Das Design von Lochplatten und Filterkappen in mechanischen Filtern wirkt sich direkt auf die Betriebsleistung und Lebensdauer der Geräte aus. Die zentralen Designziele sind zweierlei:
Gewährleistung einer gleichmäßigen Wasserverteilung während der normalen Filterung, vollständige Ausnutzung des gesamten Filterquerschnitts und Vermeidung von Kurzschlüssen oder Totzonen.
Gewährleistet eine absolut gleichmäßige Wasser- und Luftverteilung während der Rückspülung, sorgt dafür, dass das Filtermedium gründlich und verlustfrei gereinigt wird, während die Lochplatte/Filterkappe selbst über ausreichende mechanische Festigkeit verfügt, um der erheblichen Aufprallkraft während der Rückspülung standzuhalten.
I. Berechnungsmethoden für Lochplatten (poröse Platten)
Perforierte Platten befinden sich typischerweise am Boden des Filters, stützen das Filtermedium und die Filterkappen und verteilen Rückspülwasser und Luft gleichmäßig.
1. Kernentwurfsparameter: Verhältnis der offenen Fläche
Das offene Flächenverhältnis ist das Verhältnis der Gesamtfläche aller Öffnungen auf der Lochplatte zur Gesamtfläche der Lochplatte. Dies ist der wichtigste Faktor bei der Berechnung.
Die Durchflussmenge des Rückspülwassers bestimmt die untere Grenze: Beim Rückspülen muss ausreichend Wasser durch die Öffnungen fließen, um das Filtermedium bei der Reinigung zu unterstützen. Wenn das Öffnungsverhältnis zu klein ist, ist der Wasserströmungswiderstand zu hoch, was eine höhere Förderhöhe der Rückspülpumpe erfordert und möglicherweise zu einer ungleichmäßigen Wasserverteilung führt.
Die Stärke der Blendenplatte bestimmt die Obergrenze: Ein zu hohes Düsenverhältnis schwächt die mechanische Festigkeit der Blendenplatte, was möglicherweise zu Verformungen oder Rissen unter dem Rückspüldruck führt (insbesondere bei der Luftwäsche).
Branchenerfahrung: Im Allgemeinen ist das Öffnungsverhältnis für die reine Wasserrückspülung auf einen Wert zwischen 3 % und 8 % ausgelegt. Wenn eine kombinierte Luft-{4}}Wasser-Rückspülung verwendet wird, ist das Öffnungsverhältnis aufgrund der größeren Aufprallkraft der Luft normalerweise niedriger, beispielsweise 2 %–5 %, um eine ausreichende Festigkeit sicherzustellen.
2. Berechnungsschritte
Schritt 1: Bestimmen Sie die erforderliche Gesamtöffnungsfläche (A_Löcher).
Dieser Bereich muss die Anforderungen an das Rückspülwasservolumen erfüllen.
A_holes=Q_backwash / V
Q_backwash: Rückspülwasserdurchfluss (m³/s). Berechnet auf Basis des Filterdurchmessers und der erforderlichen Rückspülintensität (L/s·m²). Q_backwash=Rückspülintensität × (π × D²/4). (Einheitenumrechnung beachten: 1 m³/s=1000 L/s)
V: Zulässige Strömungsgeschwindigkeit der Flüssigkeit durch die Blende (m/s). Dies ist ein empirischer Wert, im Allgemeinen 1,0–3,0 m/s für die Wasserrückspülung und 10–20 m/s für die Luftrückspülung (Luftgeschwindigkeit unter Standardbedingungen). Dieser Wert darf nicht zu groß sein, sonst ist der Druckverlust enorm; Es darf auch nicht zu klein sein, sonst entstehen zu viele Öffnungen.
Schritt zwei: Berechnen Sie die Gesamtfläche der Blende (A_plate)
A_plate=π×(D_filter_inner)²/4
D_filter_inner: Innendurchmesser des Filtertanks (m).
[Bild]
Schritt drei: Überprüfen Sie das Öffnungsverhältnis (η)
η=A_Löcher / A_Platte × 100 %
Das berechnete Öffnungsverhältnis η muss innerhalb des oben genannten empirischen Bereichs liegen (z. B. 2 %–8 %). Wenn nicht, muss die zulässige Strömungsgeschwindigkeit V in Schritt eins angepasst und neu berechnet werden. Durch Erhöhen von V werden A_Löcher kleiner und η kleiner; umgekehrt führt eine Verringerung von V zu einer Verringerung von η. Schritt 4: Bestimmen Sie die Anzahl der Löcher (N) und den Lochdurchmesser (d).
