محاسبه ظرفیت فیلتر پرس؛ راهنمای انتخاب سایز، تعداد صفحات و دبی واقعی دستگاه
محاسبه ظرفیت فیلتر پرس بر اساس حجم سیال، درصد جامدات، حجم کیک، تعداد صفحات و زمان سیکل؛ همراه با جدول سایزها، دبی تقریبی و نکات مهم برای انتخاب دستگاه مناسب.
اگر برای خرید فیلتر پرس جستوجو کرده باشید، احتمالاً خیلی زود به یک سؤال مهم میرسید: چه سایز فیلتر پرسی برای حجم سیال و شرایط کاری من مناسب است؟
پاسخ این سؤال فقط با گفتن اینکه روزانه چند لیتر یا چند مترمکعب سیال دارید مشخص نمیشود. برای محاسبه ظرفیت فیلتر پرس باید بدانیم چه مقدار از سیال ورودی را مواد جامد تشکیل میدهد، دستگاه در هر سیکل چقدر کیک نگه میدارد، یک سیکل تقریباً چقدر طول میکشد و نوع سیال، اندازه ذرات و پارچه فیلتر چه اثری بر سرعت عبور مایع دارند.
ممکن است دو واحد صنعتی هر دو روزانه ۲۰ هزار لیتر سیال داشته باشند، اما یکی با فیلتر پرس ۶۰ به نتیجه برسد و دیگری به فیلتر پرس ۸۰ یا حتی بزرگتر نیاز داشته باشد. تفاوت میتواند فقط به خاطر درصد جامدات، ریز بودن ذرات، نوع پارچه یا محدودیت زمانی خط تولید باشد.
در این راهنما تلاش کردهایم انتخاب سایز فیلتر پرس را از حالت حدس و مقایسه ظاهری دستگاهها خارج کنیم و با یک روش قابل فهم بررسی کنیم. اعداد این مقاله بر پایه ظرفیت صفحات مورد استفاده در دستگاههای تولید شده در فیلترپرس۲۴ بوده و در شرایط مبنایی مشخص محاسبه شدهاند؛ با این حال، در ادامه توضیح میدهیم چرا این اعداد نباید بهعنوان ظرفیت قطعی برای تمام صنایع در نظر گرفته شوند.
برای محاسبه ظرفیت فیلتر پرس از کجا شروع کنیم؟
قبل از ورود به فرمولها، بهتر است یک نکته روشن باشد: در فیلتر پرس، «ظرفیت دستگاه» فقط یک عدد نیست.
وقتی کاربری میپرسد «فیلتر پرس ۸۰ چقدر ظرفیت دارد؟» ممکن است منظورش یکی از چند موضوع متفاوت باشد:
- حجم کیکی که دستگاه در هر سیکل نگه میدارد
- حجم سیالی که برای پر شدن صفحات باید عبور کند
- دبی تقریبی دستگاه در یک ساعت
- ظرفیت کاری دستگاه در یک شیفت
- تعداد صفحات قابل نصب روی دستگاه
به همین دلیل، برای یک محاسبه ظرفیت فیلترپرس درست باید ابتدا این مفاهیم را از یکدیگر جدا کنیم.
ظرفیت هر صفحه فیلتر پرس
هر صفحه چمبر دارای فضای مشخصی برای تشکیل کیک است. هرچه ابعاد صفحه بزرگتر باشد، حجم کیک قابل نگهداری در هر صفحه نیز بیشتر میشود.
در صفحات چمبر پلیپروپیلن مورد استفاده در محاسبات این مقاله، ضخامت نهایی فضای کیک حدود ۳٫۳ سانتیمتر در نظر گرفته شده است.
حجم کیک فیلتر پرس
وقتی ظرفیت یک صفحه را در تعداد صفحات ضرب کنیم، به حجم تقریبی کل کیک در یک سیکل میرسیم.
برای مثال، اگر یک فیلتر پرس ۴۰ دارای ۲۰ صفحه باشد و ظرفیت هر صفحه ۳٫۵ لیتر باشد:
۳٫۵ × ۲۰ = ۷۰ لیتر
در نتیجه دستگاه در هر سیکل حدود ۷۰ لیتر فضای کیک دارد.
دبی فیلتر پرس
دبی موضوع متفاوتی است. حجم کیک به ما میگوید دستگاه چه مقدار ماده جامد و رطوبت همراه آن را در صفحات نگه میدارد، اما دبی فیلتر پرس نشان میدهد تقریباً چه مقدار سیال میتواند در یک بازه زمانی از دستگاه عبور کند.
دبی به درصد جامدات، زمان سیکل، پارچه، اندازه ذرات و رفتار خود سیال وابسته است. به همین دلیل، نمیتوان برای یک سایز فیلتر پرس یک عدد ثابت و همیشگی بهعنوان دبی اعلام کرد.
