Выбор схемы фильтрования
Для проведения процесса фильтрации фильтр должен удовлетворять техническим требованиям, предъявляемым к нему потребителем. Для реализации этих требований, с целью подбора оптимального фильтрующего устройства, необходимы сведения о режиме проведения процесса фильтрации.
Как показал опыт работы, потребитель не всегда знает, какие основные требования должны предъявляться к фильтру. На нашей странице в разделе "Цены" ("Цены на фильтровальное оборудование") приведен список требований, опираясь на которые можно с максимальной точностью подобрать фильтр для конкретного технологического процесса.
Вкратце перечислим основные параметры, которые определяют выбор соответствующего фильтра и его эксплуатационные характеристики.
1. Объем фильтруемой жидкости в единицу времени (производительность фильтра) (л/мин).
2. Количество механических примесей в фильтруемой жидкости (мг/л).
3. Время непрерывной работы фильтра (час.).
4. Тонкость фильтрации (мкм - мм).
5. Гидравлическое сопротивление фильтра (атм).
6. Вязкость и температура жидкости.
Это основные требования, на основе которых можно рассчитать фильтр. Дополнительные параметры, такие как химический состав жидкости и примесей, влияют только на подбор материала корпуса фильтра, фильтроэлемента, запорной арматуры, соединительных элементов.
Ниже мы покажем, как, используя эти требования, можно рассчитать фильтр и выбрать наиболее подходящий вариант с точки зрения его эксплуатации.
Выбор фильтра в зависимости от условий эксплуатации
Эксплуатация фильтра в первую очередь определяет выбор типа фильтра.
В настоящее время конструкции фильтров различаются именно исходя из условий его эксплуатации. Перечислим основные схемы построения фильтров:
1. "Фильтры со сменными фильтроэлементами".
2. "Фильтры с регенерируемыми (очищающимися) фильтроэлементами".
3. "Фильтры с самоочисткой".
4. "Фильтры незасорямые".
1. Фильтры со сменными фильтроэлементами.
Это, как правило, фильтры, в которых фильтроэлемент выполнен из специальной фильтровальной бумаги, синтетической сетки, керамики. Основная их отличительная особенность состоит в том, что после засорения пор указанные фильтроэлементы не восстанавливают своих свойств и подлежат обязательной замене.
2. Фильтры ФC и ФМО с регенерируемыми (очищающимися) фильтроэлементами ФЭСР.
Фильтроэлементы этих фильтров выполнены из металлической сетки, и после засорения данные фильтроэлементы подлежат регенерации (восстановлению), что, безусловно, продлевает срок их эксплуатации. Для очистки фильтроэлементов используют проточную жидкость (воду и растворители), а для интенсификации процесса очистки применяют ультразвуковые ванны или установки типа "УЗОР".
3. Фильтры с самоочисткой.
Данные фильтры содержат регенерируемые фильтроэлементы ФЭСР, выполненные из металлической сетки, но дополнительно также содержат и систему регенерации фильтроэлемента обратным током жидкости или (реже) сжатым воздухом.
Эти фильтры не требуют разборки для их очистки, что положительно сказывается на их работоспособности. В частности, такие фильтры не требуют времени на разборку и сборку и, что очень важно, не требуют частой замены герметизирующих прокладок. Как известно, для прокачки жидкости через сетку фильтра требуется статическое давление вплоть до 30 атм. Поэтому крышки фильтров приходится поджимать также с довольно большим усилием, что приводит к деформации прокладок. В результате материал прокладок теряет свою эластичность, и после нескольких разборок фильтра прокладки приходится менять.
На нашем сайте представлены такие фильтры, которые снабжены системой регенерации обратным током - (фильтры РОТ).
4. "Незасорямые фильтры".
Это сравнительно новый класс фильтров. Незасоряемые фильтры применяют, когда требуется фильтровать жидкость с большим количеством примесей.
Основное отличие незасоряемых фильтров, в частности, "акустических" фильтров, от фильтров с самоочисткой заключается в том, что незасоряемые фильтры на протяжении всего времени работы фильтра сохраняют требуемый перепад давлений на фильтроэлементе и поддерживают производительность фильтрования в течение установленного срока. Фактически, очистка незасоряемого фильтра нужна только для очистки грязесборника (корпуса фильтра) от механических примесей.
Расчет габаритов фильтра и выбор фильтра.
Параметр, являющийся главным при расчете геометрических размеров фильтра (что обуславливает его размер и стоимость), называется грязеемкость.
Грязеемкость фильтра M - масса загрязняющих веществ, которую способен задержать фильтр до останова.
Требуемая грязеемкость фильтра определяется количеством протекающей жидкости W (л/час), временем непрерывной работы фильтра t0 (час) и концентрацией примесей в исходной жидкости (кг/л) С:
M = W* C*t0.
Объем образующегося осадка (в м3) равен:
VОС = M/ρТ/(1-δ),
где ρТ - плотность обезвоженного осадка (кг/м3), δ - влажность осадка (объем жидкости в осадке, отнесенный к объему осадка).
В зависимости от объема образующегося осадка выбирается оптимальный режим эксплуатации фильтра и его габариты, в том числе, площадь фильтровальной поверхности.
Пример расчета.
1. Исходные данные:
1. Тип жидкости - вода,
2. Производительность фильтра: W = 10000 л/час.
3. Количество механических примесей в фильтруемой жидкости: C = 100 мг/л.