Dies ist eine Entscheidung, die sorgfältige Überlegung erfordert.
N=A_holes / (π×d²/4)
Auswahl des Lochdurchmessers (d): Typischerweise werden Löcher mit einem Durchmesser von 8 bis 12 mm verwendet. Zu kleine Löcher neigen zum Verstopfen, während zu große Löcher mehr Schrauben/Filterkappen zum Abdichten erfordern und die Gleichmäßigkeit der Wasserverteilung etwas schlechter ist.
Auswahl der Lochanzahl (N): Berechnen Sie die erforderliche Lochanzahl N basierend auf dem gewählten Lochdurchmesser d.
Lochanordnung: Normalerweise wird eine gleichseitige Dreiecksanordnung (Kleeblatt) verwendet, da diese Anordnung die gleichmäßigste Verteilung bietet. Der Mittelpunkt-zu-Mittenabstand zwischen den Löchern beträgt im Allgemeinen (3~5)d. Löcher sollten nicht zu nahe an der Tankwand liegen; Der Randabstand beträgt im Allgemeinen 100 mm bis 150 mm.
II. Berechnungsmethode für Filterkappen
Filterkappen sind die Komponenten, die direkt eine gleichmäßige Wasserverteilung erreichen, und ihre Berechnung hängt eng mit der Düsenplatte zusammen.
1. Kernparameter: Gesamtschlitzfläche und -anzahl
Jede Filterkappe verfügt über zahlreiche feine Schlitze (normalerweise 0,25 mm bis 0,4 mm), die den Durchgang des Filtermediums blockieren sollen.
2. Berechnungsschritte
Schritt 1: Bestimmen Sie den Schlitzfluss einer einzelnen Filterkappe
Wenden Sie sich an den Lieferanten der Filterkappe, um Kurven für den Wasser- und Luftdurchsatz für eine einzelne Filterkappe bei unterschiedlichen Druckunterschieden zu erhalten. Dies ist die genaueste Methode.
Liegen keine Daten vor, können Schätzungen vorgenommen werden. Der Fluss einer einzelnen Filterkappe mit langem Griff (0,3-mm-Schlitze) während der Wasserrückspülung (Druckunterschied ~0,1 MPa) beträgt etwa 0,5–1,2 m³/h. Bei der Luftrückspülung beträgt der Fluss etwa 15–30 Nm³/h.
Schritt 2: Berechnen Sie die erforderliche Anzahl an Filterkappen (N_cap)
N_cap=MAX( Q_backwash / q_water, Q_air / q_air )
Q_backwash: Gesamtdurchfluss des Rückspülwassers (m³/h)
q_water: Wasserfluss pro Filterkappe (m³/h)
Q_air: Gesamtdurchsatz der Rückspülluft (Nm³/h)
q_air: Luftstrom pro Filterkappe (Nm³/h)
Nehmen Sie den größeren Wert zwischen den Berechnungen der Wasserrückspülung und der Luftrückspülung, um anspruchsvollere Betriebsbedingungen zu erfüllen.
Schritt 3: Überprüfen Sie den Abstand der Filterkappen
Ordnen Sie die Filterkappen auf der Blende entsprechend der berechneten Anzahl Filterkappen N_cap an (normalerweise in einem versetzten Muster).
Abstand der Filterkappen: Typischerweise 150 mm bis 250 mm. Dieser Abstand ist entscheidend: Ein zu großer Abstand führt zu toten Stellen in der Wasserverteilung, die eine wirksame Reinigung des Filtermediums in diesen Bereichen während der Rückspülung verhindern und schließlich zur Bildung von Klumpen und Ablagerungen führen.
Ein zu kleiner Abstand macht die Installation unpraktisch, erhöht die Kosten und kann die Wasserverteilung aufgrund von Interferenzen zwischen den Flüssigkeiten beeinträchtigen.
Es ist unbedingt darauf zu achten, dass der Abstand zwischen der äußersten Filterkappe und der Tankwand etwa 75 mm bis 100 mm beträgt, um einen Kurzschluss des Wasserflusses innerhalb der Tankwand zu verhindern.