محاسبه فشار و چرخه فیلتراسیون در فیلتر پرس، یکی از مهم‌ترین مراحل طراحی و بهره برداری است. انتخاب صحیح فشار و زمان بهینه، علاوه بر افزایش بهره‌وری، باعث کاهش مصرف انرژی، بهبود کیفیت فیلترات و افزایش عمر پارچه میشود. در این مقاله با نگاهی مهندسی، روابط پایه، الگوریتم محاسبه و کاربردهای صنعتی محاسبه فشار و چرخه را توضیح می‌دهیم تا کاربر بتواند براساس داده‌های واقعی، عملکرد دستگاه را بهینه کند.
محاسبه فشار فیلتراسیون چیست؟
فشار فیلتراسیون (ΔP) اختلاف فشار مؤثر بین دو طرف پارچه است که نیروی محرک عبور سیال محسوب میشود. این فشار به توان پمپ تغذیه، نوع پارچه، ضخامت کیک و تراکم پذیری آن وابسته است. هرچه ΔP بالاتر باشد، سرعت فیلتراسیون افزایش میابد، اما در عین حال احتمال فشردگی بیش از حد کیک و کاهش عمر پارچه نیز وجود دارد.
چرخه فیلتراسیون و اجزای آن
- پرکردن چمبرها با دوغاب
- فیلتراسیون تحت فشار و شکل گیری کیک
- آبگیری نهایی و فشردگی
- شستشو یا دمش هوا در صورت نیاز
- باز کردن صفحات و تخلیه کیک
زمان کل چرخه (t_cycle) باید به گونه‌ای طراحی شود که فیلتراسیون حدود ۵۰ تا ۷۰ درصد آن را شامل شود.
رابطه ریاضی زمان فیلتراسیون
مدل کلاسیک 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)
- A_eff: سطح مؤثر صفحه (m²)
- ΔP: فشار فیلتراسیون (Pa)
- V: حجم فیلترات (m³)
این رابطه دو بخش دارد: جمله درجه دوم مربوط به مقاومت کیک و جمله خطی مربوط به مقاومت پارچه.
روش محاسبه گام به گام
- اندازه گیری داده های خوراک: دبی، چگالی و درصد جامد
- تعیین نوع پارچه و تخمین Rm
- برآورد مقاومت ویژه کیک (α) از داده آزمایشگاهی
- محاسبه زمان فیلتراسیون t برای حجم مشخص V
- مقایسه نتایج با t_cycle هدف و اصلاح پارامترها
مثال عددی
- μ = 0.۰۰۱ Pa·s
- α = 5×۱۰¹¹ m/kg
- C = 30 kg/m³
- A_eff = 1.0 m²
- Rm = 2×۱۰¹⁰ ۱/m
- ΔP = 5×۱۰⁵ Pa
- V = 0.2 m³
جایگذاری در رابطه
t ≈ ۰.۰۰۱ × ۵×۱۰¹¹ × ۳۰ × (۰.۲)² ÷ (۲ × ۱² × ۵×۱۰⁵) + (۰.۰۰۱ × ۲×۱۰¹⁰ × ۰.۲) ÷ (۱ × ۵×۱۰⁵)
نتیجه ≈ ۴۲۰ ثانیه ≈ ۷ دقیقه فیلتراسیون.
با داده های خود میتوانید از طریق نرم افزار محاسبه فشار و زمان چرخه فیلتر پرس محاسبه فشار و چرخه فیلتراسیون فیلتر پرس خود را برآورد کنید.
اثر انتخاب پارچه و پلیمر
انتخاب پارچه روی Rm و کیفیت لخته روی α اثر مستقیم دارد. پارچه ریز بافت Rm را بالا میبرد اما شفافیت فیلترات را افزایش میدهد. پلیمر مناسب باعث کاهش α و در نتیجه کاهش زمان چرخه میشود. با نرم افزار محاسبه انتخاب پارچه فیلتر پرس خود را نیز میتوانید انتخاب کنید.
تأثیر طراحی پمپ تغذیه
پمپ باید ابتدا دبی بالا و سپس فشار بالا تأمین کند تا چرخه کوتاه شود. انتخاب منحنی پمپ صحیح یکی از عوامل کلیدی در کاهش مصرف انرژی و زمان چرخه است.
کاربردهای صنعتی
محاسبه فشار و چرخه در صنایع معدنی، شیمیایی، دارویی و غذایی اهمیت دارد. در صنایعی که کیفیت آب برگشتی یا رطوبت کیک اهمیت دارد، این محاسبات حیاتی است.
پیشنهاد مهندسی رهاب سازه
برای محاسبه دقیق چرخه، تنها به تجربه بسنده نکنید. از داده های واقعی خوراک استفاده کنید و محاسبات را با ابزارهای آنلاین رهاب سازه انجام دهید. علاوه بر ماشین حساب ظرفیت و انتخاب پارچه، ماشین حساب چرخه فیلتراسیون نیز در این بخش ارائه خواهد شد تا کاربر صنعتی بتواند کل طراحی فیلتر پرس را به صورت مهندسی و یکپارچه انجام دهد. جهت دسترسی به ماشین حساب چرخه فیلتراسیون به انتهای سرفصل محاسبه گام به گام در همین صفحه مراجعه کنید.
