Расчет объема буферной емкости
При выборе объёма буферного теплоаккумулятора необходимо отталкиваться от мощности твердотопливного котла. Чёткой формулы расчёта объёма теплонакопителя нет. Разные производители дают свои рекомендации и они могут составлять от 20 до 50 литров объёма теплоаккумулятора на киловатт мощности котла. Некоторые производители рекомендуют «привязываться» к объёму системы отопления. В любом случае при выборе объёма буферного накопителя тепла стоит обратиться к специалистам, что бы избежать ошибок при расчётах.
Ориентировочная формула подбора теплонакопителя:
m= (P×ŋ×t)/ (c×∆ϑ)
где: m – объём
P – мощность котла, Вт
ŋ – КПД котла, 0.98%
t – время нагрева, ч
c – удельная теплоёмкость воды, Вч/кг х К
Δϑ – разность температур, К
При подставлении определённых
значений Вы получите ориентировочный объём буферного теплоаккумулятора (но
эта формула не панацея), и тут можно «поиграться» с формулой путём
изменения значений мощности, времени нагрева, и температурной дельты.
Опять же не стоит забывать, что во время нагрева
теплонакопителя, теплоноситель будет циркулировать по контурам и соответственно
остывать. В этом случае необходимо учитывать погрешность. В любом
случае для точного расчёта теплоаккумулятора к электрическому котлу
отопления лучше обратиться к нашим специалистам.
В связи с выше перечисленным можно сделать вывод, что в виде основного котла Вы можете применять как электрический котел отопления, так и твердотопливный котел. И, что самое важное, Вы можете запитывать буферную емкость и тем и другим отопительным котлом по вашему выбору попеременно. Тогда, такая система отопления будет наиболее экономичная, и адаптированная исключительно под ваши условия эксплуатации.
Также необходимо учитывать сопутствующие товары, например трёхходовые термосмесители. Таких нужно как минимум две штуки. Один для ограничения температуры на обратке между буфером и твердотопливным котлом, так как разница температур между подачей и обраткой не должна превышать 30 градусов. Другой термосмеситель ставится на подающую магистраль на систему отопления, так как температура в буфере может достигать 100 градусов, а в систему нужно подавать 60-70 градусов.
Произвести монтаж системы отопления Вашего дома, или обвязку котельной с установкой буферного накопителя могут наши технические специалисты. Поверьте, цена на установку буферной емкости не так велика, как вы думаете. Наша монтажная группа имеет большой опыт работ по установке теплоаккумуляторов к котлам отопления.
Рассчитайте буферную емкость раствора, содержащего по 1 моль муравьиной кислоты (KД (
Решение задачи
Буферная емкость раствора характеризует способность буферного раствора поддерживать постоянное значение pH при добавлении кислоты или щелочи.
Буферную емкость раствора выражают количеством кислоты или щелочи, которое необходимо добавить к 1 л буферного раствора, чтобы понизить или повысить pH раствора на единицу. Добавление к буферному раствору кислоты понижает, а добавление щелочи увеличивает pH раствора.
Буферная емкость раствора тем больше, чем выше концентрация компонентов:
В данном случае получаем:
С H+ = 1,77 ⋅ 10-4⋅ 1 /1 = 1,77 ⋅ 10-4 (моль/л).
Вычислим водородный показатель буферного раствора по формуле:
Водородный показатель (pH
) раствора численно равен отрицательному десятичному логарифму концентрации ионов водорода в этом растворе.
Получаем:
pH (буф. р-ра) = -lg 1,77 ⋅ 10-4= 3,75.
Обозначим буферную емкость раствора по отношению к соляной кислоте (HCl) через х моль. Тогда при добавлении х моль соляной кислоты (HCl) к 1 л раствора
концентрация муравьиной кислоты (HCOOH) увеличится до (1 + х) моль/л, а концентрация формиата натрия (HCOONa) уменьшится до (1 — х) моль/л.
При добавлении соляной кислоты (HCl) в количестве, равном буферной емкости раствора, pH раствора понизится на единицу, то есть будет равным 2,75.
В этом случае:
С H+ = 1,78 ⋅ 10-3 (моль/л)
1 – х = 0,1 (1 + х)
х = 0,818.
Таким образом, буферная емкость раствора по отношению к соляной кислоте (HCl) равна 0,818 моль/л.
