设计进水水质及出水水质 1进水水质 1.1 除盐水物流特性 本项目的原水来自于菱溪水库，其水质(供参考)为：
全自动固定床顺流再生钠离子交换器计算示例
全自动固定床顺流再生钠离子交换器计算示例 序号名称符号单位计算公式数值附注或控制要求原始参数 1产水量Q m3/h由用户提供60 2原水总硬度Hi mol/m3由用户提供4 3软化水硬度Ho mmol/L由用户提供0.03 4原水钾钠含量K+Na ppm由用户提供50 5工作温度T o C由用户提供10 6进水压力P MPa由用户提供0.42 7要求连续供水时间Sct hr由用户提供24 交换器计算 8离子交换树脂R 选用001*7型树脂(PUROLITE) 9单位树脂再生耗盐量 Spr g/L160查阅相关资料 10树脂工作交换容量Rc mol/L 1.1查资料考虑安全余量得 11运行流速Sv m/h25根据国家标准*确定 标准为20-30m/h 12所需交换面积F m2Q/Sv 2.4流量/运行流速，结果是总的面积 13交换器同时工作台数n台2 14交换器选用台数台n或n+13一台再生备用 15单台交换器流量Qe m3/h Q/n30总流量/交换器台数 16单台交换器直径De mm√(F/n/3.14)×20001236(总交换面积/台数/3.14)开方后*2*1000 17选用交换器直径Dt mm1250根据玻璃钢罐体资料 18实际交换器截面积Fe m2 3.14×(Dt/2)2 1.2 19单罐连续运行时间St hr8流量控制再生一般连续运行时间不少于6小时20要求的单罐交换容量Ce mol Qe×St×Hi960流量×运行时间×原水硬度 21最少树脂装载量R min L Ce/Rc873时间控制再生其树脂量必须满足一天的总产水要求22核算树脂层高度Hcr mm Rmin/Fe×1000712树脂层高度最低不低于762mm 23选用交换器高度H mm2000根据玻璃钢罐体资料 24反洗流速Bcv m/h1515根据国家标准*确定 标准为15m/h 25反洗膨胀率Bh%树脂粒径(0.45-1.25)50 查PUROLITE-C-100E型树脂资料得 26交换器折损高度h mm500查阅相关资料 27实际树脂层高度Hr mm(H-h)/(1+Bh)1000 28实际运行流速V m/h Qe/Fe24.46 29实际树脂装载量Rv L Fe×Hr1227 30实际单罐运行时间St hr(Rv×Rc)/(Qe×Hi)11.24 反洗计算 31反洗流量Bq m3/h Fe×Bcv181m3/h=4.4gpm 32反洗流量控制器 D.L.F.C gpm Bq×4.481查阅反洗流量控制器资料 80实际流量 33实际反洗流速Bv m/h DLFC×0.227/Fe14.98 34反洗时间Bt min15按国家标准*再生计算 35再生一次盐耗量Sd kg Rv×Spr/1000196当饱和盐液浓度为26.3%时,一加仑水溶解1.35kg盐36配制饱和盐液耗水量Sw gallon Sd/1.351451gallon=3.785L 37盐箱注水孔板流量 B.L.F.C.gpm Sw/159.69盐箱注水时间一般设定在 10-20 分钟;查资料确认 9.00注水实际流量 38盐箱注水时间Rt min Sw/BLFC15.0 39实际盐箱注水量Rw gallon BLFC×Rt135.00 L511 40实际再生一次盐耗量Spt kg Rw×1.35182.25 41饱和盐液量Dv gallon{(Rw×3.785+Spt)/1.2}/3.7851531gallon=3.785L;饱和盐液比重为1.2
软化水处理设计计算书
