Utformingen av perforerte plater og filterhetter i mekaniske filtre påvirker direkte driftsytelsen og levetiden til utstyret. Kjernedesignmålene er todelt:
Sikre jevn vannfordeling under normal filtrering, utnytte hele filtreringstverrsnittet fullt ut, og unngå kortslutninger eller dødsoner.
Sikrer absolutt jevn vann- og luftfordeling under tilbakespyling, sikrer at filtermediet er grundig rengjort uten tap, mens selve den perforerte platen/filterhetten har tilstrekkelig mekanisk styrke til å motstå den betydelige slagkraften under tilbakespylingen.
I. Beregningsmetoder for perforerte plater (porøse plater)
Perforerte plater er vanligvis plassert i bunnen av filteret, som støtter filtermediet og filterhettene, og fordeler returvann og luft jevnt.
1. Kjernedesignparameter: Åpent områdeforhold
Åpningsarealforholdet er forholdet mellom det totale arealet av alle åpninger på den perforerte platen og det totale arealet av den perforerte platen. Dette er den mest avgjørende faktoren i beregningen.
Tilbakespylingsvannets strømningshastighet bestemmer den nedre grensen: Under tilbakespyling kreves det tilstrekkelig vannstrøm gjennom åpningene for å støtte filtermediet for rengjøring. Hvis åpningsforholdet er for lite, vil vannstrømmotstanden være for høy, noe som krever høyere returspylingspumpehode og potensielt resultere i ujevn vannfordeling.
Styrken på åpningsplaten bestemmer den øvre grensen: et for høyt åpningsforhold vil svekke den mekaniske styrken til åpningsplaten, og potensielt forårsake deformasjon eller riving under tilbakespylingstrykk (spesielt under luftskrubbing).
Bransjeerfaring: Vanligvis, for vann-bare tilbakespyling, er åpningsforholdet designet til å være mellom 3 % og 8 %. Hvis luft-vann kombinert tilbakespyling brukes, på grunn av luftens større slagkraft, er åpningsforholdet vanligvis lavere, for eksempel 2%-5%, for å sikre tilstrekkelig styrke.
2. Beregningstrinn
Trinn 1: Bestem det nødvendige totale åpningsarealet (A_holes)
Dette området må oppfylle kravene til tilbakespylingsvannvolum.
A_holes=Q_backwash / V
Q_backwash: Tilbakespylingsvannets strømningshastighet (m³/s). Beregnet basert på filterdiameteren og nødvendig tilbakespylingsintensitet (L/s·m²). Q_backwash=Tilbakespylingsintensitet × (π × D²/4). (Merk enhetskonvertering: 1 m³/s=1000 L/s)
V: Tillatt strømningshastighet for væske gjennom åpningsplaten (m/s). Dette er en empirisk verdi, vanligvis 1,0~3,0 m/s for tilbakespyling av vann og 10~20 m/s for tilbakespyling av luft (lufthastighet under standardforhold). Denne verdien kan ikke være for stor, ellers vil hodetapet være enormt; den kan heller ikke være for liten, ellers blir det for mange åpninger.
Trinn to: Beregn det totale arealet av åpningsplaten (A_plate)
A_plate=π×(D_filter_inner)²/4
D_filter_inner: Innerdiameter på filtertanken (m).
[Bilde]
Trinn tre: Bekreft åpningsforholdet (η)
η=A_hull / A_plate × 100 %
Det beregnede åpningsforholdet η må falle innenfor det empiriske området ovenfor (f.eks. 2%-8%). Hvis ikke, må den tillatte strømningshastigheten V i trinn én justeres og beregnes på nytt. Å øke V vil redusere A_holes og redusere η; omvendt vil synkende V redusere η. Trinn 4: Bestem antall hull (N) og hulldiameter (d)
Dette er et valg som krever nøye vurdering.
N=A_hull / (π×d²/4)
Valg av hulldiameter (d): Vanligvis brukes hull på Φ8~Φ12mm. For små hull er utsatt for tilstopping, mens de som er for store krever flere bolter/filterhetter for tetting, og jevnheten i vannfordelingen er litt dårligere.
Valg av antall hull (N): Beregn det nødvendige antallet hull N basert på valgt hulldiameter d.
Hulloppsett: Et likesidet trekant (kløverblad) arrangement brukes vanligvis, da dette arrangementet gir den mest jevne fordelingen. Sentrum-til-senteravstand mellom hullene er vanligvis (3~5)d. Hull bør ikke være for nær tankveggen; kantavstanden er vanligvis 100 mm ~ 150 mm.
II. Beregningsmetode for filterhetter
Filterhetter er komponentene som direkte oppnår jevn vannfordeling, og deres beregning er nært knyttet til åpningsplaten.
1. Kjerneparametere: Totalt sporareal og antall
Hver filterhette har mange fine spor (vanligvis 0,25 mm~0,4 mm) designet for å blokkere filtermediet fra å passere gjennom.
2. Beregningstrinn
Trinn 1: Bestem sporfluksen til en enkelt filterhette
Rådfør deg med filterhettens leverandør for å få vann- og luftstrømningshastighetskurver for en enkelt filterhette under forskjellige trykkforskjeller. Dette er den mest nøyaktige metoden.
Hvis ingen data er tilgjengelig, kan estimeringer gjøres. Fluksen til en enkelt lang-filterhette (0,3 mm spor) under vanntilbakeskylling (trykkforskjell ~0,1 MPa) er omtrent 0,5~1,2 m³/t. Under tilbakespyling av luft er fluksen ca. 15~30 Nm³/t.
Trinn 2: Beregn det nødvendige antallet filterkapsler (N_cap)
N_cap=MAX( Q_backwash / q_water, Q_air / q_air )
Q_backwash: Total tilbakespylingsvannstrøm (m³/t)
q_vann: Vannfluks per filterhette (m³/t)
Q_air: Total tilbakespylingsluftstrøm (Nm³/t)
q_air: Luftstrøm per filterhette (Nm³/h)
Ta den største verdien mellom beregningene for tilbakespyling av vann og luft for å møte mer krevende driftsforhold.
Trinn 3: Bekreft filterdekselavstanden
Plasser filterhettene på åpningsplaten i henhold til det beregnede antallet filterhetter N_cap (vanligvis i et forskjøvet mønster).
Filterhetteavstand: Vanligvis 150 mm ~ 250 mm. Denne avstanden er avgjørende: For stor avstand vil skape blinde flekker i vannfordelingen, og forhindre effektiv rensing av filtermediet i disse områdene under tilbakespyling, og til slutt føre til dannelse av klumper og opphopning.
For liten avstand vil gjøre installasjonen upraktisk, øke kostnadene og kan påvirke vannfordelingen på grunn av interferens mellom væsker.
Det er viktig å sørge for at avstanden mellom den ytterste filterhetten og tankveggen er ca. 75 mm til 100 mm for å forhindre kort-omslutning av vannstrømmen innenfor tankveggen.