Обозначим буферную емкость раствора по отношению к гидроксиду натрия (NaOH) через у моль. При добавлении у моль гидроксида натрия (NaOH) к 1 л раствора
концентрация соли (1 + у) моль/л; концентрация муравьиной кислоты (HCOOH) – (1 — у) моль/л.
При добавлении гидроксида натрия (NaOH) в количестве, равном буферной емкости раствора по отношению к NaOH, pH раствора увеличится на единицу и будет равным 4,75.
В этом случае:
С H+ = 1,78 ⋅ 10-5 (моль/л)
0,1 (1 + у) = 1 – у
у = 0,818.
Буферную емкость раствора по отношению к гидроксиду натрия (NaOH) также равна 0,818 моль/л.
Ответ:
буферную емкость раствора по отношению к соляной кислоте равна 0,818 моль/л;
буферную емкость раствора по отношению к гидроксиду натрия равна 0,818 моль/л.
Способность буферных систем противодействовать резкому изменению рН при добавлении к ним сильной кислоты или основания является ограниченной. Буферная смесь поддерживает рН постоянным только при условии, что количество вносимых в раствор сильной кислоты или щелочи не превышает определенной величины. В противном случае наблюдается резкое изменение рН, т.е. буферное действие раствора прекращается.
Это связано с тем, что в результате протекающей реакции изменяется соотношение молярных концентраций компонентов буферной системы: с(кислоты)/с(соли) или с(основания)/с(соли).
При этом концентрация компонента, реагирующего с добавленной кислотой или щелочью, уменьшается, а концентрация второго компонента возрастает, т.к. он дополнительно образуется в ходе реакции.
Количественно буферное действие раствора характеризуется с помощью буферной емкости (В). При этом различают буферную емкость по кислоте (В
Буферной емкостью по кислоте является то количество химических эквивалентов сильной кислоты, которое нужно добавить к 1 литру (1 дм3) буферной системы, чтобы уменьшить её рН на единицу. Ее можно рассчитать по следующей формуле:
где n(1/z* HA) – число молей химических эквивалентов сильной кислоты, добавленное к 1 дм3 буферной системы; рН1 – водородный показатель системы до добавления сильной кислоты; рН2 – водородный показатель системы после добавления сильной кислоты.
В более общем случае (если брать не 1 дм3 буферной системы, а любой другой ее объем, выраженный в литрах или дм3) формула для подсчета буферной емкости будет иметь следующий вид:
где с(1/z* НА) – молярная концентрация химического эквивалента сильной кислоты в добавляемом растворе; V(НА) – объем (дм3) добавленного раствора сильной кислоты; V(буф. системы) – объем буферного раствора, к которому добавляют раствор кислоты.
Соответственно, буферной емкостью по основанию является то количество химических эквивалентов сильного основания (щелочи), которое нужно добавить к 1 литру (1 дм3) буферной системы, чтобы вызвать увеличение ее рН на единицу:
где n(1/z* В) – число молей химических эквивалентов основания, которое добавили к 1 дм3 буферного раствора; рН1 – водородный показатель раствора до добавления основания; рН2 – водородный показатель раствора после добавления основания.
В более общем случае (если брать не 1 дм3 буферной системы, а любой другой ее объем) формула для подсчета буферной емкости по основанию примет следующий вид:
где с(1/z* В) – молярная концентрация химического эквивалента основания в добавляемом растворе; V(В) – объем (дм3) добавленного раствора сильного основания; V(буф. системы) – объем буферного раствора (дм3), к которому добавляют раствор сильного основания.
Чем более концентрированным является буферный раствор, тем выше его буферная емкость, т.к. в этом случае добавление небольших количеств сильной кислоты или щелочи не вызовет существенного изменения концентраций его компонентов, а значит и их соотношения.
Из буферных растворов с одинаковым суммарным содержанием химического количества их компонентов наибольшей емкостью будут обладать те, которые составлены из равного числа молей слабой кислоты и её соли или слабого основания и его соли (рис. 35). В таких растворах молярные концентрации компонентов будут одинаковые, а значит соотношение с(кислоты)/с(соли) = 1 и с(основания)/с(соли) = 1.
Рис. 35. Изменение буферной емкости (1) и изменение рН кислотной буферной системы при добавлении к ней определенного количества сильной кислоты (2) в зависимости от содержания её компонентов
Данные растворы будут иметь примерно одинаковые значения буферной емкости как по кислоте, так и по основанию.
