ظرفیت واقعی دستگاه فیلتر پرس چگونه محاسبه می‌شود؟

• چهارشنبه ۰۷ مرداد ۱۴۰۵ ۰۹:۴۸
• کد خبر : 2156114

• اخبار
• اقتصادی
• صنعت معدن و تجارت

در بسیاری از پروژه‌های صنعتی، نخستین پرسش هنگام خرید فیلتر پرس این است که دستگاه در هر ساعت یا هر روز چند مترمکعب دوغاب را آبگیری می‌کند. پاسخ ظاهراً باید یک عدد ساده باشد؛ اما در عمل، اعلام ظرفیت فیلتر پرس بدون شناخت خوراک، زمان سیکل، درصد جامدات، رطوبت هدف کیک و شرایط بهره‌برداری می‌تواند گمراه‌کننده باشد.

به گزارش شبکه اطلاع رسانی راه دانا؛ در بسیاری از پروژه‌های صنعتی، نخستین پرسش هنگام خرید فیلتر پرس این است که دستگاه در هر ساعت یا هر روز چند مترمکعب دوغاب را آبگیری می‌کند. پاسخ ظاهراً باید یک عدد ساده باشد؛ اما در عمل، اعلام ظرفیت فیلتر پرس بدون شناخت خوراک، زمان سیکل، درصد جامدات، رطوبت هدف کیک و شرایط بهره‌برداری می‌تواند گمراه‌کننده باشد.

دو دستگاه با اندازه و تعداد صفحات یکسان ممکن است در 2 کارخانه خروجی روزانه متفاوتی داشته باشند. یک دوغاب با ذرات نسبتاً درشت و نفوذپذیر می‌تواند اتاقک‌های دستگاه را در زمان کوتاه‌تری پر کند، در حالی که یک خوراک چسبنده با ذرات بسیار ریز ممکن است زمان تشکیل کیک را افزایش دهد. حتی عملکرد یک دستگاه در یک کارخانه نیز با تغییر دما، درصد جامدات، نوع ماده شیمیایی مصرفی و وضعیت پارچه ثابت نمی‌ماند.

بنابراین سؤال دقیق این نیست که «این فیلتر پرس چند مترمکعب ظرفیت دارد؟» سؤال فنی‌تر چنین است:

این دستگاه با خوراک مشخص کارخانه، در ساعات کاری واقعی و با رطوبت مورد انتظار کیک، روزانه چه مقدار ماده خشک را آبگیری می‌کند؟

پاسخ به این سؤال، تفاوت میان ظرفیت اسمی و ظرفیت واقعی را روشن می‌کند.

ظرفیت اسمی فیلتر پرس دقیقاً چیست؟

عبارت «ظرفیت دستگاه» در پیش‌فاکتورها و پیشنهادهای فنی همیشه معنای یکسانی ندارد. گاهی منظور، حجم کل اتاقک‌های کیک است. در مواردی ظرفیت بر اساس حجم دوغاب ورودی در هر سیکل اعلام می‌شود و گاهی نیز بیشترین دبی پمپ به‌عنوان ظرفیت دستگاه در نظر گرفته می‌شود.

اگر واحد اندازه‌گیری و مبنای محاسبه مشخص نباشد، مقایسه چند پیشنهاد فنی نتیجه دقیقی نخواهد داشت.

حجم اتاقک‌های کیک

وقتی صفحات فیلتر پرس در کنار یکدیگر بسته می‌شوند، میان آن‌ها فضاهایی برای تشکیل کیک ایجاد می‌شود. مجموع حجم این فضاها، ظرفیت هندسی یا حجم اسمی کیک دستگاه را نشان می‌دهد.

این عدد معمولاً با لیتر یا مترمکعب بیان می‌شود و به موارد زیر وابسته است:

• اندازه صفحات
• عمق اتاقک
• تعداد اتاقک‌های مؤثر
• نوع صفحات
• نحوه چیدمان صفحات
• ضخامت کیک طراحی‌شده

حجم اتاقک مشخص می‌کند دستگاه در هر سیکل چه مقدار فضای هندسی برای نگهداری کیک دارد؛ اما به‌تنهایی نشان نمی‌دهد که برای پرکردن این فضا چه مقدار دوغاب باید وارد دستگاه شود.