软水站设计计算实例 序号项目设计计算数据、公式备注 1 进水 水质 条件 阳离子阴离子 Na++K+= 0.84 mmol/L HCO3-= 2.94 mmol/L 1/2Ca2+= 2.39 mmol/L 1/2SO42-=0.92 mmol/L 1/2Mg2+= 1.23mmol/L Cl-= 0.54 mmol/L NO3-= 0.06 mmol/L 总阳离子C R=4.46 mmol/L 总阴离子C A= 4.46 mmol/L 总碱度A o：2.94 mmol/L 非碳酸盐硬度H y：0.68 mmol/L 总硬度H o：3.62 mmol/L 2 系统 选择 进水强酸阴离子含量： C Q=Cl-+NO3-+1/2SO42-=0.54+0.06+0.92=1.52 mmol/L 进水碱度与硬度的比例：A o/H o=2.94/3.62=0.81 由于A o/H o>0.5，C Q<3 mmol/L 故选用氢-钠并联离子交换系统 3 系统 设计 产水 量 Q 设计供水量：Q=100 m3/h 系统自用水率： 1 η=10% 系统设计产水量： Q=Q ） （ 1 1η + =（1+10%）100 = 110 m3/h 4 水量 分配 比例 通过氢离子交换器的水量 H Q： H Q=（A o-A c） o Q/（A o+1/2SO42-+Cl-+NO3-） =（2.94-0.6）110/（2.94+0.92+0.54+0.06） =57.7 m3/h 通过钠离子交换器的水量 Na Q： H o Na Q Q Q- ==110-57.7=52.3 m3/h A c—氢-钠出水混合后 水中的残余碱度，取 0.6 mmol/L 5 氢离 子交 换器 选择 强酸阳离子树脂工作交换容量 H E： H E=900mmol/L 再生剂耗量（HCl）：55 g/mol 树脂层高度 R h：选用2.0 m 运行周期 H T： R H R H C v E h T? ? =/=2.0×900/（20×4.46）=20.2 h 交换器总面积F： v Q F H / ==57.7/20=2.9 m2 交换器直径D： 2 D=4F/3.14=3.7 D=1.9 m 选用直径D'=2.0 m逆流再生氢离子交换器两台，一用一备 实际运行流速v'： F Q v H ' ='/=57.7/3.14=18.4 m/h 实际运行周期 H T'： R H R H C v E h T?' ? = '/=2.0×900/（18.4×4.46）=22 h 每台交换器装填湿强酸氢离子交换树脂的重量 R G： 001×7强酸阳离子树脂 工作交换容量 H E取 900 运行流速：v=20~30 m/h，取20 m/h F'=1/42） （D'×3.14 =3.14 m2
《机械设计》第九版 公式大全
第五章 螺纹连接和螺旋传动 受拉螺栓连接 1、受轴向力F Σ 每个螺栓所受轴向工作载荷：z F F /∑= z ：螺栓数目； F ：每个螺栓所受工作载荷 2、受横向力F Σ 每个螺栓预紧力：fiz F K F s ∑> f ：接合面摩擦系数；i ：接合面对数；s K ：防滑系数； z ：螺栓数目 3、受旋转力矩T 每个螺栓所受预紧力：∑=≥ n i i s r f T K F 10 s K ：防滑系数； f ：摩擦系数； 4、受翻转力矩M 螺栓受最大工作载荷：∑=≥ z i i L ML F 1 2max max max L ：最远螺栓距离 受剪螺栓连接 5、受横向力F Σ（铰制孔用螺栓） 每个螺栓所受工作剪力：z F F /∑= z ：螺栓数目； 6、受旋转力矩T （铰制孔用螺栓） 受力最大螺栓所受工作剪力：∑=≥ z i i r Tr F 1 2 max max max r ：最远螺栓距离 螺栓连接强度计算 松螺栓连接：[]σπσ ≤= 4 21d F 只受预紧力的紧螺栓连接：[]σπσ≤= 4 3.1210 d F 受预紧力和轴向工作载荷的紧螺栓连接： 受轴向静载荷：[]σπσ ≤= 4 3.12 12 d F 受轴向动载荷：[]p m b b a d F C C C σπσ≤?+= 21 2 受剪力的铰制孔用螺栓连接剪力： 螺栓的剪切强度条件：[]σπτ ≤= 4/2 0d F 螺栓与孔壁挤压强度：[]p p L d F σσ≤=min 螺纹连接的许用应力 许用拉应力： []S S σσ= 许用切应力： []τ στS S =
