يؤثر تصميم الألواح المثقبة وأغطية المرشحات في المرشحات الميكانيكية بشكل مباشر على أداء التشغيل وعمر المعدات. أهداف التصميم الأساسية ذات شقين:
ضمان التوزيع الموحد للمياه أثناء عملية الترشيح العادية، مع الاستفادة الكاملة من المقطع العرضي للترشيح بالكامل-، وتجنب الدوائر القصيرة أو المناطق الميتة.
ضمان توزيع موحد تمامًا للمياه والهواء أثناء الغسيل العكسي، مما يضمن تنظيف وسائط الفلتر تمامًا دون خسارة، في حين أن اللوحة المثقبة/غطاء الفلتر نفسه يتمتع بقوة ميكانيكية كافية لتحمل قوة التأثير الكبيرة أثناء الغسيل العكسي.
I. طرق حساب الألواح المثقبة (الألواح المسامية)
توجد عادةً الألواح المثقبة في الجزء السفلي من الفلتر، لدعم وسائط الفلتر وأغطية الفلتر، وتوزيع ماء الغسيل العكسي والهواء بالتساوي.
1. معلمة التصميم الأساسية: نسبة المساحة المفتوحة
نسبة المساحة المفتوحة هي نسبة المساحة الإجمالية لجميع الفتحات الموجودة على اللوحة المثقبة إلى المساحة الإجمالية للوحة المثقبة. هذا هو العامل الأكثر أهمية في الحساب.
يحدد معدل تدفق مياه الغسيل العكسي الحد الأدنى: أثناء الغسيل العكسي، يلزم تدفق مياه كافٍ عبر الفتحات لدعم وسائط المرشح للتنظيف. إذا كانت نسبة الفتحة صغيرة جدًا، فستكون مقاومة تدفق المياه عالية جدًا، مما يتطلب رأسًا أعلى لمضخة الغسيل العكسي ومن المحتمل أن يؤدي إلى توزيع غير متساوٍ للمياه.
تحدد قوة لوحة الفتحة الحد الأعلى: ستؤدي نسبة الفتحة العالية جدًا إلى إضعاف القوة الميكانيكية للوحة الفتحة، مما قد يتسبب في تشوه أو تمزق تحت ضغط الغسيل العكسي (خاصة أثناء تنقية الهواء).
الخبرة الصناعية: بشكل عام، بالنسبة للغسيل العكسي بالمياه-فقط، تم تصميم نسبة الفتحة لتكون بين 3% و8%. إذا تم استخدام الغسيل العكسي المدمج بالهواء-والماء، نظرًا لقوة التأثير الأكبر للهواء، فإن نسبة الفتحة عادة ما تكون أقل، على سبيل المثال، 2%-5%، لضمان القوة الكافية.
2. خطوات الحساب
الخطوة 1: تحديد إجمالي مساحة الفتحة المطلوبة (A_holes)
تحتاج هذه المنطقة إلى تلبية متطلبات حجم مياه الغسيل العكسي.
أ_الثقوب=Q_الغسيل العكسي / V
Q_backwash: معدل تدفق مياه الغسيل العكسي (م³/ث). يتم حسابه على أساس قطر الفلتر وكثافة الغسيل العكسي المطلوبة (لتر/سم²). Q_backwash=شدة الغسيل العكسي × (π × D²/4). (لاحظ تحويل الوحدة: 1 م³/ث=1000 لتر/ث)
V: سرعة التدفق المسموح بها للسائل عبر لوحة الفتحة (م/ث). هذه قيمة تجريبية، بشكل عام 1.0~3.0 م/ث للغسيل العكسي بالمياه و10~20 م/ث للغسيل العكسي بالهواء (سرعة الهواء في ظل الظروف القياسية). لا يمكن أن تكون هذه القيمة كبيرة جدًا، وإلا فإن خسارة الرأس ستكون هائلة؛ ولا يمكن أن تكون صغيرة جدًا، وإلا سيكون هناك فتحات كثيرة جدًا.
الخطوة الثانية: حساب المساحة الكلية للوحة الفتحة (A_plate)
A_plate=π×(D_filter_inner)²/4
D_filter_inner: القطر الداخلي لخزان الفلتر (م).