حجم دوغاب ورودی

حجم دوغابی که برای تشکیل یک مقدار مشخص کیک لازم است، به درصد جامدات خوراک وابسته است. هرچه خوراک رقیق‌تر باشد، برای تولید حجم مشخصی کیک باید دوغاب بیشتری وارد دستگاه شود و آب بیشتری از پارچه عبور کند.

برای مثال، 10 مترمکعب خوراک با 2 درصد جامدات را نمی‌توان از نظر بار دستگاه با 10 مترمکعب خوراک دارای 12 درصد جامدات برابر دانست.

دبی پمپ

دبی درج‌شده روی پلاک یا کاتالوگ پمپ، ظرفیت فیلتر پرس نیست. در ابتدای سیکل، اتاقک‌ها خالی هستند و مقاومت مسیر پایین است؛ بنابراین دبی می‌تواند بیشتر باشد. با تشکیل کیک و افزایش مقاومت، دبی خوراک کاهش پیدا می‌کند.

در نتیجه، بیشترین دبی پمپ را نباید در تعداد ساعات کار ضرب کرد و آن را ظرفیت روزانه دستگاه دانست.

ظرفیت ماده خشک

برای بسیاری از کارخانه‌ها، مهم‌ترین شاخص ظرفیت، مقدار ماده خشک جداشده در هر روز است. این شاخص نشان می‌دهد دستگاه در یک شیفت یا شبانه‌روز چند کیلوگرم یا چند تن جامد خشک را از دوغاب جدا می‌کند.

ظرفیت ماده خشک، امکان مقایسه دقیق‌تری میان دستگاه‌ها فراهم می‌کند؛ زیرا حجم دوغاب ممکن است با تغییر میزان آب رقیق‌سازی، بدون تغییر مقدار واقعی جامدات، کم یا زیاد شود.

منابع فنی سازندگان نیز تأکید می‌کنند که طراحی فیلتر پرس باید بر اساس ترکیب دوغاب، درصد جامدات، دما، pH، مقدار خوراک روزانه، ساعات کار و رطوبت مطلوب کیک انجام شود؛ نه فقط بر اساس اندازه صفحه.

چرا اندازه صفحه به‌تنهایی ظرفیت را تعیین نمی‌کند؟

اندازه صفحه فقط یکی از اجزای محاسبه ظرفیت است. برای مثال، یک فیلتر پرس 80×80 ممکن است با 20، 40 یا 60 صفحه ساخته شود. واضح است که حجم کیک این دستگاه‌ها یکسان نیست.

از طرف دیگر، 2 دستگاه با تعداد صفحه برابر ممکن است عمق اتاقک متفاوتی داشته باشند. اگر ضخامت کیک در یکی از آن‌ها بیشتر باشد، حجم اسمی کیک نیز افزایش پیدا می‌کند.

در برخی پیکربندی‌های مورد استفاده در پروژه‌های فیلتر پرس، حجم تقریبی کیک هر صفحه یا اتاقک می‌تواند در محدوده زیر باشد:

این اعداد تقریبی هستند و نباید بدون بررسی طراحی صفحه و ضخامت کیک به همه دستگاه‌ها تعمیم داده شوند. دیتاشیت و نقشه نهایی سازنده، مبنای اصلی محاسبه است.

جداول سازندگان بین‌المللی نیز معمولاً ظرفیت‌های صفحه را به‌عنوان یک راهنمای اولیه معرفی می‌کنند و تصریح دارند که عمق اتاقک، تعداد اتاقک‌ها و شرایط کاربرد می‌تواند اندازه نهایی دستگاه را تغییر دهد.

محاسبه حجم کیک در هر سیکل

نقطه شروع محاسبه ظرفیت، حجم واقعی اتاقک‌های مؤثر است:

حجم کیک هر سیکل = تعداد اتاقک‌های مؤثر × حجم کیک هر اتاقک

در این محاسبه باید میان تعداد صفحات و تعداد اتاقک‌ها تفاوت قائل شد. بسته به طراحی دستگاه، تعداد فضاهای تشکیل کیک ممکن است دقیقاً با عددی که در پیش‌فاکتور تحت عنوان تعداد صفحه نوشته شده برابر نباشد.