4. Время непрерывной работы фильтра: 1 рабочие сутки, t0 = 22 час.
5. Дополнительные данные: плотность материала сухого осадка равна 1.5 кг/л,
влажность осадка - 75%.
2. Расчет грязеемкости фильтра и общего объема осадка
| № | Физическая величина | Расчет | Значение |
| 1 | Необходимая грязеемкость фильтра | 0.1 (г/л)*10000 (л/час)*22 (час) | 22 кг |
| 2 | Суммарный объем осадка (считаем влажность осадка равной 75% и плотность твердых частиц равной 1.5 кг/л, коэффициент запаса 1.2) | 22 (кг) *1.2/1.5 (кг/л)/(1-0.75) | 71 л |
|
3. Расчет параметров фильтров механической очистки (фильтры ФС и ФМО)
Суммарная площадь фильтрующей поверхности равна отношению суммарного объема осадка к толщине слоя осадка, который выбираем равным 5 мм. Данная толщина слоя осадка традиционно выбирается для фильтров низкого давления (до 12 атм.), исходя из условия приемлемого перепада давления на фильтроэлементе - не более 2-3 атм:
S = 0.071 (м3) /0.005 (м) = 14.2 м2.
Внутренний диаметр фильтроэлемента выбираем равный диаметру входного и выходного патрубков фильтра. Для расхода 10000 л/час оптимальный диаметр патрубков фильтра составляет 60 мм.
Наружный диаметр фильтроэлемента выбираем равным 120 мм.
Соответственно, внутренний диаметр корпуса фильтра выбираем равным 150 мм.
Исходя из рассчитанной площади фильтровальной поверхности, определяем суммарную высоту фильтроэлементов:
14.2 (м2) / (π*0.12 (м)) = 38 м.
Принимаем высоту одного фильтроэлемента 0.9 м.
Следовательно, для очистки воды, согласно приведенным техническим условиям потребуется 42 фильтра высотой около 1.4 м.
Для уменьшения количества фильтроэлементов целесообразно использовать фильтроэлементы типа ФЭСР с гофрированной поверхностью. При том же габарите площадь фильтровальной поверхности у гофрированных фильтроэлементов примерно в три раза выше, и,соответственно, их требуется в три раза меньше - 14 штук, например, фильтров ФМО-3300.
Эти данные являются исходными для проектирования фильтров механической очистки ФС и ФМО.
4. Расчет незасоряемых "акустических" фильтров.
Применение незасоряемых фильтров, в частности фильтров с акустической системой самоочистки ("акустических" фильтров), позволяет значительно уменьшить число используемых фильтров. Как правило, достаточно одного фильтра, габариты которого определяются по результатам специального расчета.
Как показали исследования ГК "Ультра-Фильтр", основными параметрами, используемыми для расчета "акустического" фильтра, являются скорость протекания жидкости, вязкость жидкости и количество примесей в жидкости.
Например, в случае фильтрации воды при комнатной температуре для определения габаритов фильтроэлемента используется экспериментально определенное и подтвержденное расчетами соотношение:
vФ = vЖ /K;
где, vЖ - скорость протекания жидкости по трубопроводу (выбираем равной 1 м/с);
vф - скорость протекания жидкости через поры сетки фильтроэлемента;
K - коэффициент, зависящий от физико-химического состава примесей и фильтруемой жидкости. Обычно K имеет значение от 5 до 40.
Для расчета фильтра (для вышеуказанных условий) выбираем значение K равное 20.
Площадь фильтровальной поверхности фильтроэлемента определяется отношением расхода жидкости к скорости жидкости через сетку фильтроэлемента:
S = W/vФ /R = (10/3600)/0.05/0.2 = 0.28 м2;
где R - коэффициент пропускания жидкости через сетку фильтроэлемента (отношение площади поверхности открытых пор фильтра к общей площади фильтрующей поверхности), примем R = 0.2.
Выбираем диаметр фильтроэлемента равный DФ = 160 мм (0.16 м), тогда его длина равна:
L = S/(πDф) = 0.28/ (π *0.16) = 0.55 м.
Таким образом, для осуществления процесса фильтрации возможно использование "акустического" фильтра, снабженного "акустическим" фильтроэлементом диаметром DФ = 160 мм и длиной Lф = 650 мм.
Рассчитаем геометрические характеристики корпуса "акустического" фильтра:
Объем корпуса фильтра выбираем равным объему осадка, умноженному на коэффициент 2. Следовательно, объем корпуса равен VK = 71*2 = 142 л.
Длина цилиндрического корпуса фильтра, диаметр которого равен DK = 354 мм, равна:
LK = 4*VK / (πDK2) = 4* 0.142/( π*0.3542) = 1.4 м.
Эти данные являются исходными для проектирования "акустических" фильтров.
Выводы
Согласно приведенным расчетам, в данном случае один "акустический" фильтр по своей фильтрующей способности эквивалентен приблизительно 10 близким ему по габаритам "обычным" фильтрам (типа ФС и ФМО).
Итак, какую же схему фильтрования лучше выбрать? Ответ этот вопрос зависит, конечно, от конкретных условий задачи (времени засорения фильтроэлементов, соотношения стоимостей систем фильтрования и др.). Специалисты "Ультра-Фильтр" могут помочь Вам в выборе оптимальной схемы фильтрования.
Посмотрите прайс-лист на наше оборудование.
|
