در طراحی فیلتر پرس باید ورودی های فرایندی را به اعداد قابل محاسبه تبدیل کنیم تا «حجم کیک در هر چرخه» و سپس «تعداد چمبر و صفحات» مشخص شود. هدف، رسیدن به بیشترین بازیافت آب و خشک مواد پایدار با کمترین هزینه چرخه است. این راهنما روابط پایه، ورودی های لازم، الگوریتم محاسبه و یک مثال عددی را به‌صورت گام به گام ارائه می کند تا کاربر صنعتی بتواند با داده های واقعی خود محاسبه کند.
فیلترپرس و انتخاب ظرفیت
انتخاب ظرفیت یعنی تعیین «سطح فیلتراسیون» و «حجم چمبر» لازم برای رسیدن به تولید هدف در یک چرخه کامل. تعداد صفحات از تقسیم «حجم کیک مورد نیاز در هر چرخه» بر «حجم مفید هر چمبر» به‌دست می‌آید. فشار مؤثر فیلتراسیون را پمپ تغذیه ایجاد می‌کند؛ جک هیدرولیک فقط برای بستن یکنواخت صفحات و آب‌بندی است.
نمادگذاری و روابط پایه
- Q: دبی خوراک برحسب متر مکعب بر ساعت
- w: درصد جامد وزنی خوراک به صورت عدد اعشاری
- ρ: چگالی دوغاب تقریبی برحسب کیلوگرم بر متر مکعب
- t_cycle: زمان چرخه برحسب ساعت
- w_ds: کسری جرم خشک در کیک به صورت عدد اعشاری
- ρ_cake: چگالی حجمی کیک برحسب کیلوگرم بر متر مکعب
- A_eff: سطح مؤثر هر صفحه برحسب متر مربع
- δ: ضخامت کیک در هر چمبر برحسب متر
روابط طراحی
- نرخ جرم خشک: ṁ_s = Q × ρ × w
- جرم خشک هر چرخه: M_s,cycle = ṁ_s × t_cycle
- حجم کیک هر چرخه: V_cake = M_s,cycle / ( w_ds × ρ_cake )
- حجم مفید هر چمبر: V_chamber = A_eff × δ
- تعداد چمبر: N_ch = V_cake / V_chamber
- تعداد صفحات تقریبی: N_pages ≈ ceil( N_ch + 1 )
داده های ورودی و حدود مرجع
- w_ds: برای چمبر ۰.۳۵–۰.۵۰ و برای ممبران ۰.۴۵–۰.۶۰
- δ: معمولاً ۰.۰۲۵–۰.۰۳۵ m، در مواد ریزدانه تا ۰.۰۴۰ m
- A_eff: تقریباً ۰.۹۰ × L² از سطح هندسی صفحه
- ρ اگر داده دقیق موجود نیست ≈ ۱۰۰۰ kg/m³ در نظر گرفته شود
الگوریتم محاسبه گام به گام
ورودی‌ها: Q, w, ρ, t_cycle, w_ds, ρ_cake, A_eff, δ
نرخ جرم خشک: ṁ_s = Q × ρ × w
جرم خشک هر چرخه: M_s,cycle = ṁ_s × t_cycle
حجم کیک هر چرخه: V_cake = M_s,cycle / ( w_ds × ρ_cake )
حجم مفید هر چمبر: V_chamber = A_eff × δ
تعداد چمبر: N_ch = V_cake / V_chamber
تعداد صفحات تقریبی: N_pages ≈ ceil( N_ch + 1 )
مثال عددی محاسبه
فرض کنید Q = 10 m³/h ، w = 0.03 ، ρ = 1000 kg/m³ ، t_cycle = 0.75 h ، ρ_cake = 1200 kg/m³ ، A_eff = 1.00 m² و δ = 0.۰۳ m.
- ṁ_s = 10 × ۱۰۰۰ × ۰.۰۳ = 300 kg/h
- M_s,cycle = 300 × ۰.۷۵ = 225 kg
- V_cake = 225 / (0.45 × ۱۲۰۰) = 0.۴۱۶ m³
- V_chamber = 1.00 × ۰.۰۳ = 0.۰۳۰ m³
- N_ch = 0.416 / 0.030 ≈ ۱۳.۹
- N_pages ≈ ۱۶–۱۷ (با حاشیه)
اثر اندازه صفحه
- اگر L = 1.20 m و k = 0.90:
- A_eff ≈ ۰.۹۰ × ۱.۲۰² = 1.۳۰ m²
- V_chamber = 1.30 × ۰.۰۳ = 0.۰۳۹ m³
- N_ch = 0.416 / 0.039 ≈ ۱۰.۷ ⇒ با حاشیه ≈ ۱۳ صفحه
کنترل زمان فیلتراسیون با مدل فشار ثابت
- μ: ویسکوزیته سیال (Pa·s)
- α: مقاومت ویژه کیک (m/kg)
- C ≈ ρ × w: جرم خشک در واحد حجم فیلترات
- Rm: مقاومت پارچه (۱/m)
- ΔP: فشار مؤثر فیلتراسیون (Pa)
- V: حجم فیلترات (m³)
تنظیم عددی A_eff و δ
- A_eff ≈ ۰.۹۰ × L² برای برآورد اولیه (L برحسب متر)
- δ بیشتر ⇒ N_ch کمتر، اما زمان چرخه طولانی‌تر
- δ کمتر ⇒ چرخه سریع‌تر، اما صفحات بیشتر
- معیار: سهم فیلتراسیون از چرخه ≈ ۵۰–۷۰٪
آماده‌اید با داده های واقعی خودتان محاسبه کنید؟ با استفاده از ماشین حساب انتخاب ظرفیت و تعداد صفحات فیلترپرس مورد نظر خود را با مقادیر وارد کنید و نتیجه را ببینید. برای شروع محاسبه بروی محاسبه ظرفیت فیلتر پرس کلیک کنید.
نکات پایانی طراحی فیلتر پرس
انتخاب ظرفیت و تعداد صفحات فیلترپرس یک تصمیم صرفاً تجربی یا مبتنی بر کاتالوگ نیست، بلکه فرآیندی مهندسی شده است که باید بر پایه داده های واقعی خوراک، شرایط بهره برداری و اهداف عملیاتی انجام شود. روابط و مثال های عددی ارائه شده نشان دادند که چگونه میتوان از دبی، درصد جامد، زمان چرخه، چگالی کیک و سطح مؤثر صفحه به تعداد چمبر و صفحات مورد نیاز رسید. در عمل، بازبینی مداوم نتایج محاسبات با داده های آزمایشگاهی و عملکرد واقعی دستگاه ضروری است. این بازبینی امکان اصلاح پارامترهایی مانند ضخامت کیک، انتخاب پارچه یا نوع صفحه (چمبر یا ممبران) را فراهم می‌کند و موجب می‌شود طراحی نهایی هم از نظر اقتصادی و هم از نظر فنی پایدار باشد.