برای جلوگیری از اشتباه، بهتر است حجم کل کیک به‌صورت مستقل در پیشنهاد فنی درج شود.

فرض کنید در یک پیکربندی، 40 اتاقک مؤثر وجود دارد و حجم تقریبی هر اتاقک 17 لیتر است. حجم هندسی کیک دستگاه در این حالت برابر است با:

40 × 17 = 680 لیتر

اما این عدد فقط نشان می‌دهد دستگاه در هر سیکل حدود 680 لیتر فضای کیک دارد. برای تعیین ظرفیت واقعی هنوز باید جرم و درصد جامدات خوراک، چگالی کیک، رطوبت خروجی و تعداد سیکل‌های روزانه محاسبه شوند.

درصد جامدات چگونه نتیجه را تغییر می‌دهد؟

درصد جامدات نشان می‌دهد چه سهمی از دوغاب ورودی را مواد جامد تشکیل می‌دهند. این پارامتر باید ترجیحاً به‌صورت درصد جرمی و بر اساس نمونه‌برداری صحیح گزارش شود.

رابطه ساده زیر می‌تواند نقطه شروع محاسبه باشد:

جرم ماده خشک ورودی = جرم کل دوغاب × درصد جامدات جرمی

برای مثال، اگر جرم دوغاب ورودی در یک روز 20 هزار کیلوگرم و درصد جامدات آن 5 درصد باشد، حدود 1000 کیلوگرم ماده خشک وارد فرآیند می‌شود.

مشکل زمانی ایجاد می‌شود که درصد جامدات یک نمونه محدود به کل تولید روزانه تعمیم داده شود. خوراک ممکن است در ابتدای شیفت غلیظ و در ساعات شست‌وشوی خط رقیق‌تر باشد. نمونه‌ای که پس از ته‌نشینی از سطح مخزن برداشته شده نیز ممکن است نماینده خوراک واقعی پمپ نباشد.

برای فرآیندهای متغیر بهتر است نمونه‌برداری در چند ساعت و چند روز انجام شود و دامنه تغییرات درصد جامدات در طراحی لحاظ شود.

رطوبت هدف کیک بخشی از تعریف ظرفیت است

کارخانه معمولاً فقط به پرشدن اتاقک‌ها نیاز ندارد. هدف، تولید کیکی با رطوبت قابل قبول برای تخلیه، حمل، دفع یا استفاده مجدد است.

ممکن است دستگاه پس از 60 دقیقه کیکی تولید کند که به‌راحتی تخلیه می‌شود؛ اما برای رسیدن به چند درصد رطوبت کمتر، به 30 دقیقه زمان اضافی نیاز داشته باشد. این 30 دقیقه می‌تواند تعداد سیکل‌های روزانه را کاهش دهد.

اگر کاهش بیشتر رطوبت، هزینه حمل یا خشک‌کردن بعدی را به شکل معناداری کم نکند، ادامه سیکل ممکن است اقتصادی نباشد. در مقابل، اگر کیک مرطوب باعث چکه‌کردن، دشواری حمل یا اختلال در مرحله بعدی فرآیند شود، کوتاه‌کردن سیکل نیز تصمیم درستی نیست.

بنابراین ظرفیت دستگاه باید در کنار یکی از این شاخص‌ها اعلام شود:

• درصد رطوبت کیک
• درصد ماده خشک کیک
• جرم ماده خشک در هر سیکل
• جرم ماده خشک روزانه

عبارت «تولید یک مترمکعب کیک» بدون اعلام درصد ماده خشک، اطلاعات کاملی ارائه نمی‌دهد.