Если же соотношение концентраций компонентов буферной системы не равно 1, то значения ее буферной емкости по основанию и кислоте будут отличаться друг от друга (причем тем существеннее, чем в большей степени соотношение с(кислоты)/с(соли) и с(основания)/с(соли) отклоняется от единицы).
Соответственно, буферная емкость по кислоте для основной буферной системы будет больше, чем по основанию, в том случае, если содержание солевой компоненты в этом случае будет меньше, чем слабого основания.
Таким образом, можно сделать вывод, что в данных случаях буферная емкость выше по тому веществу, которое реагирует с избыточным компонентом буферного раствора.
Если буферная система не обладает достаточной буферной емкостью, ее можно повысить, увеличив концентрацию обоих компонентов в необходимое количество раз.
Буферная емкость
Способность буферных систем противодействовать резкому изменению рН при добавлении к ним сильной кислоты или основания является ограниченной. Буферная смесь поддерживает рН постоянным только при условии, что количество вносимых в раствор сильной кислоты или щелочи не превышает определенной величины. В противном случае наблюдается резкое изменение рН, т.е. буферное действие раствора прекращается.
Это связано с тем, что в результате протекающей реакции изменяется соотношение молярных концентраций компонентов буферной системы: Скислоты/Ссолиили Соснования/Ссоли.
При этом концентрация компонента, реагирующего с добавленной кислотой или щелочью, уменьшается, а концентрация второго компонента возрастает, т.к. он дополнительно образуется в ходе реакции.
Количественно буферное действие раствора характеризуется с помощью буферной емкости (В). При этом различают буферную емкость по кислоте (Вк.) и буферную емкость по основанию или щелочи (Во.).
Буферной емкостью по кислотеявляется то количество химического эквивалента сильной кислоты, которое нужно добавить к 1 литру (1 дм3) буферной системы, чтобы уменьшить её рН на единицу. Ее можно рассчитать по следующей формуле:
где n(1/z HA) – число молей химического эквивалента сильной кислоты, добавленное к 1 литру буферной системы;рН1 – водородный показатель системы до добавления сильной кислоты;рН2 – водородный показатель системы после добавления сильной кислоты.
В более общем случае (если брать не 1 литр буферной системы, а любой другой ее объем, выраженный в литрах или дм3) формула для подсчета буферной емкости будет иметь следующий вид:
где С(1/z НА) – молярная концентрация химического эквивалента сильной кислоты в добавляемом растворе; V(НА) – объем (л) добавленного раствора сильной кислоты; V(буферной системы) – объем буферного раствора, к которому добавляют раствор кислоты.
Соответственно буферной емкостью по основаниюявляется то количество химического эквивалента сильного основания (щелочи), которое нужно добавить к 1 литру (1 дм3) буферной системы, чтобы вызвать увеличение ее рН на единицу:
где n(1/z В) – число молей химического эквивалента основания, которое добавили к 1 литру буферного раствора; рН1 – водородный показатель раствора до добавления основания; рН2 – водородный показатель раствора после добавления основания.
В более общем случае (если брать не 1 литр буферной системы, а любой другой ее объем) формула для подсчета буферной емкости по основанию примет следующий вид:
где С(1/z В) – молярная концентрация химического эквивалента основания в добавляемом растворе; V(В) – объем (л) добавленного раствора сильного основания; V(буферной системы) – объем буферного раствора (л), к которому добавляют раствор сильного основания.
Величина буферной емкости зависит от концентраций компонентов буферной системы и от их соотношения.
Чем более концентрированным является буферный раствор, тем выше его буферная емкость, т.к. в этом случае добавление небольших количеств сильной кислоты или щелочи не вызовет существенного изменения концентраций его компонентов, а значит и их соотношения.
Из буферных растворов с одинаковым суммарным содержанием химического количества их компонентов наибольшей емкостью будут обладать те, которые составлены из равного числа молей слабой кислоты и её соли или слабого основания и его соли (рис. 35). В таких растворах молярные концентрации компонентов будут одинаковые, а значит соотношение Скислоты/Ссоли= 1 и Соснования/ Ссоли.= 1.
Рис. 35 Изменение буферной емкости (1) и изменение рН кислотной буферной системы при добавлении к ней определенного количества сильной кислоты (2) в зависимости от содержания её компонентов
Данные растворы будут иметь примерно одинаковые значения буферной емкости как по кислоте, так и по основанию.