زمان سیکل فیلتر پرس
زمان سیکل نیز اهمیت زیادی دارد. ممکن است دو دستگاه حجم کیک مشابهی داشته باشند، اما اگر یکی سیکل را در ۴۵ دقیقه و دیگری در ۹۰ دقیقه تکمیل کند، ظرفیت ساعتی آنها بسیار متفاوت خواهد بود.
بنابراین برای انتخاب فیلتر پرس بر اساس دبی، باید حجم کیک و زمان سیکل را همزمان بررسی کرد.
برای انتخاب سایز فیلتر پرس چه اطلاعاتی لازم است؟
برای یک انتخاب اولیه، بهتر است حداقل اطلاعات زیر از فرایند مشخص باشد:
حجم کل سیال:
مثلاً ۵ هزار لیتر در روز، ۳۰ مترمکعب در شیفت یا یک دبی پیوسته مشخص.
ساعات کاری:
اینکه همان حجم باید در ۴ ساعت، ۸ ساعت یا ۲۴ ساعت فرآوری شود، مستقیماً روی انتخاب دستگاه تأثیر میگذارد.
درصد حجمی مواد جامد:
یکی از مهمترین متغیرهای محاسبه است. هرچه درصد جامدات کمتر باشد، برای تشکیل مقدار مشخصی کیک باید حجم بیشتری از سیال از دستگاه عبور کند.
اندازه ذرات:
این پارامتر الزاماً حجم کیک را تغییر نمیدهد، اما میتواند سرعت عبور سیال از پارچه را بهشدت تحت تأثیر قرار دهد.
دمای سیال:
دما بیشتر برای تعیین جنس مناسب صفحات اهمیت دارد. در شرایطی که دمای سیال برای صفحات پلیپروپیلن مناسب نباشد، ممکن است استفاده از فیلتر پرس قابوصفحه چدنی مطرح شود.
ماهیت سیال:
دوغاب معدنی، لجن تصفیهخانه، سیال صنایع غذایی و مواد شیمیایی رفتار یکسانی هنگام فیلتراسیون ندارند.
pH:
pH مستقیماً وارد فرمول ساده محاسبه ظرفیت این مقاله نمیشود، اما برای طراحی دقیقتر، بررسی سازگاری قطعات و بهویژه انتخاب پارچه فیلتر پرس مفید است.
اگر درصد جامدات بهصورت وزنی اعلام شده باشد، نباید آن را بدون بررسی مستقیماً بهجای درصد حجمی قرار داد. برای تبدیل دقیقتر، دانسیته مواد جامد و شرایط دوغاب نیز اهمیت پیدا میکند.
مبنای محاسبات ظرفیت در این مقاله چیست؟
برای اینکه بتوانیم سایزهای مختلف را با یکدیگر مقایسه کنیم، باید یک شرایط مبنا داشته باشیم.
در تمام محاسبات اصلی این مقاله فرض کردهایم:
- صفحه از نوع چمبر پلیپروپیلن است.
- ضخامت کیک حدود ۳٫۳ سانتیمتر است.
- جامدات خوراک معادل ۱۵ درصد حجمی است.
- رطوبت کیک معادل ۲۵ درصد حجمی در نظر گرفته میشود.
- تعداد صفحات، تعداد استاندارد و پرتقاضای هر سایز در بازار است.
- زمان سیکل تقریبی است.
- زمان باز شدن صفحات و تخلیه کیک در زمان سیکل لحاظ شده است.
- زمان هوادهی، توقف اپراتور، شستوشو و اتلافهای احتمالی خط در محاسبه سیکل لحاظ نشده است.
این نکته بسیار مهم است: ۱۵ درصد جامد حجمی یک عدد مبنا برای مقایسه است، نه درصد جامد همه صنایع.
اگر سیال شما فقط ۸ درصد جامد داشته باشد، برای تشکیل همان مقدار کیک باید حجم بسیار بیشتری از آن وارد دستگاه شود. اگر درصد جامد به ۲۰ یا ۲۵ درصد برسد، دستگاه با عبور حجم کمتری از سیال به ظرفیت کیک خود میرسد.
فرمول ساده محاسبه ظرفیت فیلتر پرس
برای یک محاسبه اولیه میتوان مسیر زیر را طی کرد.
مرحله اول: محاسبه حجم کل کیک
حجم کل کیک = ظرفیت هر صفحه × تعداد صفحات
اگر یک فیلتر پرس ۸۰ دارای ۶۰ صفحه باشد و هر صفحه ۱۶ لیتر ظرفیت داشته باشد:
۱۶ × ۶۰ = ۹۶۰ لیتر
پس ظرفیت کیک فیلتر پرس ۸۰ با ۶۰ صفحه حدود ۹۶۰ لیتر در هر سیکل است.
مرحله دوم: محاسبه حجم جامدات داخل کیک
مبنای ما کیکی با ۲۵ درصد رطوبت حجمی است. یعنی تقریباً ