In een continu zandfilter passeert het water het filterbed in opwaartse richting. De stroming van water door een poreus medium resulteert in een hydraulische drukval. Deze drukval noemen we de filterbedweerstand. De werkelijke waarde van deze filterbedweerstand wordt gemeten door het aflezen van het verschil in opvoerhoogte in de toevoerleiding naar het filter en het filtraatniveau in het filter, zoals aangegeven in de figuur.
Hetzij met behulp van een drukindicator, hetzij door eenvoudig het waterpeil in de ontluchtingspijp bovenaan het filter te meten.
Weerstand van het filterbed
De filterbedweerstand, Hfilterbedkan worden onderverdeeld in twee componenten:
Hfilterbed = H0 + Hdepositie (1)
H0 wordt aangeduid als de weerstand tegen schoon bed; dit is de hydraulische weerstand ten gevolge van de waterstroming van een schoon filterbed, zonder afzettingen in de poriënruimte.
De tweede component, Hdepositiestaat voor de extra filterbedweerstand ten gevolge van afzettingen in de poriënruimte van het filtermedium.
In deze blog laten we zien hoe de schoonbedweerstand wordt berekend. Als u weet wat de schoonbedweerstand zou moeten zijn, bent u in staat de werkelijk gemeten filterbedweerstand te interpreteren. Als u een waarde meet die dicht bij de schoonbedweerstand ligt, is uw filterbed min of meer schoon. Omgekeerd: als u een waarde meet die hoger is dan de berekende schoonbedweerstand, is het extra drukverlies te wijten aan de aanwezigheid van afzettingen in de poriën van het filterbed.
Berekening van de schoonbedweerstand H0
De schoonbedweerstand Ho (m) is een functie van verschillende parameters en kan worden beschreven met de Carman-Kozeny-vergelijking:
Met:
v = kinematische viscositeit (m2/s)
g = gravitatieversnelling (m/s2)
p0 = porositeit (-)
v = filtratiesnelheid (m/s)
L = hoogte filterbed (m)
d0 = specifieke diameter van het filtermedium (m)
De specifieke diameter is een kenmerkende diameter die wordt beïnvloed door zowel de korrelgrootte als de uniformiteit en de vorm van de korrels. Dit onderwerp zal in een andere blog worden besproken.
(2)
De kinematische viscositeit hangt alleen af van de watertemperatuur via:
Met:
T = watertemperatuur (ºC)
(3)
Met:
Q = toevoerstroom (m3/s)
n = aantal filters in werking (-)
Af = filteroppervlak per filter (m2)
(4)
Laten we een voorbeeld geven om de hydraulische weerstand van het schone bed te kwantificeren, uitgaande van een installatie die wordt gekarakteriseerd in tabel 1:
Parameter | Symbool | Waarde | Waarde gebruikt in vergelijkingen |
Voerstroom | Q | 120 m3/h | 0.033 m3/s |
Aantal filters in werking | n | 2 | 2 |
Filtratiegebied per filter | Af | 5.0 m2 | 5.0 m2 |
Temperatuur | T | 8 oC | 8 oC |
poreusheid | po | 40% | 0.40 |
Filtratiesnelheid | v | 12,0 m/h | 0,0033 m/s |
Hoogte filterbed | L | 1.5 m | 1.5 m |
specifieke diameter van het filtermedium | do | 1,4 mm | 0.0014 m |
Gravitatie versnelling | g | 9,81 m/s2 | 9,81 m/s2 |
De output is aangegeven in de onderstaande tabel:
Parameter | Vergelijking | Waarde |
Kinematische viscositeit | (3) | 1.38*10-6 m2/s |
Weerstand tegen schoon bed Ho | (2) | 0,36 m |
Samenvatting
Met de berekeningen kunt u de schoonbedweerstand bepalen in functie van de bedrijfsparameters. Ook kunt u de schoonbedweerstand vergelijken met de werkelijke filterbedweerstand, die u in de praktijk kunt meten. Indien blijkt dat de werkelijke filterbedweerstand veel hoger is dan de schoonbedweerstand, kan uw systeem overbelast of gecompenseerd zijn. Een verdere analyse kan dan aangewezen zijn.