Если же соотношение концентраций компонентов буферной системы не равно 1, то значения ее буферной емкости по основанию и кислоте будут отличаться друг от друга (причем тем существеннее, чем в большей степени соотношение Скислоты/Ссолии Соснования/Ссолиотклоняется от единицы).
Например, если в кислотной буферной системе солевой компоненты содержится больше чем слабой кислоты, то ее буферная емкость по кислоте будет выше чем по основанию, т.е. Вк.> Во.
Соответственно буферная емкость по кислоте для основной буферной системы будет больше чем по основанию в том случае, если содержание солевой компоненты в этом случае будет меньше чем слабого основания.
Таким образом можно сделать вывод, что в данных случаях буферная емкость выше по тому веществу, которое реагирует с избыточным компонентом буферного раствора.
Если буферная система не обладает достаточной буферной емкостью, то ее можно повысить, увеличив концентрацию обоих компонентов в необходимое количество раз.
Буферная емкость — Студопедия
Способность буферных систем противодействовать резкому изменению рН при добавлении к ним сильной кислоты или основания является ограниченной. Буферная смесь поддерживает рН постоянным только при условии, что количество вносимых в раствор сильной кислоты или щелочи не превышает определенной величины. В противном случае наблюдается резкое изменение рН, т.е. буферное действие раствора прекращается.
Это связано с тем, что в результате протекающей реакции изменяется соотношение молярных концентраций компонентов буферной системы: Скислоты/Ссоли или Соснования/Ссоли.
При этом концентрация компонента, реагирующего с добавленной кислотой или щелочью, уменьшается, а концентрация второго компонента возрастает, т.к. он дополнительно образуется в ходе реакции.
Количественно буферное действие раствора характеризуется с помощью буферной емкости (В). При этом различают буферную емкость по кислоте (Вк.) и буферную емкостьпо основанию или щелочи (Во.).
Буферной емкостью по кислоте является то количество химического эквивалента сильной кислоты, которое нужно добавить к 1 литру (1 дм3) буферной системы, чтобы уменьшить её рН на единицу. Ее можно рассчитать по следующей формуле:
где n(1/z HA) – число молей химического эквивалента сильной кислоты, добавленное к 1 литру буферной системы;рН1 – водородный показатель системы до добавления сильной кислоты;рН2 – водородный показатель системы после добавления сильной кислоты.
В более общем случае (если брать не 1 литр буферной системы, а любой другой ее объем, выраженный в литрах или дм3) формула для подсчета буферной емкости будет иметь следующий вид:
где С(1/z НА) – молярная концентрация химического эквивалента сильной кислоты в добавляемом растворе; V(НА) – объем (л) добавленного раствора сильной кислоты; V(буферной системы) – объем буферного раствора, к которому добавляют раствор кислоты.
Соответственно буферной емкостью по основанию является то количество химического эквивалента сильного основания (щелочи), которое нужно добавить к 1 литру (1 дм3) буферной системы, чтобы вызвать увеличение ее рН на единицу:
где n(1/z В) – число молей химического эквивалента основания, которое добавили к 1 литру буферного раствора; рН1 – водородный показатель раствора до добавления основания; рН2 – водородный показатель раствора после добавления основания.
В более общем случае (если брать не 1 литр буферной системы, а любой другой ее объем) формула для подсчета буферной емкости по основанию примет следующий вид:
где С(1/z В) – молярная концентрация химического эквивалента основания в добавляемом растворе; V(В) – объем (л) добавленного раствора сильного основания; V(буферной системы) – объем буферного раствора (л), к которому добавляют раствор сильного основания.
Расчет будем проводить на примере оборудования тороговой марки Buderus.
Для домов, где нет возможности или дорого подключить газ, Buderus предлагает решение с твердотопливным котлом и буферной емкостью. Твердотопливные котлы Buderus в комбинации с буферной емкостью обеспечат наилучший комфорт в доме и сократят Ваши расходы на отопление в 3-4 раза.
С помощью буферного бака-накопителя достигается наилучший эксплуатационный режим теплоснабжения, особенно если применяется интеллектуальный регулятор для системы отопления.
Тепло, не используемое в какой-либо конкретный момент времени для отопления, переходит на промежуточное хранение в буферную емкость и оттуда по мере необходимости дозировано подается в систему отопления. После сгорания загруженного топлива отдача тепла осуществляется исключительно из буферного бака.