[صورة]
الخطوة الثالثة: التحقق من نسبة الفتحة (η)
η=أ_الثقوب / اللوحة × 100%
يجب أن تقع نسبة الفتحة المحسوبة η ضمن النطاق التجريبي أعلاه (على سبيل المثال، 2%-8%). إذا لم يكن الأمر كذلك، فإن سرعة التدفق المسموح بها V في الخطوة الأولى تحتاج إلى تعديل وإعادة حسابها. زيادة V ستؤدي إلى تقليل A_holes وتقليل η؛ على العكس من ذلك، فإن تناقص V سوف يقلل η. الخطوة 4: تحديد عدد الثقوب (N) وقطر الثقب (د)
وهذا اختيار يتطلب دراسة متأنية.
N=A_الثقوب / (π×d²/4)
اختيار قطر الثقب (د): عادةً، يتم استخدام فتحات بقطر Φ8~Φ12mm. تكون الثقوب الصغيرة جدًا عرضة للانسداد، في حين أن الثقوب الكبيرة جدًا تتطلب المزيد من البراغي/أغطية المرشح للإغلاق، ويكون انتظام توزيع المياه أسوأ قليلاً.
اختيار عدد الثقوب (N): احسب العدد المطلوب من الثقوب N بناءً على قطر الثقب المحدد d.
تخطيط الثقب: عادةً ما يتم استخدام ترتيب مثلث متساوي الأضلاع (ورقة البرسيم)، حيث يوفر هذا الترتيب التوزيع الأكثر اتساقًا. المسافة المركزية-إلى-المركز بين الثقوب بشكل عام هي (3~5)د. يجب ألا تكون الثقوب قريبة جدًا من جدار الخزان؛ مسافة الحافة بشكل عام 100 مم ~ 150 مم.
ثانيا. طريقة حساب قبعات المرشح
أغطية المرشح هي المكونات التي تحقق توزيعًا موحدًا للمياه بشكل مباشر، ويرتبط حسابها ارتباطًا وثيقًا بلوحة الفتحة.
1. المعلمات الأساسية: إجمالي مساحة الفتحة وعددها
يحتوي كل غطاء مرشح على العديد من الفتحات الدقيقة (عادةً 0.25 مم ~ 0.4 مم) المصممة لمنع وسائط الفلتر من المرور.
2. خطوات الحساب
الخطوة 1: تحديد تدفق الفتحة لغطاء مرشح واحد
استشر مورد غطاء المرشح للحصول على منحنيات معدل تدفق الماء والهواء لغطاء مرشح واحد تحت فروق ضغط مختلفة. هذه هي الطريقة الأكثر دقة.
إذا لم تتوفر بيانات، يمكن إجراء التقديرات. يبلغ تدفق غطاء مرشح واحد طويل المقبض - (فتحات 0.3 مم) أثناء الغسيل العكسي للمياه (فرق الضغط ~0.1MPa) حوالي 0.5~1.2 متر مكعب/ساعة. أثناء الغسيل العكسي للهواء، يكون التدفق حوالي 15~30 Nm³/h.
الخطوة 2: حساب العدد المطلوب من قبعات المرشح (N_cap)
N_cap=MAX( Q_backwash / q_water، Q_air / q_air )
Q_backwash: إجمالي معدل تدفق مياه الغسيل العكسي (m³/h)
q_water: تدفق الماء لكل غطاء مرشح (م³/ساعة)
Q_air: إجمالي معدل تدفق هواء الغسيل العكسي (Nm³/h)
q_air: تدفق الهواء لكل غطاء مرشح (Nm³/h)
خذ القيمة الأكبر بين حسابات الغسيل العكسي للمياه والغسيل العكسي للهواء لتلبية ظروف التشغيل الأكثر تطلبًا.
الخطوة 3: التحقق من تباعد غطاء الفلتر
قم بترتيب أغطية الفلتر على لوحة الفتحة وفقًا للعدد المحسوب لأغطية الفلتر N_cap (عادةً بنمط متدرج).
تباعد غطاء الفلتر: عادة 150 مم ~ 250 مم. يعد هذا التباعد أمرًا بالغ الأهمية: فالتباعد الكبير جدًا سيخلق بقعًا عمياء في توزيع المياه، مما يمنع التنظيف الفعال لوسائط الترشيح في هذه المناطق أثناء الغسيل العكسي، مما يؤدي في النهاية إلى تكوين كتل وتراكم.
إن التباعد الصغير جدًا سيجعل التثبيت غير مريح، ويزيد من التكاليف، وقد يؤثر على توزيع المياه بسبب التداخل بين السوائل.
من الضروري التأكد من أن المسافة بين غطاء الفلتر الخارجي وجدار الخزان تبلغ حوالي 75 مم إلى 100 مم لمنع -قصر دائرة تدفق المياه داخل جدار الخزان.
