Дизайнът на перфорираните плочи и филтърни капачки в механичните филтри пряко влияе върху експлоатационните характеристики и продължителността на живота на оборудването. Основните цели на дизайна са две:
Осигуряване на равномерно разпределение на водата по време на нормално филтриране, пълно използване на цялото напречно-сечение на филтриране и избягване на късо съединение или мъртви зони.
Осигурява абсолютно равномерно разпределение на водата и въздуха по време на обратно промиване, като гарантира, че филтърната среда е напълно почистена без загуби, докато самата перфорирана плоча/филтърна капачка има достатъчна механична здравина, за да издържи на значителната сила на удар по време на обратно промиване.
I. Методи за изчисление за перфорирани плочи (порести плочи)
Перфорираните плочи обикновено са разположени в долната част на филтъра, поддържайки филтърната среда и филтърните капачки и равномерно разпределяйки водата и въздуха за обратно промиване.
1. Основен параметър на дизайна: Коефициент на отворена площ
Коефициентът на отворена площ е съотношението на общата площ на всички отвори на перфорираната плоча към общата площ на перфорираната плоча. Това е най-важният фактор при изчислението.
Дебитът на водата за обратно промиване определя долната граница: По време на обратното промиване е необходим достатъчен воден поток през отворите, за да поддържа филтърната среда за почистване. Ако съотношението на отвора е твърде малко, съпротивлението на водния поток ще бъде твърде голямо, което ще изисква по-висок напор на помпата за обратно промиване и потенциално ще доведе до неравномерно разпределение на водата.
Силата на плочата с дюзи определя горната граница: прекалено високото съотношение на дюзите ще отслаби механичната якост на плочата с дюзи, потенциално причинявайки деформация или разкъсване под налягане при обратно промиване (особено по време на въздушно почистване).
Опит в промишлеността: Обикновено за обратно-промиване само с вода съотношението на отворите е проектирано да бъде между 3% и 8%. Ако се използва комбинирано обратно промиване с въздух-вода, поради по-голямата ударна сила на въздуха съотношението на отворите обикновено е по-ниско, например 2%-5%, за да се осигури достатъчна якост.
2. Стъпки на изчисление
Стъпка 1: Определете необходимата обща площ на отвора (A_дупки)
Тази зона трябва да отговаря на изискванията за обем на водата за обратно промиване.
A_дупки=Q_backwash / V
Q_backwash: Дебит на водата за обратно промиване (m³/s). Изчислено въз основа на диаметъра на филтъра и необходимия интензитет на обратно промиване (L/s·m²). Q_backwash=Интензитет на обратното промиване × (π × D²/4). (Забележете преобразуване на единица: 1 m³/s=1000 L/s)
V: Допустима скорост на потока на флуида през плочата с отвор (m/s). Това е емпирична стойност, обикновено 1,0~3,0 m/s за обратно промиване с вода и 10~20 m/s за обратно промиване с въздух (скорост на въздуха при стандартни условия). Тази стойност не може да бъде твърде голяма, в противен случай загубата на напор ще бъде огромна; нито може да бъде твърде малък, в противен случай ще има твърде много отвори.
Стъпка втора: Изчислете общата площ на плочата с отвор (A_плоча)
A_плоча=π×(D_filter_inner)²/4
D_filter_inner: Вътрешен диаметър на филтърния резервоар (m).
[Изображение]
Стъпка трета: Проверете съотношението на отвора (η)
η=A_дупки / A_плоча × 100%
Изчисленото съотношение на отвора η трябва да попада в горния емпиричен диапазон (напр. 2%-8%). Ако не, допустимата скорост на потока V в Стъпка едно трябва да се коригира и преизчисли. Увеличаването на V ще намали A_holes и ще намали η; обратно, намаляването на V ще намали η. Стъпка 4: Определете броя на отворите (N) и диаметъра на отвора (d)
Това е избор, който изисква внимателно обмисляне.
N=A_дупки / (π×d²/4)
Избор на диаметър на отвора (d): Обикновено се използват отвори от Φ8~Φ12 mm. Дупките, които са твърде малки, са податливи на запушване, докато тези, които са твърде големи, изискват повече болтове/филтърни капачки за запечатване, а равномерността на разпределение на водата е малко по-лоша.
Избор на брой отвори (N): Изчислете необходимия брой отвори N въз основа на избрания диаметър на отвора d.
Оформление на отвора: Обикновено се използва подреждане на равностранен триъгълник (детелина), тъй като това разположение осигурява най-равномерно разпределение. Разстоянието-до-център между отворите обикновено е (3~5)d. Дупките не трябва да са твърде близо до стената на резервоара; разстоянието на ръба обикновено е 100 mm ~ 150 mm.
II. Метод на изчисление за филтърни капачки
Филтърните капачки са компонентите, които директно постигат равномерно разпределение на водата и тяхното изчисляване е тясно свързано с плочата на отвора.
1. Основни параметри: Обща площ и брой на слотовете
Всяка филтърна капачка има множество фини процепи (обикновено 0,25 mm~0,4 mm), предназначени да блокират преминаването на филтърната среда.
2. Стъпки на изчисление
Стъпка 1: Определете потока на слота на една капачка на филтъра
Консултирайте се с доставчика на капачката на филтъра, за да получите криви на дебита на водата и въздуха за една капачка на филтъра при различни разлики в налягането. Това е най-точният метод.
Ако няма налични данни, могат да се направят оценки. Потокът на единична филтърна капачка с дълга-дръжка (прорези от 0,3 mm) по време на обратно промиване с вода (разлика в налягането ~0,1MPa) е приблизително 0,5~1,2 m³/h. По време на обратно промиване с въздух, потокът е приблизително 15~30 Nm³/h.
Стъпка 2: Изчислете необходимия брой филтърни капачки (N_cap)
N_cap=MAX( Q_backwash / q_water, Q_air / q_air )
Q_backwash: Общ дебит на водата при обратно промиване (m³/h)
q_water: Воден поток на филтърна капачка (m³/h)
Q_air: Обща скорост на въздушния поток за обратно промиване (Nm³/h)
q_air: Въздушен поток на филтърна капачка (Nm³/h)
Вземете по-голямата стойност между изчисленията за обратно промиване с вода и обратно промиване с въздух, за да отговаряте на по-взискателните условия на работа.
Стъпка 3: Проверете разстоянието на капачката на филтъра
Подредете филтърните капачки върху плочата с отвор според изчисления брой филтърни капачки N_cap (обикновено в шахматна схема).
Разстояние на капачката на филтъра: обикновено 150 mm ~ 250 mm. Това разстояние е от решаващо значение: Твърде голямото разстояние ще създаде слепи петна в разпределението на водата, предотвратявайки ефективното почистване на филтърната среда в тези зони по време на обратно промиване, което в крайна сметка води до образуване на бучки и натрупване.
Твърде малкото разстояние ще направи инсталацията неудобна, ще увеличи разходите и може да повлияе на разпределението на водата поради смущения между течностите.
От съществено значение е да се гарантира, че разстоянието между най-външната капачка на филтъра и стената на резервоара е приблизително 75 mm до 100 mm, за да се предотврати късо-съединяване на водния поток в стената на резервоара.