Mekanik filtrelerde delikli plakaların ve filtre kapaklarının tasarımı, ekipmanların çalışma performansını ve ömrünü doğrudan etkiler. Temel tasarım hedefleri iki yönlüdür:
Normal filtreleme sırasında eşit su dağılımının sağlanması, filtreleme kesitinin tamamının tamamen kullanılması-ve kısa devrelerin veya ölü bölgelerin önlenmesi.
Geri yıkama sırasında kesinlikle eşit su ve hava dağılımı sağlayarak filtre ortamının kayıpsız bir şekilde temizlenmesini sağlarken delikli plaka/filtre kapağının kendisi de geri yıkama sırasındaki önemli darbe kuvvetine dayanacak yeterli mekanik dayanıklılığa sahiptir.
I. Delikli Plakalar (Gözenekli Plakalar) için Hesaplama Yöntemleri
Delikli plakalar tipik olarak filtrenin alt kısmında bulunur, filtre ortamını ve filtre kapaklarını destekler ve geri yıkama suyu ile havayı eşit şekilde dağıtır.
1. Çekirdek Tasarım Parametresi: Açık Alan Oranı
Açık alan oranı, delikli plaka üzerindeki tüm açıklıkların toplam alanının delikli plakanın toplam alanına oranıdır. Bu hesaplamadaki en önemli faktördür.
Geri yıkama suyu akış hızı alt sınırı belirler: Geri yıkama sırasında, filtre ortamını temizlik amacıyla desteklemek için açıklıklardan yeterli su akışı gerekir. Delik oranı çok küçükse, su akış direnci çok yüksek olacak, daha yüksek bir geri yıkama pompası yüksekliği gerektirecek ve potansiyel olarak eşit olmayan su dağıtımına neden olacaktır.
Delik plakası mukavemeti üst sınırı belirler: aşırı yüksek bir delik oranı, delik plakasının mekanik mukavemetini zayıflatacak ve potansiyel olarak geri yıkama basıncı altında (özellikle havayla temizleme sırasında) deformasyona veya yırtılmaya neden olacaktır.
Sektör deneyimi: Genellikle yalnızca suyla-geri yıkama için delik oranı %3 ile %8 arasında olacak şekilde tasarlanmıştır. Hava-su kombine geri yıkama kullanılıyorsa, havanın daha büyük darbe kuvveti nedeniyle, yeterli mukavemeti sağlamak için delik oranı genellikle daha düşüktür, örneğin %2-%5.
2. Hesaplama Adımları
Adım 1: Gerekli toplam delik alanını (A_holes) belirleyin
Bu alanın geri yıkama suyu hacmi gereksinimlerini karşılaması gerekmektedir.
A_delikler=Q_geri yıkama / V
Q_backwash: Geri yıkama suyu debisi (m³/s). Filtre çapına ve gerekli geri yıkama yoğunluğuna (L/s·m²) göre hesaplanır. Q_geri yıkama=Geri yıkama yoğunluğu × (π × D²/4). (Birim dönüşümüne dikkat edin: 1 m³/s=1000 L/s)
V: Sıvının delik plakasından izin verilen akış hızı (m/s). Bu ampirik bir değerdir; genellikle suyun geri yıkanması için 1,0~3,0 m/s ve havanın geri yıkanması için 10~20 m/s'dir (standart koşullar altında hava hızı). Bu değer çok büyük olamaz, aksi halde yük kaybı çok büyük olacaktır; çok küçük de olamaz, aksi halde çok fazla delik olacaktır.
İkinci Adım: Delik plakasının (A_plate) toplam alanını hesaplayın
A_plate=π×(D_filter_inner)²/4
D_filter_inner: Filtre tankının iç çapı (m).
[Resim]
Üçüncü Adım: Delik oranını (η) doğrulayın
η=A_delikleri / A_plakası × %100
Hesaplanan delik oranı η yukarıdaki ampirik aralığa girmelidir (örn. %2-%8). Değilse Birinci Adımda izin verilen akış hızı V'nin ayarlanması ve yeniden hesaplanması gerekir. V'nin arttırılması A_deliklerini azaltacak ve η'yi azaltacaktır; tersine, V'yi azaltmak η'yı azaltacaktır. Adım 4: Delik Sayısını (N) ve Delik Çapını (d) Belirleyin
Bu, dikkatle değerlendirilmesi gereken bir seçimdir.