Система теплоснабжения Buderus: твердотопливный котел + буферная емкость:
- обеспечит наилучший комфорт с возможностью полностью автоматизированной эксплуатации системы отопления;
- сократит количество загрузок топлива до 1-2 раз в сутки;
- сократит расход топлива за отопительный период в 3-4 раза;
- сократит расходы на отопление за отопительный период в 3-4 раза;
- позволит обслуживать котел в удобное время суток.
Схема альтернативного независимого теплоснабжения Buderus: твердотопливный котел + буферная емкость + система регулирования Logamatic.
Методы расчета, обеспечивающие профессиональный подбор буферного накопителя
Статический метод — определение объема буферной емкости по количеству топлива, загружаемому в котел.
Этот метод определения объема бака-накопителя основан на энергетическом балансе количества выделяемой и потребляемой энергии. Т. е. буферная емкость должна забрать всю полезную энергию топлива, производимую твердотопливным котлом с полностью загруженной топкой (когда тепло не отбирается отопительной системой). После пересчета единиц измерения, подстановки приблизительных значений плотности и удельной теплоемкости и применения опытных значений получена формула для расчета объема буферного бака:
Расчетные величины:
Vб.б. — объем буферного бака, в литрах;
QK — номинальная мощность котла, в кВт;
tв — номинальное время выгорания топлива, в часах.
Динамический метод — определение объема буферной емкости по потребности в тепле и температурному режиму системы отопления.
В течение большей части отопительного периода требуется лишь минимальная доля номинальной потребности в тепле. Для наиболее часто встречающегося рабочего режима (при средней температуре наружного воздуха за отопительный период) выбирается оптимальный режим работы отопительной установки.
Альтернативный способ расчета буферной емкости — по заданному пользователем максимальному (предусмотренному) количеству времени работы отопительного котла в сутки.
Расчетные величины:
Vб.б. — объём буферного бака, в литрах;
Qn — расчетная отопительная нагрузка, в кВт;
QК — номинальная мощность котла, в кВт;
tр.к. — максимальное (предусмотренное) время работы котла в сутки, в часах;
tR — расчетная температура в обратном трубопроводе, в °С.
Сколько позволит сэкономить буферная емкость?
Для примера рассчитаем сколько нужно дерева, для того чтобы обеспечить теплом дом площадью 250 м2 при условии, если он будет отапливаться твердотопливным котлом без буферной емкости и с буферной емкостью.
Данные для расчета:
— Стальной твердотопливный котел Buderus Logano S111 -2-32 D;
— Номинальная теплопроизводительность котла: Qкотла = 28 кВт;
— Расчетная отопительная нагрузка: QN = 25 кВт;
— Коэффициент полезного действия: nср = 78%;
— Используемое топливо: дерево с теплотворной способностью Q HP = 4,1 кВт*ч/кг и влажностью d = 20%;
— Продолжительность горения одной загрузки топлива при номинальной мощности: tr≈4ч;
Расчет:
1. Объем буферного бака-накопителя:
2. Из формулы (3) определяем время работы котла в сутки с буферной емкостью в среднем за отопительный период:
3. Количество ежедневных загрузок топки котла с буферной емкостью в среднем за отопительный период:
4. Расход топлива (дерева) в час:
5. Расход топлива (дерева) за отопительный период:
tр.к. сут. без буф. емк. — время работы котла в сутки без буферной емкости в среднем за отопительный период (при среднем количестве загрузок топки котла в сутки за отопительный период ≈ 3,5 раза), час;
Дот.п ~ длительность отопительного периода, сутки.
Сокращение расхода дерева за отопительный период составит ≈ 13630 кг.
Срок окупаемости буферной емкости PS 1500 л с теплоизоляцией (ближайшей по объему по отношению к расчетному значению) в зависимости от стоимости дерева составит от 2 до 5 лет.
При применении интеллектуальных систем регулирования Buderus Logamatic 4121/4323 для распределения накопленного тепла из буферной емкости достигается сокращение расхода топлива за отопительный период в 3-4 раза!
Буферная емкость(В) измеряется количеством кислоты или щелочи (моль или ммоль эквивалента), добавление которого к 1 л буферного раствора изменяет рН на единицу.
Буферная емкость зависит от ряда факторов:
1. Чем больше абсолютное содержание компонентов пары основание/сопряженная кислота, тем выше буферная емкость буферного раствора.
2. Буферная емкость зависит от соотношения количеств компонентов буферного раствора, а следовательно, и от рН буфера. Буферная емкость максимальна при равных количествах компонентов буферной системы и уменьшается с отклонением от этого соотношения.
