Utformningen av perforerade plattor och filterlock i mekaniska filter påverkar direkt utrustningens driftsprestanda och livslängd. De centrala designmålen är två:
Säkerställer enhetlig vattenfördelning under normal filtrering, utnyttjar hela filtreringstvärsnittet fullt ut och undviker kortslutningar eller döda zoner.
Säkerställer absolut jämn vatten- och luftfördelning under backspolning, säkerställer att filtermediet rengörs noggrant utan förlust, samtidigt som den perforerade plattan/filterlocket i sig har tillräcklig mekanisk styrka för att motstå den betydande stötkraften under backspolningen.
I. Beräkningsmetoder för perforerade plattor (porösa plattor)
Perforerade plattor är vanligtvis placerade i botten av filtret, som stödjer filtermediet och filterlocken och fördelar återspolningsvatten och luft jämnt.
1. Kärndesignparameter: Öppet ytförhållande
Det öppna areaförhållandet är förhållandet mellan den totala arean av alla öppningar på den perforerade plattan och den totala arean av den perforerade plattan. Detta är den mest avgörande faktorn i beräkningen.
Backspolningsvattenflödet bestämmer den nedre gränsen: Under backspolning krävs tillräckligt vattenflöde genom öppningarna för att stödja filtermediet för rengöring. Om mynningsförhållandet är för litet kommer vattenflödesmotståndet att vara för högt, vilket kräver ett högre backspolningspumphuvud och potentiellt resultera i ojämn vattenfördelning.
Öppningsplattans styrka bestämmer den övre gränsen: ett för högt öppningsförhållande kommer att försvaga den mekaniska hållfastheten hos öppningsplattan, vilket potentiellt kan orsaka deformation eller rivning under backspolningstryck (särskilt under luftskrubbning).
Branscherfarenhet: I allmänhet, för vatten-endast backspolning, är öppningsförhållandet utformat för att vara mellan 3 % och 8 %. Om luft-vatten kombinerad backspolning används, på grund av luftens större slagkraft, är öppningsförhållandet vanligtvis lägre, till exempel 2%-5%, för att säkerställa tillräcklig styrka.
2. Beräkningssteg
Steg 1: Bestäm den totala öppningsarean som krävs (A_holes)
Detta område måste uppfylla kraven på volym för returspolningsvatten.
A_holes=Q_backwash / V
Q_backwash: Backwash vattenflöde (m³/s). Beräknat baserat på filterdiametern och den erforderliga backspolningsintensiteten (L/s·m²). Q_backwash=Backwash intensitet × (π × D²/4). (Observera enhetsomvandling: 1 m³/s=1000 L/s)
V: Tillåten flödeshastighet för vätska genom öppningsplattan (m/s). Detta är ett empiriskt värde, i allmänhet 1,0~3,0 m/s för vattenspolning och 10~20 m/s för luftspolning (lufthastighet under standardförhållanden). Detta värde kan inte vara för stort, annars blir huvudförlusten enorm; den kan inte heller vara för liten, annars blir det för många öppningar.
Steg två: Beräkna den totala arean av öppningsplattan (A_plate)
A_plate=π×(D_filter_inner)²/4
D_filter_inner: Innerdiameter på filtertanken (m).
[Bild]
Steg tre: Verifiera öppningsförhållandet (η)
η=A_holes / A_plate × 100 %
Det beräknade öppningsförhållandet η måste falla inom ovanstående empiriska intervall (t.ex. 2%-8%). Om inte, måste den tillåtna flödeshastigheten V i steg ett justeras och räknas om. Att öka V kommer att minska A_holes och minska η; omvänt, minskande V kommer att minska η. Steg 4: Bestäm antalet hål (N) och håldiameter (d)
Detta är ett val som kräver noggrant övervägande.
N=A_hål / (π×d²/4)
Val av håldiameter (d): Vanligtvis används hål på Φ8~Φ12mm. Hål som är för små är benägna att täppas till, medan de som är för stora kräver fler bultar/filterlock för tätning, och vattenfördelningen är något sämre.
Val av antal hål (N): Beräkna det erforderliga antalet hål N baserat på den valda håldiametern d.
Hållayout: En liksidig triangel (klöverblad) används vanligtvis, eftersom detta arrangemang ger den mest enhetliga fördelningen. Mitt-till-avståndet mellan hålen är vanligtvis (3~5)d. Hål bör inte vara för nära tankväggen; kantavståndet är vanligtvis 100 mm ~ 150 mm.
II. Beräkningsmetod för filterlock
Filterlock är de komponenter som direkt uppnår enhetlig vattenfördelning, och deras beräkning är nära relaterad till öppningsplattan.
1. Kärnparametrar: Total platsyta och antal
Varje filterlock har många fina slitsar (vanligtvis 0,25 mm~0,4 mm) utformade för att blockera filtermediet från att passera igenom.
2. Beräkningssteg
Steg 1: Bestäm slitsflödet för ett enda filterlock
Rådfråga filterlocksleverantören för att få vatten- och luftflödeskurvor för ett enda filterlock under olika tryckskillnader. Detta är den mest exakta metoden.
Om inga data finns tillgängliga kan uppskattningar göras. Fluxet för en enda lång- filterkåpa (0,3 mm slitsar) under vattenbackspolning (tryckskillnad ~0,1 MPa) är ungefär 0,5~1,2 m³/h. Under luftbackspolning är flödet cirka 15~30 Nm³/h.
Steg 2: Beräkna det nödvändiga antalet filterlock (N_cap)
N_cap=MAX( Q_backwash / q_water, Q_air / q_air )
Q_backwash: Totalt backspolningsvattenflöde (m³/h)
q_vatten: Vattenflöde per filterlock (m³/h)
Q_air: Total backspolningsluftflöde (Nm³/h)
q_air: Luftflöde per filterlock (Nm³/h)
Ta det större värdet mellan beräkningarna för vattenbackspolning och luftbackspolning för att möta mer krävande driftsförhållanden.
Steg 3: Verifiera filterlockets avstånd
Ordna filterlocken på öppningsplattan enligt det beräknade antalet filterlock N_cap (vanligtvis i ett förskjutet mönster).
Filterlocksavstånd: Vanligtvis 150 mm ~ 250 mm. Detta avstånd är avgörande: Ett för stort avstånd kommer att skapa döda fläckar i vattendistributionen, vilket förhindrar effektiv rengöring av filtermediet i dessa områden under backspolning, vilket så småningom leder till bildning av klumpar och ansamlingar.
För litet avstånd kommer att göra installationen obekväm, öka kostnaderna och kan påverka vattenfördelningen på grund av interferens mellan vätskor.
Det är viktigt att se till att avståndet mellan det yttersta filterlocket och tankväggen är cirka 75 mm till 100 mm för att förhindra kortslutning av vattenflödet inom tankväggen.