שיטות חישוב לצלחות מחוררות ומכסי סינון במסננים מכניים

העיצוב של לוחות מחוררים ומכסי סינון במסננים מכניים משפיע ישירות על ביצועי הפעולה ותוחלת החיים של הציוד. מטרות העיצוב המרכזיות הן כפולות:
הבטחת פיזור מים אחיד במהלך סינון רגיל, ניצול מלא של כל חתך הסינון- והימנעות מקצרים או אזורים מתים.
הבטחת חלוקת מים ואוויר אחידה לחלוטין במהלך שטיפה לאחור, הבטחת ניקוי יסודי של אמצעי המסנן ללא אובדן, בעוד שלפלטה המחוררת/מכסה המסנן עצמו יש חוזק מכני מספיק כדי לעמוד בכוח הפגיעה המשמעותי במהלך שטיפה לאחור.

I. שיטות חישוב עבור צלחות מחוררות (צלחות נקבוביות)

לוחות מחוררים ממוקמים בדרך כלל בתחתית המסנן, תומכות במדיית המסנן ובמכסי המסנן, ומפזרות באופן שווה את מי השטיפה והאוויר.

1. פרמטר עיצוב ליבה: יחס שטח פתוח
יחס השטח הפתוח הוא היחס בין השטח הכולל של כל הפתחים בצלחת המחוררת לבין השטח הכולל של הצלחת המחוררת. זהו הגורם המכריע ביותר בחישוב.

קצב זרימת המים בשטיפה לאחור קובע את הגבול התחתון: במהלך שטיפה לאחור, נדרשת זרימת מים מספקת דרך הפתחים כדי לתמוך במדיית המסנן לניקוי. אם יחס הפתחים קטן מדי, התנגדות זרימת המים תהיה גבוהה מדי, תדרוש ראש משאבת שטיפה גבוה יותר ועלול לגרום לפיזור לא אחיד של המים.

חוזק לוחית הפתחים קובע את הגבול העליון: יחס פתחים גבוה מדי יחליש את החוזק המכני של לוח הפתחים, ועלול לגרום לעיוות או לקריעה בלחץ שטיפה לאחור (במיוחד במהלך קרצוף אוויר).

ניסיון בתעשייה: בדרך כלל, עבור שטיפת מים- בלבד, יחס הפתחים מתוכנן להיות בין 3% ל-8%. אם נעשה שימוש בשטיפת מים- בשילוב של אוויר, בגלל כוח הפגיעה הגדול יותר של האוויר, יחס הפתחים בדרך כלל נמוך יותר, למשל, 2%-5%, כדי להבטיח חוזק מספיק.

2. שלבי חישוב
שלב 1: קבע את שטח הפתח הכולל הנדרש (A_holes)

אזור זה צריך לעמוד בדרישות נפח מי השטיפה.

A_holes=Q_backwash / V

Q_backwash: קצב זרימת מים לשטיפה לאחור (m³/s). מחושב על סמך קוטר המסנן ועוצמת השטיפה הנדרשת (L/s·m²). Q_backwash=עוצמת שטיפה לאחור × (π × D²/4). (שים לב להמרת יחידה: 1 m³/s=1000 L/s)

V: מהירות זרימה מותרת של נוזל דרך צלחת הפתח (m/s). זהו ערך אמפירי, בדרך כלל 1.0~3.0 מ'/שנייה עבור שטיפת מים לאחור ו-10~20 מ'/שניה עבור שטיפת אוויר לאחור (מהירות אוויר בתנאים סטנדרטיים). ערך זה לא יכול להיות גדול מדי, אחרת אובדן הראש יהיה עצום; הוא גם לא יכול להיות קטן מדי, אחרת יהיו יותר מדי פתחים.

שלב שני: חשב את השטח הכולל של צלחת הפתח (A_plate)

A_plate=π×(D_filter_inner)²/4

D_filter_inner: קוטר פנימי של מיכל המסנן (מ').