3. При различном содержании компонентов буферные емкости раствора по кислоте и по щелочи отличаются.
Расчет величины рН буферных растворов.
Для буферной системы II типа В/ВН+, например аммонийной, гидроксидный и водородный показатели вычисляют 
и называется уравнением Гендерсона-Гассельбаха.
Область (зона) буферного действия отличается от 
на 1 единицу:
; 
Понятие растворимости. Какие факторы влияют на растворимость твердых веществ.
Растворимость вещества (Р)– молярная концентрация вещества в насыщенном растворе.
Растворимость твердых веществ зависит от:
· природы растворенного вещества и растворителя
· состава раствора
· температуры
Растворимость газов зависит от:
· состава раствора
· парциального давления
Произведение растворимости малорастворимого сильного электролита. Расчет ПР.
В насыщенном растворе малорастворимого сильного электролита при данной температуре произведение молярных концентраций его ионов, возведенных в степени их стехиометрических коэффициентов, есть величина постоянная и называется произведением растворимости.
Лаборатория фармацевтики и компаундов
Буферы и буферная емкость
Буферы — это соединения, которые противостоят изменениям в рН при добавлении ограниченного количества кислот или оснований. Буферные системы обычно состоят из слабой кислоты или основания и его сопряженной соли. Компоненты действовать таким образом, что добавление кислоты или основания приводит к получению соли, вызывающей лишь небольшое изменение рН.
pH буферной системы задается уравнением Хендерсона-Хассельбаха:
(для слабой кислоты и ее соли)
(для слабого основания и его соли)
, где [соль], [кислота] и [основание] являются молярными концентрациями соли , кислота и основание.
Объем буфера является показателем эффективности буфера в сопротивлении изменениям рН. Условно буферная емкость () выражается как количество сильной кислоты или основания в грамм-эквивалентах, которое необходимо добавить к 1 литр раствора, чтобы изменить его pH на одну единицу.
Рассчитать емкость буфера как:
= грамм-эквивалент сильной кислоты / основания
изменить pH на 1 литр буферного раствора
= изменение pH
вызвано добавлением сильной кислоты / основания
На практике измеряются меньшие изменения pH, а буферная емкость количественно выражается в виде отношения кислоты или основания, добавленного к изменению рН, полученного (например,грамм., мэкв. / ч для объема х). Емкость буфера зависит в основном от 2 факторов:
- Соотношение соли к кислоте или основанию. Емкость буфера является оптимальной, когда соотношение составляет 1: 1; то есть, когда рН = рКа
- Общая концентрация буфера. Например, потребуется больше кислоты или основания истощить буфер 0,5 М, чем буфер 0,05 М.
дана взаимосвязь между емкостью буфера и концентрациями буфера по уравнению Ван Слайка:
, где C = общая концентрация буфера (т.е.е. сумма молярных концентраций кислоты и соли).
Точно так же, как мы часто должны ставить под угрозу оптимальный рН для продукта, так и мы должны идти на компромисс на оптимальной буферной емкости нашего решения. С одной стороны, емкость буфера должно быть достаточно большим, чтобы поддерживать рН продукта в течение достаточно длительного срока годности. Изменение рН продукта может быть результатом взаимодействия компонентов раствора с друг с другом или с упаковкой продукта (стекло, пластик, резиновые крышки и т. д.). С другой стороны, буферная емкость офтальмологических и парентеральных продуктов должно быть достаточно низким, чтобы обеспечить быструю переналадку продукта до физиологического состояния рН при введении.PH, химическая природа и объем раствора должны быть рассмотрены все. Емкость буфера от 0,01 — 0,1 обычно достаточно для большинства фармацевтических растворов.
,8,9 Буферная емкость и диапазон буферов
Пример 1: ВЧ буфер
В этом примере мы продолжим использовать буфер плавиковой кислоты. Мы обсудим процесс приготовления буфера HF при pH 3,0. Мы можем использовать приближение Хендерсона-Хассельбальха для расчета необходимого соотношения F — и HF.
\ [pH = pKa + \ log \ dfrac {[Base]} {[Acid]} \]
\ [3.0 = 3.18 + \ log \ dfrac {[Base]} {[Acid]} \]
\ [\ log \ dfrac {[Base]} {[Acid]} = -0.{-0.18} \]
\ [\ dfrac {[Base]} {[Acid]} = 0,66 \]
Это просто соотношение концентраций конъюгата и конъюгата, которое нам понадобится в нашем растворе. Однако что, если у нас есть 100 мл 1 М HF, и мы хотим подготовить буфер с использованием NaF? Сколько фторида натрия нам нужно добавить, чтобы создать буфер при указанном рН (3,0)?