زمان سیکل فقط مدت پمپاژ نیست

یکی از خطاهای متداول این است که ساعات کاری کارخانه فقط بر زمان تغذیه تقسیم شود. سیکل واقعی فیلتر پرس ممکن است مراحل زیر را شامل شود:

1. بستن صفحات
2. رسیدن سیستم هیدرولیک به وضعیت ایمن
3. شروع تغذیه
4. افزایش تدریجی فشار
5. تکمیل تشکیل کیک
6. فشردن ممبران، در صورت وجود
7. شست‌وشوی کیک، در صورت نیاز
8. دمش هوا یا تخلیه مایع باقیمانده
9. بازکردن دستگاه
10. تخلیه کیک
11. تمیزکردن سطوح آب‌بندی
12. شست‌وشوی پارچه در سیکل‌های لازم
13. بستن مجدد دستگاه

مجموع این زمان‌ها، زمان کامل سیکل است.

در دستگاه‌های دستی، تخلیه کیک ممکن است بخش قابل توجهی از زمان را به خود اختصاص دهد. در مدل‌های اتوماتیک نیز اگر کیک به پارچه بچسبد یا تخلیه کامل انجام نشود، اپراتور مجبور به مداخله می‌شود و زمان واقعی با زمان فنی اعلام‌شده تفاوت پیدا می‌کند.

رابطه ساده تعداد سیکل روزانه چنین است:

تعداد سیکل مؤثر = ساعات کار در دسترس ÷ زمان کامل هر سیکل

اگر کارخانه یک شیفت 10 ساعته دارد، لزوماً تمام این 10 ساعت برای فیلتراسیون در دسترس نیست. زمان آماده‌سازی، شست‌وشو، توقف خط، نبود خوراک، سرویس دستگاه و تعویض شیفت باید از زمان تقویمی کسر شود.

نقش پمپ خوراک در ظرفیت

پمپ باید در ابتدای سیکل دبی مناسب و در مراحل پایانی فشار لازم را تأمین کند. با تشکیل کیک، مقاومت مسیر افزایش می‌یابد و دبی ورودی کاهش پیدا می‌کند؛ به همین دلیل، بیشترین دبی درج‌شده روی پلاک پمپ نشان‌دهنده ظرفیت واقعی دستگاه نیست.

پمپ بیش از حد بزرگ ممکن است باعث پرشدن نامتوازن صفحات، نشتی و فشار ناگهانی به پارچه شود. پمپ کوچک نیز می‌تواند زمان پرشدن را افزایش دهد یا فشار نهایی موردنیاز را تأمین نکند.

برای انتخاب پمپ باید نوع دوغاب، ویسکوزیته، سایندگی ذرات، فاصله مخزن، افت فشار لوله‌ها و فشار موردنیاز انتهای سیکل بررسی شود. اگر پمپ و فیلتر پرس هماهنگ انتخاب نشوند، ممکن است اتاقک‌های دستگاه در زمان پیش‌بینی‌شده پر نشوند.

پارچه چگونه ظرفیت را کم یا زیاد می‌کند؟

پارچه فیلتر پرس هم وظیفه نگهداری ذرات را بر عهده دارد و هم بخشی از مقاومت جریان را ایجاد می‌کند.

پارچه‌ای با منافذ بسیار ریز ممکن است فیلترات شفاف‌تری تولید کند؛ اما در یک خوراک خاص سریع‌تر مسدود شود. پارچه‌ای با منافذ درشت‌تر می‌تواند دبی اولیه بیشتری ایجاد کند، ولی احتمال عبور بخشی از ذرات ریز را افزایش دهد.

انتخاب پارچه باید بر اساس موارد زیر انجام شود:

• اندازه و شکل ذرات
• توزیع دانه‌بندی
• pH
• دمای خوراک
• میزان چسبندگی
• شفافیت مورد انتظار فیلترات
• سهولت جداشدن کیک
• روش شست‌وشو
• مقاومت شیمیایی و مکانیکی

پس از مدتی کار، ذرات می‌توانند در بافت پارچه باقی بمانند و نفوذپذیری آن را کاهش دهند. اگر زمان سیکل به‌تدریج افزایش پیدا کرده اما فشار و غلظت خوراک تغییر نکرده باشد، بررسی وضعیت پارچه یکی از نخستین اقدامات منطقی است.