S σ：螺纹连接件的屈服极限；B σ：螺纹连接件的强度极限；p S S S ??τ：安全系数 第六章 键、花键、无键连接和销连接 普通平键强度条件：[] p p kld T σσ≤?= 3 102 导向平键连接和滑键连接的强度条件：[]p kld T p ≤?= 3 102 T ：传递的转矩，N.m k ：键和轮毂的接触高度，h k 5.0=，h 为键的高度，mm l ：键的工作长度，mm ，半圆头b L l 5.0-=；圆头b L l -=；平头平键L l = d ：轴的直径，mm []p σ：轴、键、轮毂三者中最弱材料许用挤压应力，MPa []p ：轴、键、轮毂三者中最弱材料许用压力，MPa 花键连接强度计算 静连接强度条件：[] p m p zhld T σ?σ≤?=3 102 动连接强度条件：[]p zhld T p m ≤?=?3 102 ?：载荷分配不均系数，与齿数多少有关，一般取8.0~7.0=?，齿数多时取偏小值 z ：花键齿数 l ：齿的工作长度，mm h ：齿侧面工作高度，C d D h 22 --= ，C 倒角尺寸 m d ：花键的平均直径，矩形花键2d D d m +=，渐开线花键1d d m =，1d 为分度圆直径，mm []p σ：花键许用挤压应力，MPa []p ：花键许用压力，MPa 第八章 带传动 1、带传动受力分析的基本公式 F F F F -=- F F F F -== αf e F F ?=
机械设计常用计算公式 集(一)
运动学篇 一、直线运动： 基本公式：（距离、速度、加速度和时间之间的关系） 1）路程=初速度x时间+加速度x时间^2/2 2）平均速度=路程/时间； 3）末速度-初速度=2x加速度x路程； 4）加速度=（末速度-初速度）/时间 5）中间时刻速度=（初速度+末速度）/2 6）力与运动之间的联系：牛顿第二定律：F=ma，[合外力（N）=物体质量（kg）x加速度（m/s^2）] （注：重力加速度g=9.8m/s^2或g=9.8N/kg） 二、旋转运动：（旋转运动与直线运动类似，注：弧度是没有单位的） 单位对比： 圆的弧长计算公式： 弧长s=rθ=圆弧的半径x圆弧角度（角位移） 周长=C=2πr=πd，即：圆的周长=2x3.14x圆弧的半径=3.14x圆弧的直径 旋转运动中角位移、弧度（rad）和公转（r）之间的关系。
1）1r（公转）=2π（弧度）=360°（角位移） 2）1rad=360°/（2π）=57.3° 3）1°=2π/360°=0.01745rad 4）1rad=0.16r 5）1°=0.003r 6）1r/min=1x2x3.14=6.28rad/min 7)1r/min=1x360°=360°/min 三、旋转运动与直线运动的联系： 1）弧长计算公式（s=rθ）：弧长=圆弧的半径x圆心角（圆弧角度或角位移） 2）角速度（角速度是角度（角位移）的时间变化率）（ω=θ/t）：角速度=圆弧角度/时间 注：结合上式可推倒出角速度与圆周速度（即：s/t也称切线速度）之间的关系。S 3）圆周速度=角速度x半径，（即：v=ωr） 注：角度度ω的单位一般为rad/s，实际应用中，旋转速度的单位大多表示为r/min （每分钟多少转）。可通过下式换算: 1rad/s=1x60/(2x3.14)r/min 例如：电机的转速为100rad/s的速度运行，我们将角速度ω=100rad/s换算成r/min 单位，则为： ω=100rad/s=100x60/(2π)=955r/min 4）rad/s和r/min的联系公式： 转速n(r/min)= ω（rad/s）x60/（2π），即：转速（r/min）=角速度（rad/s） x60/（2π）； 5）角速度ω与转速n之间的关系（使用时须注意单位统一）：ω=2πn，（即：带单位时为角速度（rad/s）=2x3.14x转速（r/min）/60） 6)直线（切线）速度、转速和2πr（圆的周长）之间的关系（使用时需注意单位）：
