O design das placas perfuradas e das tampas dos filtros mecânicos afeta diretamente o desempenho operacional e a vida útil do equipamento. Os objetivos principais do design são duplos:
Garantir a distribuição uniforme da água durante a filtração normal, utilizando totalmente toda a seção transversal-da filtração e evitando curtos-circuitos ou zonas mortas.
Garantindo distribuição absolutamente uniforme de água e ar durante a retrolavagem, garantindo que o meio filtrante seja completamente limpo sem perdas, enquanto a placa perfurada/tampa do filtro em si tem resistência mecânica suficiente para suportar a força de impacto significativa durante a retrolavagem.
I. Métodos de Cálculo para Placas Perfuradas (Placas Porosas)
Placas perfuradas normalmente estão localizadas na parte inferior do filtro, apoiando o meio filtrante e as tampas do filtro e distribuindo uniformemente a água e o ar da retrolavagem.
1. Parâmetro de projeto principal: proporção de área aberta
A proporção da área aberta é a proporção entre a área total de todas as aberturas na placa perfurada e a área total da placa perfurada. Este é o fator mais crucial no cálculo.
A taxa de fluxo de água de retrolavagem determina o limite inferior: Durante a retrolavagem, é necessário um fluxo de água suficiente através das aberturas para suportar o meio filtrante para limpeza. Se a relação do orifício for muito pequena, a resistência ao fluxo de água será muito alta, exigindo uma altura manométrica da bomba de retrolavagem mais alta e resultando potencialmente em distribuição desigual da água.
A resistência da placa de orifício determina o limite superior: uma relação de orifício excessivamente alta enfraquecerá a resistência mecânica da placa de orifício, podendo causar deformação ou rasgo sob pressão de retrolavagem (especialmente durante a lavagem com ar).
Experiência no setor: geralmente, para retrolavagem-somente com água, a proporção do orifício é projetada para ficar entre 3% e 8%. Se a retrolavagem combinada com ar-água for usada, devido à maior força de impacto do ar, a proporção do orifício é geralmente menor, por exemplo, 2%-5%, para garantir resistência suficiente.
2. Etapas de cálculo
Etapa 1: Determine a área total necessária do orifício (A_holes)
Esta área precisa atender aos requisitos de volume de água de retrolavagem.
A_buracos=Q_retrolavagem / V
Q_backwash: Vazão de água de retrolavagem (m³/s). Calculado com base no diâmetro do filtro e na intensidade de retrolavagem necessária (L/s·m²). Q_backwash=Intensidade de retrolavagem × (π × D²/4). (Observe a conversão de unidades: 1 m³/s=1000 L/s)
V: Velocidade de fluxo admissível do fluido através da placa de orifício (m/s). Este é um valor empírico, geralmente 1,0~3,0 m/s para retrolavagem com água e 10~20 m/s para retrolavagem com ar (velocidade do ar em condições padrão). Este valor não pode ser muito grande, caso contrário a perda de carga será enorme; nem pode ser muito pequeno, caso contrário haverá muitos orifícios.
Passo Dois: Calcule a área total da placa de orifício (A_plate)
A_placa=π×(D_filtro_inner)²/4
D_filter_inner: Diâmetro interno do tanque do filtro (m).
[Imagem]
Etapa três: verifique a relação do orifício (η)
η=A_buracos / A_placa × 100%
A razão de orifício calculada η deve estar dentro da faixa empírica acima (por exemplo, 2%-8%). Caso contrário, a velocidade de fluxo permitida V na Etapa Um precisa ser ajustada e recalculada. Aumentar V diminuirá A_holes e diminuirá η; inversamente, diminuir V diminuirá η. Etapa 4: Determine o número de furos (N) e o diâmetro do furo (d)
Esta é uma escolha que requer consideração cuidadosa.
N=A_buracos / (π×d²/4)
Seleção do diâmetro do furo (d): Normalmente, são usados furos de Φ8~Φ12mm. Buracos muito pequenos são propensos a entupimento, enquanto aqueles que são muito grandes requerem mais parafusos/tampas de filtro para vedação, e a uniformidade da distribuição de água é um pouco pior.
Seleção do número de furos (N): Calcule o número necessário de furos N com base no diâmetro do furo selecionado d.
Layout do furo: Geralmente é usado um arranjo de triângulo equilátero (trevo), pois esse arranjo fornece a distribuição mais uniforme. A distância-a{2}}centro entre os furos é geralmente (3~5)d. Os furos não devem ficar muito próximos da parede do tanque; a distância da borda é geralmente de 100 mm ~ 150 mm.
II. Método de cálculo para tampas de filtro
As tampas dos filtros são os componentes que conseguem diretamente a distribuição uniforme da água e seu cálculo está intimamente relacionado à placa de orifício.
1. Parâmetros principais: área e número total de slots
Cada tampa de filtro possui vários slots finos (normalmente 0,25 mm ~ 0,4 mm) projetados para bloquear a passagem do meio filtrante.
2. Etapas de cálculo
Etapa 1: Determinar o fluxo de slot de uma única tampa de filtro
Consulte o fornecedor da tampa do filtro para obter curvas de vazão de água e ar para uma única tampa do filtro sob diferentes diferenciais de pressão. Este é o método mais preciso.
Se não houver dados disponíveis, podem ser feitas estimativas. O fluxo de uma única tampa de filtro{1}}de cabo longo (ranhuras de 0,3 mm) durante a retrolavagem com água (diferencial de pressão ~0,1MPa) é de aproximadamente 0,5~1,2 m³/h. Durante a retrolavagem com ar, o fluxo é de aproximadamente 15~30 Nm³/h.
Etapa 2: Calcule o número necessário de tampas de filtro (N_cap)
N_cap=MAX( Q_retrolavagem / q_água, Q_ar / q_ar )
Q_backwash: Vazão total de água de retrolavagem (m³/h)
q_water: Fluxo de água por tampa do filtro (m³/h)
Q_air: Taxa de fluxo total de ar de retrolavagem (Nm³/h)
q_air: Fluxo de ar por tampa do filtro (Nm³/h)
Pegue o valor maior entre os cálculos de retrolavagem com água e retrolavagem com ar para atender condições operacionais mais exigentes.
Passo 3: Verifique o espaçamento da tampa do filtro
Organize as tampas dos filtros na placa de orifício de acordo com o número calculado de tampas dos filtros N_cap (geralmente em um padrão escalonado).
Espaçamento da tampa do filtro: Normalmente 150 mm ~ 250 mm. Este espaçamento é crucial: um espaçamento muito grande criará pontos cegos na distribuição de água, impedindo a limpeza eficaz do meio filtrante nessas áreas durante a retrolavagem, levando eventualmente à formação de grumos e incrustações.
Um espaçamento muito pequeno tornará a instalação inconveniente, aumentará os custos e poderá afetar a distribuição de água devido à interferência entre os fluidos.
É essencial garantir que a distância entre a tampa externa do filtro e a parede do tanque seja de aproximadamente 75 mm a 100 mm para evitar curto-circuito-do fluxo de água dentro da parede do tanque.