N=A_delikler / (π×d²/4)
Delik Çapı Seçimi (d): Tipik olarak Φ8~Φ12mm delikler kullanılır. Çok küçük delikler tıkanmaya yatkındır, çok büyük delikler ise sızdırmazlık için daha fazla cıvata/filtre kapağı gerektirir ve su dağıtım homojenliği biraz daha kötü olur.
Delik Sayısı Seçimi (N): Seçilen delik çapına (d) göre gerekli delik sayısını (N) hesaplayın.
Delik Düzeni: Bu düzenleme en düzgün dağılımı sağladığı için genellikle eşkenar üçgen (yonca yaprağı) düzeni kullanılır. Delikler arasındaki merkez--merkez-mesafesi genellikle (3~5)d'dir. Delikler tank duvarına çok yakın olmamalıdır; kenar mesafesi genellikle 100 mm ~ 150 mm'dir.
II. Filtre Kapakları Hesaplama Yöntemi
Filtre kapakları, doğrudan düzgün su dağılımı sağlayan bileşenlerdir ve bunların hesaplanması, orifis plakasıyla yakından ilgilidir.
1. Temel Parametreler: Toplam Yuva Alanı ve Sayısı
Her filtre kapağında, filtre ortamının geçmesini engellemek için tasarlanmış çok sayıda ince yuva (tipik olarak 0,25 mm ~ 0,4 mm) bulunur.
2. Hesaplama Adımları
Adım 1: Tek Filtre Kapağının Yuva Akısını Belirleyin
Farklı basınç farkları altında tek bir filtre kapağı için su ve hava akış hızı eğrilerini elde etmek için filtre kapağı tedarikçisine danışın. Bu en doğru yöntemdir.
Veri yoksa tahminler yapılabilir. Suyun geri yıkanması (basınç farkı ~0,1MPa) sırasında tek bir uzun-kulplu filtre kapağının (0,3 mm yuvalar) akışı yaklaşık 0,5~1,2 m³/saattir. Havanın geri yıkanması sırasında akı yaklaşık 15~30 Nm³/saattir.
Adım 2: Gerekli filtre kapağı sayısını (N_cap) hesaplayın
N_cap=MAX( Q_geri yıkama / q_su, Q_hava / q_hava )
Q_backwash: Toplam geri yıkama suyu debisi (m³/h)
q_water: Filtre kapağı başına su akışı (m³/h)
Q_air: Toplam geri yıkama hava debisi (Nm³/h)
q_air: Filtre kapağı başına hava akışı (Nm³/h)
Daha zorlu çalışma koşullarını karşılamak için su geri yıkama ve hava geri yıkama hesaplamaları arasında daha büyük olan değeri alın.
3. Adım: Filtre kapağı aralığını doğrulayın
Hesaplanan filtre kapağı sayısına (N_cap) göre (genellikle kademeli bir düzende) filtre kapaklarını delik plakası üzerinde düzenleyin.
Filtre kapağı aralığı: Tipik olarak 150mm~250mm. Bu aralık çok önemlidir: Çok büyük bir aralık, su dağıtımında kör noktalar oluşturacak, geri yıkama sırasında bu alanlardaki filtre ortamının etkili bir şekilde temizlenmesini önleyecek ve sonuçta topaklanma ve birikme oluşumuna yol açacaktır.
Çok küçük bir aralık kurulumu zahmetli hale getirecek, maliyetleri artıracak ve akışkanlar arasındaki etkileşim nedeniyle su dağıtımını etkileyebilir.
Tank duvarı içindeki su akışının kısa devre yapmasını- önlemek için, en dıştaki filtre kapağı ile tank duvarı arasındaki mesafenin yaklaşık 75 mm ila 100 mm olmasını sağlamak önemlidir.