离子交换计算方法
阳树脂 001X7 堆密度 0.85 mg/L 交换容量 800mol/ m3 阴树脂 201X7 堆密度 0.75 mg/L 交换容量 270mol/ m3 水质: RO产水`:电导≤30μｓ/cm 折算成 Na+ 5.9ppm(mg/L) Cl- 9.1ppm(mg/L) Na+的原子量22.99 (mg/mmol) Cl-的原子量35.5 (mg/mmol) Na+ 含量 5.9ppm(mg/L)/ 22.99 (mg/mmol)= 0.256mmol/L= 256 mmol/ m3 ( 0.256 mol/ m3) Cl- 含量 9.1ppm(mg/L)/ 35.45 (mg/mmol)= 0.256mmol/L= 256 mol/ m3 ( 0.256 mol/ m3) 阳床: 阳树脂 001X7装填量 1225kg =1440L=1.44m3 阳床总交换容量1.44m3X800mol/ m3=1152 mol 阳床理论产水量1152 mol÷0.256 mol/ m3=4500 m3 阳床实际产水量4500 m3X50%=2250 m3 (树脂实际利用率≈50%) 阳床运行时间 2250 m3÷10 m3/h=225 h 阴床: 阴树脂 201X7装填量 1070kg =1440L=1.44m3 阴床总交换容量1.44m3X270mol/ m3=390 mol 阴床理论产水量392 mol÷0.256 mol/ m3=1532 m3 阴床实际产水量1532 m3X50%=766 m3 (树脂实际利用率≈50%) 阴床运行时间 766 m3÷10 m3/h=76 h
厌氧塔设计计算书
1.厌氧塔的设计计算 反应器结构尺寸设计计算 （1） 反应器的有效容积 设计容积负荷为)//(0.53 d m kgCOD N v = 进出水COD 浓度)/(20000L mg C = ，E= V= 3084000 .570 .0203000m N E QC v =??= ，取为84003m 式中Q ——设计处理流量d m /3 C 0——进出水CO D 浓度kgCOD/3 m E ——去除率 N V ——容积负荷 （2） 反应器的形状和尺寸。 工程设计反应器3座，横截面积为圆形。 1） 反应器有效高为m h 0.17=则 横截面积：)(4950 .178400 2m h V S ＝有效= = 单池面积：)(1653 4952m n S S i === 2) 单池从布水均匀性和经济性考虑，高、直径比在：1以下较合适。 设直径m D 15=，则高182.1*152.1*===m D h ，设计中取m h 18= 单池截面积：)(6.1765.714.3)2 ( *14.3222 ' m h D S i =?== 设计反应器总高m H 18=，其中超高m 单池总容积：)(3000)0.10.18(6.176'3 'm H S V i i =-?=?= 单个反应器实际尺寸：m m H D 1815?=?φ 反应器总池面积：)(8.52936.1762'm n S S i =?=?= 反应器总容积：)(900033000'3 m n V V i =?=?=
（3） 水力停留时间（HRT ）及水力负荷（r V ）v N h Q V t HRT 72243000 9000=?== )]./([24.03 6.176********h m m S Q V r =??== 根据参考文献，对于颗粒污泥，水力负荷)./(9.01.02 3 h m m V r -=故符合要求。 三相分离器构造设计计算 （1） 沉淀区设计 根据一般设计要求，水流在沉淀室内表面负荷率)./(7.02 3 ' h m m q <沉淀室底部进水口表面负荷一般小于)./(2 3 h m m 。 本工程设计中，与短边平行，沿长边每池布置8个集气罩，构成7个分离单元，则每池设置7个三项分离器。 