آماده‌سازی خوراک می‌تواند از بزرگ‌کردن دستگاه مؤثرتر باشد

گاهی ظرفیت پایین به اندازه دستگاه ارتباطی ندارد. خوراکی که به‌درستی آماده نشده است، کیکی با نفوذپذیری پایین ایجاد می‌کند و زمان سیکل را افزایش می‌دهد.

در برخی لجن‌ها از منعقدکننده یا فلوکولانت استفاده می‌شود. نوع، مقدار و نقطه تزریق این مواد بر رفتار خوراک اثر دارند. افزایش مقدار ماده شیمیایی همیشه نتیجه بهتری ایجاد نمی‌کند. دوز نامناسب ممکن است هزینه را افزایش دهد و حتی ساختار کیک یا کیفیت فیلترات را نامطلوب کند.

مخزن خوراک نیز باید دوغاب را تا حد لازم یکنواخت نگه دارد. اختلاط ضعیف می‌تواند موجب ته‌نشینی شود و اختلاط بسیار شدید ممکن است ساختار فلوک‌های تشکیل‌شده را تخریب کند.

پیش از تصمیم به افزودن صفحه یا خرید دستگاه بزرگ‌تر، باید مشخص شود آیا با اصلاح آماده‌سازی خوراک می‌توان زمان سیکل را کاهش داد یا خیر.

مثال فرضی محاسبه ظرفیت واقعی

مثال زیر صرفاً آموزشی است و اعداد آن نباید بدون آزمایش برای یک پروژه واقعی استفاده شوند.

فرض کنید کارخانه‌ای روزانه 20 مترمکعب دوغاب تولید می‌کند. برای ساده‌سازی محاسبه، چگالی دوغاب یک کیلوگرم بر لیتر و درصد جامدات جرمی آن 5 درصد فرض می‌شود.

جرم کل دوغاب روزانه تقریباً 20 هزار کیلوگرم است. مقدار ماده خشک ورودی برابر خواهد بود با:

20,000 × 0.05 = 1000 کیلوگرم ماده خشک در روز

حال فرض کنیم آزمایش فیلتراسیون نشان داده است که کیک خروجی 35 درصد ماده خشک دارد.

جرم کیک مرطوب روزانه از تقسیم جرم ماده خشک بر سهم ماده خشک کیک به دست می‌آید:

1000 ÷ 0.35 = حدود 2857 کیلوگرم کیک مرطوب

اگر چگالی ظاهری کیک مرطوب در آزمایش 1.2 تن بر مترمکعب اندازه‌گیری شود، حجم کیک روزانه تقریباً برابر خواهد بود با:

2857 ÷ 1200 = حدود 2.38 مترمکعب

فرض کنیم زمان کامل هر سیکل، از بستن دستگاه تا پایان تخلیه، 2 ساعت است. کارخانه یک شیفت 10 ساعته دارد؛ اما با کسر زمان شست‌وشو و توقف‌های معمول، فقط 8 ساعت دسترسی مؤثر باقی می‌ماند.

در این شرایط حداکثر 4 سیکل واقعی قابل برنامه‌ریزی است:

8 ÷ 2 = 4 سیکل

حجم کیک موردنیاز در هر سیکل تقریباً برابر است با:

2.38 ÷ 4 = حدود 0.60 مترمکعب

در مرحله بعد، مهندس طراح باید تغییرات درصد جامدات، افت عملکرد پارچه، رشد احتمالی تولید، ناقص پرشدن بعضی اتاقک‌ها و توقف‌های پیش‌بینی‌نشده را بررسی کند.

این مثال نشان می‌دهد عبارت «روزانه 20 مترمکعب پساب داریم» برای انتخاب دستگاه کافی نیست. درصد جامدات، رطوبت کیک، چگالی کیک و تعداد سیکل‌های واقعی نتیجه را تغییر می‌دهند.

برای مقایسه پیشنهادها از یک مبنای مشترک استفاده کنید

هنگام بررسی چند پیش‌فاکتور، از همه تأمین‌کنندگان بخواهید ظرفیت را بر اساس شرایط یکسان ارائه دهند.