Мы знаем из нашего расчета Хендерсона-Хассельбальха, что соотношение наш основание / кислота должно быть равно 0,66. Из таблицы молярных масс, такой как периодическая таблица, мы можем вычислить молярную массу NaF, равную 41.+ _ {(aq)} \]
Мы могли бы использовать таблицы ICE для расчета концентрации F — по диссоциации HF, но, поскольку K и настолько малы, мы можем приблизить, что практически вся HF останется недиссоциированной, поэтому количество F — в растворе от HF диссоциации будет незначительным. Таким образом, [HF] составляет около 1 М, а [F — ] близко к 0. Это будет особенно верно, если мы добавим еще F — , добавление которого еще больше подавит диссоциацию HF ,
Мы хотим, чтобы соотношение основание / кислота составляло 0,66, поэтому нам понадобится [База] / 1M = 0,66. Таким образом, [F — ] должно составлять около 0,66 М. Затем к 100 мл раствора мы захотим добавить 0,066 моль (0,1 л x 0,66 М) F — . Поскольку мы добавляем NaF в качестве нашего источника F — , и поскольку NaF полностью диссоциирует в воде, нам нужно 0,066 моля NaF. Таким образом, 0,066 моль х 41,99 г / моль = 2,767 г.
Обратите внимание, что, поскольку конъюгатная кислота и конъюгатное основание оба смешаны в одном и том же объеме раствора в буфере, соотношение «основание / кислота» одинаково, если мы используем соотношение «концентрация основания к концентрации» кислота, или отношение молей основания к молям кислоты.«PH раствора, оказывается, не зависит от объема! (Это верно только до тех пор, пока раствор не станет настолько разбавленным, что автоионизация воды станет важным источником H + или OH — . Однако такие разбавленные растворы редко используются в качестве буферов.)
, В этой статье обсуждаются основные формулы насоса с примерами, такими как расчет мощности насоса , формула , удельная скорость вращения центробежного насоса и законы сродства для центробежных и поршневых насосов . Также предоставляется онлайн калькулятор для расчета мощности насоса
Формулы эффективности насоса и мощности насоса с примерами
КПД и потребляемая мощность насоса
Объем работ, выполняемых насосом, равен весу перекачиваемой жидкости в единицу времени, умноженному на общий напор в метрах.Однако производительность насоса в М 3 / час и удельный вес жидкости используются вместо веса жидкости, перекачиваемой для работы, выполняемой насосом.
Входная мощность насоса «P» — это механическая мощность в кВт, или Вт, Вт, потребляемая валом или муфтой. Так что входная мощность насоса также называется Break Horse Power (BHP).
Вход насоса BHP — это мощность, подаваемая на вал насоса, и обозначается как мощность в тормозной системе. поэтому входная мощность насоса также называется . Мощность на валу насоса .
Выходная мощность насоса р называется Мощность лошадиных сил (WHP ) или Гидравлическая мощность , и это полезная работа, выполняемая насосом. и обычно выражается формулой
Гидравлическая мощность Ph = Расход X Общая развитая головка X Плотность X Гравитационная постоянная
КПД насоса — это отношение входной и выходной мощности насоса.
, т. Е. КПД насоса — это отношение лошадиных сил к мощности лошадиных сил.