三项分离器长度：)(16'm b l == 每个单元宽度：)(57.27 187'm l b === 沉淀区的沉淀面积即为反应器的水平面积即2882m 沉淀区表面负荷率：)./(0.20.1)./(39.0288 58.1142323h m m h m m S Q i -<== （2） 回流缝设计 设上下三角形集气罩斜面水平夹角α为55°，取m h 4.13= )(98.055tan 4.1tan . 31m h b === α )(04.198.020.32 12m b b b =?-=-= 式中：b —单元三项分离器宽度，m ； 1b —下三角形集气罩底的宽度，m ； 2b —相邻两个下三角形集气罩之间的水平距离（即污泥回流缝之
机械设计常用设计公式
1-05 常用設計公式 1. 彈簧基本計算公式 a. 壓縮、拉伸螺旋彈簧之計算公式。( 圓形斷面 ) (彈簧指數與初張力之關係)： b. 扭力彈簧之計算公式。( 圓形斷面 )
c. 符號代號： d：線材直徑G：橫彈性係數D：平均直徑 E：縱彈性係數 n：有效卷數 P：荷重 d. 彈簧的設計項目 1. 輸入所需長度L (mm) 2. 輸入線徑d (mm) 3. 輸入所需張力P (kg) 4. 輸入有效圈數Na=Nt (mm) 5. 輸入外徑D1 (mm) 6. 輸入內徑D2 (mm) 7. 容許張力正負誤差(kg) 8. 橫向彈性係數G (kg/mm) 9. 彈簧常數k (kg/mm) 10. 預估伸長彈簧初張力Pi (kg) 11. (預估初張力之扭轉應力kg/mm^2) 12. 容許最大伸長量max (mm) 13. 自由長度L0 (mm) 14. 預估伸長總長度(mm) 15. 彈簧距(mm) 16. 容許最小伸長量min (mm) 17. 彈簧指數之限制: c = D/d (c > 4) 18. 有效圈數Na (mm) (Na > 3) 19. check 內徑,外徑,線徑20. 總伸長量不超過Li (自由長+ 簧距) 21. check 設計長度是否符合(max); check 設計長度是否符合(min) 22. 材料
2. 皮帶傳動基本設計公式 a. 計算功率: P c=K A·P P→傳動的功率,KW K A→工作情況系數 b. 確定帶型號: (公司一般選用多槽皮帶; 例: 190J8) c. 小帶輪節圓直徑: d1為了提高帶的壽命, 在結構允許的情況下盡量選大些的尺寸. d. 大帶輪節圓直徑: d2=n1/n2·d1(mm) e. 帶速: v=(π·d1·n1) ╱60x1000 為充分發揮傳動能力, 帶速約在20m/s最佳 f. 初定中心距: a0在0.7 (d1+ d2) 與2 (d1+ d2) 之間; 或根據結構要求定(mm) g. 初算帶長度: L0約等於2a0+π/2(d1+ d2)+ (d2- d1)2╱4 a0 選用規格中基準帶長度L p (mm) h. 實際中心距: a約等於a0+ (L p- L0)╱2 (mm) 安裝時所需最小中心距: a min= a- 0.015L p 張緊或補償所需最大中心距: a max= a+ 0.03L p i. 小帶輪包角: α1=180?-(d2- d1)╱a·60?要小於等於120? 小帶輪包角較小時可增大或用張緊輪 j. 單根帶所能傳遞的功率: P0 根據截型、v和d1選取 P0是當α1 =180?, 在特定長度下三角帶所能傳遞的功率k. 單根帶傳遞功率的增量: ΔP=K b·n1(1- 1/K t) K b→小帶輪包角系數K t→長度系數 V帶傳動的主要失效形式 1. 帶在帶輪上打滑, 不能正常工作 2. 帶因疲勞而產生脫层, 撕裂和拉斷 3. 帶兩側面過度摩損 3. 其它常用公式 扭力: T= F x R T= (716.2 x HP)/N T=(974 x KW)/N 馬力: HP= (T x N)/716.2 HP=(F x V)/75 動力: KW= (T x N)/974 KW=(F x V)/102 速度: V= (πx D x N)/60 飛輪效: GD2=364(F x V2x N2)