Испытания Fibalon и песка

-1-
Сравнение фильтрующих материалов, фильтрующей ваты
Fibalon и фильтрующего песка, в отношении
энергопотребления
разработана на основании научных знаний при сотрудничестве с Институтом
экологии в г. Ноймаркт (Экспертный центр Института имени Георга Симона Ома
г. Нюрнберга) .
Резюме
При лабораторных испытаниях в лаборатории технологии очистки сточных вод Института
имени Георга Симона Ома г. Нюрнберга были исследованы фильтрующие
материалы фильтрующая вата Fibalon компании DARI GmbH и фильтрующий песок с
гранулометрическим составом
1,0 – 2,0
мм относительно вопроса их влияния на
необходимую мощность насоса (и в связи с этим, - на потребление энергии). Необходимая
производительность насоса зависит от равных условий проведения испытаний и равной
разделительной способности, которая возникает благодаря низкой потере давления при
фильтрующей вате Fibalon, которая на 45% ниже, чем при фильтрующем песке.
D:\681456398.doc
-2-
В экспериментальном оборудовании, которое, главным образом, состоит из буферного
резервуара и ячейки фильтра, тестируется фильтрующая вата Fibalon и фильтрующий песок
на предмет их пригодности в качестве фильтрующего материала. Фильтрующие материалы
помещаются
в
ячейку
фильтра.
Затем
проверяется
разделительная
способность
фильтрующего материала при помощи суспензии, состоящей из микрокристаллической
целлюлозы, посредством измерения степени помутнения при подаче и спуске воды. Ячейка
фильтра состоит из прозрачной трубы из полихлорвинила высотой 70 см и диаметром 10
см. Дополнительно в ячейке фильтра регистрируются потери давления.
В ниже следующей таблице представлены условия проведения испытаний.
Таблица 1: Характеристики испытаний для проведенного опыта
Q / Lh-1
vFilter / mh-1
Помутнение при подаче /
FNU
120
15
150 - 200
Суспензия
микрокристаллическая
целлюлоза
На следующем рисунке показаны помутнение при спуске воды и потери давления при
испытаниях с фильтрующей ватой Fibalon и фильтрующем песке.
Помутнение
7
18
16
6
Помутнение
Потеря давления
5
12
4
10
3
8
Предельное
∆p / mbar
Trübung / FNU
14
значение
помутнения
6
2
Предельное
4
1
2
0
0
0
30
60
90
120
t / min
Рисунок 1: Изображение данных измерений при фильтрующей вате Fibalon
D:\681456398.doc
150
∆p
значение
давления
потери
-3-
7
18
16
6
Помутнение
Потеря давления
5
12
4
10
3
8
∆p / mbar
Trübung / FNU
14
Предельное
помутнения
6
Предельное
2
4
1
значение
∆p
значение
потери давления
2
0
0
0
30
60
90
120
150
t / min
Рисунок 2: Изображение данных измерений при фильтрующем песке
Оба фильтрующих материала показывают приблизительно одинаковое разделительное
действие и создают одинаковый коэффициент помутнения ниже 1 FNU при определенном
времени подачи воды.
Рост потери давления для обоих фильтрующих материалов приблизительно одинаковый.
Однако, потеря давления на выходе при фильтрующем песке отчетливо больше. Потеря
давления на входе на обоих рисунках показана зеленой линией. В ниже следующей таблице
изображены потери давления в момент запуска в обоих случаях.
Таблица 2: Потери давления на выходе при испытании фильтрующей ваты Fibalon и фильтрующего песка.
Фильтрующая вата Fibalon
Фильтрующий песок
3,53
6,76
Потери давления на выходе ∆p / mbar
Задача насоса заключается всегда в том, чтобы ускорять пропускную способность Q в
отношении ожидаемого давления.
Нужно:
D:\681456398.doc
p  gh
или
h
p
g
-4-
Поэтому это давление может быть также выражено в качестве напора HA. Индекс „A“
относится к «Устройству», так как соответствующий напор насоса при установке и рабочем
режиме устройства является определенным. Напор HA имеет длину и состоит из четырех
частей:
Таблица 3: Составные части напора насоса HA
Геодезическая высота
Hgeo
Высота напора Hp
Потеря высоты Hdis
Динамическая высота
Hdyn
Разница гидравлического
давление между
напорной стороной и
стороной всасывания,
которая выталкивается
столбом жидкости
Разница давления в
резервуаре между
напорной стороной и
стороной всасывания
действующего
давление
окружающей среды
приведена в высоту
напора
Сопротивление трению
приведено к
«уничтоженному»
напору в участке
осаживания
Разница динамического
давления между входом на
всасывающей стороне и
выходом на напорной
стороне, выталкивается
скоростью потока (на
рисунке обозначена «u»)
H
H
H
geo
2
1
H
p
p2 p1
g
Hdis 
p
g
v v
1
H
2
dyn
2g
2
2
Напор устройства определяется:
H

H

H

H

H
A
geo
p
dis
dyn
Производительность насоса (полезная мощность) PQ рассчитывается следующим образом:
P
g
Q QH
A
Так как оба фильтрующих материала можно сравнивать только в отношении потребления
энергии, то можно произвести следующее упрощение:

Hgeo, Hp и Hdyn = 0

Потери напора Hdis рассчитываются из потерь давления из-за фильтрующего
из этого вытекает HA = Hdis
материала, таким образом, все дальнейшие потери давления (например, из-за
арматуры, трубопровода, других внутренних устройств, …) не учитываются.
D:\681456398.doc
-5-
При ρ = 1000 kg m-3 и g = 9,81 m s-1 для обоих фильтрующих материалов получаются
следующие потери напора:

Фильтрующая вата Fibalon: Hdis,фильтрующая вата = 0,036 m

Фильтрующий песок:
При HA = Hdis
и
Hdis,фильтрующий песок = 0,069 m
Q = 120 Lh-1 = 3,33 10-5 m3s-1
получается следующая
производительность:

Фильтрующая вата Fibalon: PQ,фильтрующая вата = 0,012 m2 kg s-3 = 0,012 W

Фильтрующий песок:
Как
видно,
существует
PQ,фильтрующий песок = 0,022 m2 kg s-3 = 0,022 W
четкая
разница
в
производительности
насоса.
Производительность насоса зависит от низких потерь давления при фильтрующей вате
Fibalon, которые на 45% ниже, чем при испытаниях с фильтрующим песком.
D:\681456398.doc