In einem kontinuierlichen Sandfilter durchströmt das Wasser das Filterbett in aufsteigender Richtung. Der Durchfluss von Wasser durch ein poröses Medium führt zu einem hydraulischen Druckabfall. Wir nennen diesen Druckabfall den Filterbettwiderstand. Der tatsächliche Wert dieses Filterbett-Widerstands wird gemessen, indem man die Differenz zwischen der Förderhöhe in der Zuleitung zum Filter und dem Filtratspiegel im Filter abliest, wie in der Abbildung dargestellt.
Entweder mit Hilfe eines Druckanzeigers oder durch einfaches Messen des Wasserstandes im Entlüftungsrohr am oberen Ende des Filters.
Widerstand des Filterbetts
Der Widerstand des Filterbetts, HFilterbettkann in zwei Komponenten unterteilt werden:
HFilterbett = H0 + HAblagerung (1)
H0 wird als die sauberes Bett WiderstandDies ist der hydraulische Widerstand, der durch den Wasserdurchfluss eines sauberen Filterbetts ohne Ablagerungen im Porenraum entsteht.
Die zweite Komponente, HAblagerungsteht für den zusätzlichen Filterbettwiderstand aufgrund von Ablagerungen im Porenraum des Filtermediums.
In diesem Blog zeigen wir, wie der Reinbettwiderstand berechnet wird. Wenn Sie wissen, wie hoch der Reinbettwiderstand sein sollte, können Sie den tatsächlich gemessenen Filterbettwiderstand interpretieren. Wenn Sie einen Wert in der Nähe des Reinbettwiderstands messen, ist Ihr Filterbett mehr oder weniger sauber. Andersherum: Wenn Sie einen Wert messen, der höher ist als der berechnete Reinbettwiderstand, ist der zusätzliche Druckverlust auf Ablagerungen in den Poren des Filterbetts zurückzuführen.
Berechnung des Reinbettwiderstands H0
Der Reinbettwiderstand Ho (m) ist eine Funktion mehrerer Parameter und kann durch die Carman-Kozeny-Gleichung beschrieben werden:
Mit:
v = kinematische Viskosität (m2/s)
g = Erdbeschleunigung (m/s)2)
p0 = Porosität (-)
v = Filtrationsgeschwindigkeit (m/s)
L = Höhe des Filterbetts (m)
d0 = spezifischer Durchmesser des Filtermediums (m)
Der spezifische Durchmesser ist ein charakteristischer Durchmesser, der von der Korngröße sowie der Gleichmäßigkeit und Form der Körner beeinflusst wird. Dieses Thema wird in einem anderen Blog behandelt.
(2)
Die kinematische Viskosität hängt nur von der Wassertemperatur ab:
Mit:
T = Wassertemperatur (ºC)
(3)
Mit:
Q = Durchflussmenge (m3/s)
n = Anzahl der in Betrieb befindlichen Filter (-)
Af = Filtrationsfläche pro Filter (m2)
(4)
Anhand eines Beispiels soll der hydraulische Widerstand des Reinbetts quantifiziert werden, wobei von einer Anlage ausgegangen wird, die in Tabelle 1 beschrieben ist:
Parameter | Symbol | Wert | Wert verwendet in Gleichungen |
Durchfluss | Q | 120 m3/h | 0.033 m3/s |
Anzahl der in Betrieb befindlichen Filter | n | 2 | 2 |
Filtrationsfläche pro Filter | Af | 5.0 m2 | 5.0 m2 |
Temperatur | T | 8 oC | 8 oC |
Porosität | po | 40% | 0.40 |
Filtrationsrate | v | 12,0 m/h | 0,0033 m/s |
Höhe des Filterbetts | L | 1.5 m | 1.5 m |
spezifischer Durchmesser des Filtermediums | do | 1,4 mm | 0.0014 m |
Gravitationsbeschleunigung | g | 9,81 m/s2 | 9,81 m/s2 |
Die Ergebnisse sind in der nachstehenden Tabelle aufgeführt:
Parameter | Gleichung | Wert |
Kinematische Viskosität | (3) | 1.38*10-6 m2/s |
Widerstand im sauberen Bett Ho | (2) | 0,36 m |
Zusammenfassung
Die Berechnungen ermöglichen es Ihnen, den Reinbettwiderstand in Abhängigkeit von den Betriebsparametern zu bestimmen. Außerdem können Sie den Reinbettwiderstand mit dem tatsächlichen Filterbettwiderstand vergleichen, den Sie in der Praxis messen können. Wenn Sie feststellen, dass der tatsächliche Filterbettwiderstand viel höher ist als der Reinbettwiderstand, ist Ihr System möglicherweise überlastet oder versetzt. Eine weitere Analyse könnte angebracht sein.