جدول مقایسه بهتر است شامل این موارد باشد:

اگر یک پیشنهاد ظرفیت را بر اساس مترمکعب دوغاب در ساعت و پیشنهاد دیگر بر اساس لیتر کیک در هر سیکل اعلام کند، مقایسه مستقیم آن‌ها درست نیست.

چه زمانی افزایش تعداد صفحات راه‌حل مناسبی نیست؟

افزودن صفحه، حجم کیک هر سیکل را بیشتر می‌کند؛ اما ممکن است زمان پرشدن و تخلیه را نیز افزایش دهد.

پیش از افزایش تعداد صفحات باید بررسی شود:

• آیا طول شاسی برای صفحات بیشتر مناسب است؟
• نیروی سیستم هیدرولیک کافی است؟
• پمپ می‌تواند حجم بزرگ‌تر را در زمان منطقی پر کند؟
• زمان تخلیه از برنامه تولید خارج نمی‌شود؟
• فضای سرویس و بازشدن صفحات کافی است؟
• مخزن خوراک حجم یک سیکل بزرگ‌تر را تأمین می‌کند؟
• تجهیزات انتقال کیک برای خروجی بیشتر آماده‌اند؟
• وزن صفحات و کیک با ساختار دستگاه سازگار است؟

گاهی 2 دستگاه کوچک‌تر، به دلیل امکان سرویس یکی هنگام کار دیگری، انعطاف بیشتری ایجاد می‌کنند. در پروژه‌ای دیگر، یک دستگاه بزرگ اتوماتیک به دلیل کاهش زمان‌های جانبی گزینه منطقی‌تری است.

انتخاب میان این 2 حالت به الگوی تولید، فضای نصب، هزینه نیروی انسانی و پیامد توقف خط وابسته است.

آزمایش نمونه خوراک چه اطلاعاتی می‌دهد؟

آزمایش فیلتراسیون می‌تواند زمان تشکیل کیک، روند کاهش دبی، فشار موردنیاز، شفافیت فیلترات، درصد ماده خشک و سهولت تخلیه کیک را مشخص کند. همچنین با مقایسه چند پارچه یا روش آماده‌سازی خوراک می‌توان گزینه مناسب‌تر را پیش از ساخت دستگاه انتخاب کرد.

نمونه آزمایش باید نماینده خوراک واقعی خط باشد. نمونه‌ای که پس از ته‌نشینی از سطح مخزن برداشته شده است، ممکن است درصد جامدات و رفتار متفاوتی نسبت به خوراک ورودی پمپ داشته باشد.

ضریب اطمینان باید منطقی باشد

نوسان درصد جامدات، افت تدریجی عملکرد پارچه، توقف‌های کوتاه و افزایش احتمالی تولید باید در طراحی لحاظ شوند. بااین‌حال، انتخاب دستگاهی بسیار بزرگ‌تر از نیاز واقعی می‌تواند قیمت خرید، فضای نصب و زمان تخلیه را افزایش دهد.

در انتخاب یک دستگاه فیلتر پرس، باید خوراک، ساعات کار، رطوبت هدف، روش تخلیه و توسعه احتمالی خط به‌صورت هم‌زمان بررسی شوند. مجموعه صافی گران می‌تواند پیشنهاد دستگاه را بر اساس اطلاعات واقعی فرآیند تنظیم کند تا ظرفیت فقط از روی اندازه و تعداد صفحات اعلام نشود.

اطلاعات لازم پیش از استعلام دستگاه

پیش از درخواست پیشنهاد فنی، اطلاعات زیر را آماده کنید:

مشخصات خوراک

• نوع دوغاب
• حجم سیال
• درصد جامدات
• دانسیته جامدات
• دما
• pH برای تعیین برخی مشخصه ها مثل پارچه فیلتر پرس
• ویسکوزیته تقریبی سیال
• اندازه ذرات

مقدار و تغییرات تولید

• حجم دوغاب در هر ساعت یا روز
• درصد جامدات جرمی
• دامنه تغییر غلظت
• ساعات اوج تولید

This document was truncated here because it was created in the Evaluation Mode.

• برچسب ها
• #دستگاه فیلتر پرس