Konstrukce děrovaných desek a uzávěrů filtrů u mechanických filtrů přímo ovlivňuje provozní výkon a životnost zařízení. Hlavní cíle návrhu jsou dva:
Zajištění rovnoměrné distribuce vody během běžné filtrace, plné využití celého průřezu filtrace-a zamezení zkratů nebo mrtvých zón.
Zajištění absolutně rovnoměrné distribuce vody a vzduchu během zpětného proplachu, zajištění důkladného vyčištění filtračního média beze ztrát, zatímco samotná perforovaná deska/víčko filtru má dostatečnou mechanickou pevnost, aby odolala značné rázové síle během zpětného proplachu.
I. Metody výpočtu pro děrované desky (porézní desky)
Perforované desky jsou obvykle umístěny ve spodní části filtru, podpírají filtrační médium a víčka filtrů a rovnoměrně rozvádějí vodu a vzduch zpětného proplachu.
1. Parametr Core Design: Open Area Ratio
Poměr otevřené plochy je poměr celkové plochy všech otvorů na děrované desce k celkové ploše děrované desky. To je nejdůležitější faktor při výpočtu.
Průtok vody zpětného proplachu určuje spodní hranici: Během zpětného proplachování je vyžadován dostatečný průtok vody otvory pro podporu filtračního média pro čištění. Pokud je poměr otvorů příliš malý, odpor proudění vody bude příliš vysoký, což vyžaduje vyšší hlavu čerpadla zpětného proplachu, což může mít za následek nerovnoměrnou distribuci vody.
Pevnost clony určuje horní limit: příliš vysoký poměr clony oslabí mechanickou pevnost clony, což může způsobit deformaci nebo roztržení pod tlakem zpětného proplachu (zejména během čištění vzduchem).
Zkušenosti v oboru: Obecně platí, že pro zpětné proplachování-pouze vodou je poměr trysek navržen tak, aby se pohyboval mezi 3 % a 8 %. Pokud se používá kombinované zpětné proplachování vzduchem{4}}vodou, kvůli větší rázové síle vzduchu je poměr otvorů obvykle nižší, například 2%-5%, aby byla zajištěna dostatečná pevnost.
2. Kroky výpočtu
Krok 1: Určete požadovanou celkovou plochu otvoru (A_holes)
Tato oblast musí splňovat požadavky na objem vody pro zpětný proplach.
A_holes=Q_backwash / V
Q_backwash: Průtok vody zpětného proplachu (m³/s). Vypočteno na základě průměru filtru a požadované intenzity zpětného proplachu (L/s·m²). Q_backwash=Intenzita zpětného proplachu × (π × D²/4). (Převod jednotek: 1 m³/s=1000 L/s)
V: Přípustná rychlost proudění tekutiny přes clonu (m/s). Toto je empirická hodnota, obecně 1,0~3,0 m/s pro zpětné proplachování vodou a 10~20 m/s pro zpětné proplachování vzduchu (rychlost vzduchu za standardních podmínek). Tato hodnota nemůže být příliš velká, jinak bude ztráta hlavy enormní; ani nemůže být příliš malý, jinak bude otvorů příliš mnoho.
Krok 2: Vypočítejte celkovou plochu clony (A_plate)
A_plate=π×(D_filter_inner)²/4
D_filter_inner: Vnitřní průměr filtrační nádrže (m).
[Obraz]
Krok tři: Ověřte poměr otvoru (η)
η=A_holes / A_plate × 100 %
Vypočtený poměr otvorů η musí spadat do výše uvedeného empirického rozsahu (např. 2 %-8 %). Pokud ne, je třeba upravit a přepočítat povolenou rychlost proudění V v kroku jedna. Zvýšení V sníží A_holes a sníží η; naopak, klesající V bude klesat η. Krok 4: Určete počet otvorů (N) a průměr otvoru (d)
Toto je volba, která vyžaduje pečlivé zvážení.
N=A_holes / (π×d²/4)
Výběr průměru díry (d): Obvykle se používají díry Φ8~Φ12mm. Příliš malé otvory jsou náchylné k ucpání, zatímco příliš velké vyžadují k utěsnění více šroubů/krytek filtrů a rovnoměrnost distribuce vody je o něco horší.
Výběr počtu děr (N): Vypočítejte požadovaný počet děr N na základě zvoleného průměru díry d.
Rozložení otvorů: Obvykle se používá uspořádání s rovnostranným trojúhelníkem (čtyřlístek), protože toto uspořádání poskytuje nejrovnoměrnější rozložení. Vzdálenost od středu-do{2}}středu mezi otvory je obecně (3~5)d. Otvory by neměly být příliš blízko stěny nádrže; vzdálenost od okraje je obecně 100 mm ~ 150 mm.
II. Metoda výpočtu pro uzávěry filtrů
Filtrační uzávěry jsou komponenty, které přímo dosahují rovnoměrné distribuce vody a jejich výpočet úzce souvisí s clonou.
1. Základní parametry: Celková plocha slotu a počet
Každý uzávěr filtru má četné jemné štěrbiny (typicky 0,25 mm~0,4 mm), které blokují průchod filtračního média.
2. Kroky výpočtu
Krok 1: Určete tok štěrbiny jednoho uzávěru filtru
Poraďte se s dodavatelem uzávěru filtru, abyste získali křivky průtoku vody a vzduchu pro jeden uzávěr filtru při různých tlakových rozdílech. Toto je nejpřesnější metoda.
Nejsou-li k dispozici žádné údaje, lze provést odhady. Tok jediné dlouhé-ušky filtru (0,3mm štěrbiny) během zpětného proplachování vodou (rozdíl tlaku ~0,1MPa) je přibližně 0,5~1,2 m³/h. Při zpětném proplachování vzduchem je tok přibližně 15~30 Nm³/h.
Krok 2: Vypočítejte požadovaný počet uzávěrů filtrů (N_cap)
N_cap=MAX( Q_backwash / q_water, Q_air / q_air )
Q_backwash: Celkový průtok vody zpětného proplachu (m³/h)
q_water: Průtok vody na víčko filtru (m³/h)
Q_air: Celkový průtok vzduchu zpětného proplachu (Nm³/h)
q_air: Průtok vzduchu na víčko filtru (Nm³/h)
Vezměte větší hodnotu mezi výpočty vodního zpětného proplachu a zpětného proplachu vzduchu, abyste splnili náročnější provozní podmínky.
Krok 3: Ověřte rozteč víčka filtru
Uspořádejte uzávěry filtrů na cloně podle vypočítaného počtu uzávěrů filtrů N_cap (obvykle v střídavém vzoru).
Rozteč víčka filtru: Obvykle 150 mm ~ 250 mm. Tato vzdálenost je zásadní: Příliš velká vzdálenost vytvoří slepá místa v rozvodu vody, což zabrání účinnému čištění filtračního média v těchto oblastech při zpětném proplachu, což případně povede k tvorbě shluků a nánosů.
Příliš malá rozteč způsobí nepohodlnou instalaci, zvýší náklady a může ovlivnit distribuci vody kvůli interferenci mezi kapalinami.
Je nezbytné zajistit, aby vzdálenost mezi vnějším uzávěrem filtru a stěnou nádrže byla přibližně 75 mm až 100 mm, aby se zabránilo zkratu-toku vody ve stěně nádrže.