Формула расчета входной мощности насоса или формула расчета мощности на валу насоса
Входная мощность насоса = P
Формула — 1
P в ваттах =
Здесь
Q = Расход в м 3 / сек
В = Общая развернутая головка в метрах
= Плотность в кг / м 3
г = гравитационная постоянная = 9,81 м / с 2
η = КПД насоса (от 0% до 100%)
Формула — 2
P в кВт =
Здесь
Q = Расход в м 3 / час
В = Общая развернутая головка в метрах
= Плотность в кг / дм 3 (1 кг / м 3 = 0.001 кг / дм 3 )
η = КПД между 0 и <1 (не в%)
Формула — 3
P в кВт =
Здесь
Q = Расход в лт / сек (1 м 3 / сек = 3,6 х лт / сек)
В = Общая развернутая головка в метрах
= Плотность в кг / дм 3 (1 кг / м 3 = 0,001 кг / дм 3 )
η = КПД насоса (от 0% до 100%)
Формула — 4
P в Hp =
Здесь
Q = Расход в Лт./ сек
В = Общая развернутая головка в метрах
= Плотность в кг / дм 3
η = КПД насоса (от 0% до 100%)
Формула — 5 (единицы USCS)
P в Hp =
Здесь
Q = Расход в галлонах в минуту
H = общая развитая голова в ногах
= Плотность в фунтах / футах 3
η = КПД насоса (от 0% до 100%)
Для насосного агрегата с электродвигателем общая эффективность составляет
Общий КПД = КПД насоса х КПД двигателя
Тогда общая эффективность становится так называемой эффективностью «провод-вода-», которая выражается формулой
.Общая эффективность =
Удельная скорость насоса
Удельная скорость «Nq» является параметром, полученным из анализа размеров, который позволяет сравнивать рабочие колеса насосов различных размеров даже при их работе в аналогичном диапазоне Q -H .Определенную скорость можно использовать для классификации оптимальной конструкции рабочего колеса.
Удельная скорость насоса (Nq) определяется как скорость в об / мин, при которой геометрически подобное рабочее колесо будет работать, если оно будет пропорционально уменьшено в размерах, чтобы доставлять 75 кг воды в секунду до высоты 1 м.
Nq также определяется как теоретическая скорость вращения, при которой геометрически подобное рабочее колесо будет работать, если бы оно было такого размера, чтобы производить 1 м головки при скорости потока 1 м 3 / с в лучшей точке эффективности.
Удельную скорость можно сделать действительно безразмерным характеристическим параметром, сохранив то же числовое значение, используя следующее уравнение.
Метрическая система
Nq = =
где Nq = безразмерный параметр
N = об / мин насоса
n = об / с насоса
Q = Расход в м 3 / сек
H = голова в метрах
г = гравитационная постоянная (9,81 м / с 2 )
британских единиц
Nq =
, где N = число оборотов насоса
Q = Расход в галлонах в минуту (GPM)
H = голова в ногах
Примечание:
1.Для многоступенчатых насосов разработанная головка (H) с наилучшей эффективностью
2. Рассмотрим половину полного расхода в случае крыльчатки с двойным всасыванием.
Приблизительные исходные значения для удельной скорости центробежного насоса (Nq):
Радиальное рабочее колесо с высоким напором — до прибл. 25
Рабочее колесо с радиальной средней головкой — до прибл. 40
Радиальное рабочее колесо с низким напором — до прибл. 70
Рабочее колесо со смешанным потоком — до прибл. 160
Рабочее колесо с осевым потоком (пропеллер) — ок.от 140 до 400
Законы сродства для насосов — перейдите по ссылке ниже
Законы сродства для центробежных насосов | Положительные законы смещения поршневого насоса | Законы сродства насоса с примером
Зачем выбирать насос с лучшим КПД
Эффективность насоса является наиболее важным фактором при расчете потребляемой мощности. Таким образом, при выборе более высокой производительности насоса всегда выбирайте насос с наилучшей эффективностью.
Приведенная ниже формула поможет определить, какой тип КПД насоса лучше всего подходит.
N
N = количество единиц энергосбережения в год в киловаттах
= выше и ниже общий КПД двух насосных агрегатов.
P = подводимая мощность в кВт к двигателю (относится к насосу с низким КПД)
T = часы работы в год
Пример расчета эффективности насоса
= 75% и 65% соответственно
P = потребляемая мощность = 40 кВт
T = 3000 часов в год
N = 18461 Единиц (кВт)
Таким образом, при той же производительности КПД насоса увеличится на 10%, тогда энергосбережение составит 18461 кВт / ч в год.
Расчет мощности центробежного насоса онлайн
Примечание: 1000 кг / м 3 = 1 кг / дм 3
Нажмите здесь
Статья по теме:
Расчет давления пара насоса | Таблица давления водяного пара при разных температурах
Классификация насосов | Типы насосов и принципы их работы
Коэффициенты пересчета единиц и таблицы для расчета технического проекта
NPSH расчет | Потеря напора всасывающей и нагнетательной линии насоса с онлайн калькулятором
Спасибо за чтение этой статьи.Я надеюсь, что это может удовлетворить ваши требования. Оставьте отзыв, комментарии и, пожалуйста, не забудьте поделиться
,