[תְמוּנָה]
שלב שלישי: ודא את יחס הפתחים (η)

η=A_holes / A_plate × 100%

יחס הפתחים המחושב η חייב להיות בטווח האמפירי לעיל (למשל, 2%-8%). אם לא, יש להתאים ולחשב מחדש את מהירות הזרימה המותרת V בשלב הראשון. הגדלת V תקטין את A_holes ותקטין את η; לעומת זאת, הפחתת V תקטין את η. שלב 4: קבע את מספר החורים (N) ואת קוטר החורים (d)

זוהי בחירה, הדורשת שיקול דעת זהיר.

N=A_holes / (π×d²/4)

בחירת קוטר חורים (ד): בדרך כלל משתמשים בחורים של Φ8~Φ12 מ"מ. חורים קטנים מדי מועדים להסתימה, בעוד שגדולים מדי דורשים יותר ברגים/פקקי סינון לאיטום, ואחידות פיזור המים מעט גרועה יותר.

בחירת מספר חורים (N): חשב את המספר הנדרש של חורים N בהתבסס על קוטר החור שנבחר d.

פריסת חור: בדרך כלל משתמשים בסידור משולש שווה צלעות (עלה תלתן), שכן סידור זה מספק את ההפצה האחידה ביותר. המרחק ממרכז-ל-מרכז בין חורים הוא בדרך כלל (3~5)ד. חורים לא צריכים להיות קרובים מדי לקיר הטנק; מרחק הקצה הוא בדרך כלל 100 מ"מ ~ 150 מ"מ.

II. שיטת חישוב עבור מכסי סינון
מכסי סינון הם הרכיבים המשיגים ישירות פיזור מים אחיד, והחישוב שלהם קשור קשר הדוק לצלחת הפתח.

1. פרמטרי ליבה: שטח ומספר חריץ כולל

לכל מכסה מסנן יש מספר חריצים עדינים (בדרך כלל 0.25 מ"מ ~ 0.4 מ"מ) שנועדו לחסום מעבר מדיית המסנן.

2. שלבי חישוב

שלב 1: קבע את שטף החריץ של מכסה מסנן בודד

התייעץ עם ספק מכסי המסנן כדי לקבל עקומות קצב זרימת מים ואוויר עבור מכסה מסנן בודד תחת הפרשי לחץ שונים. זו השיטה המדויקת ביותר.

אם אין נתונים זמינים, ניתן לבצע הערכות. השטף של מכסה מסנן אחד עם ידית- ארוכה (חריצים של 0.3 מ"מ) במהלך שטיפת מים לאחור (הפרש לחץ ~0.1MPa) הוא בערך 0.5~1.2 מ"ק לשעה. במהלך שטיפת אוויר לאחור, השטף הוא בערך 15~30 Nm³/h.

שלב 2: חשב את המספר הנדרש של מכסי מסנן (N_cap)

N_cap=MAX( Q_backwash / q_water, Q_air / q_air )

Q_backwash: קצב זרימת מי השטיפה הכוללת (מ³/h)

q_water: שטף מים לכל מכסה מסנן (m³/h)

Q_air: קצב זרימת האוויר הכולל של שטיפה לאחור (Nm³/h)

q_air: שטף אוויר לכל מכסה מסנן (Nm³/h)

קח את הערך הגדול יותר בין חישובי שטיפת המים והשטיפה לאחור כדי לעמוד בתנאי הפעלה תובעניים יותר.

שלב 3: ודא את מרווח מכסה המסנן

מסדרים את מכסי המסנן על צלחת הפתח לפי המספר המחושב של מכסי המסנן N_cap (בדרך כלל בתבנית מדורגת).

מרווח מכסה מסנן: בדרך כלל 150 מ"מ ~ 250 מ"מ. המרווח הזה הוא מכריע: מרווח גדול מדי ייצור כתמים עיוורים בחלוקת המים, ימנע ניקוי יעיל של מדיית המסנן באזורים אלה במהלך שטיפה לאחור, מה שיוביל בסופו של דבר להיווצרות גושים והצטברות.

מרווח קטן מדי יהפוך את ההתקנה לא נוחה, יעלה עלויות ועלול להשפיע על חלוקת המים עקב הפרעה בין נוזלים.

חיוני לוודא שהמרחק בין מכסה המסנן החיצוני ביותר לדופן המיכל הוא כ-75 מ"מ עד 100 מ"מ כדי למנוע- מעגל קצר של זרימת המים בתוך דופן המיכל.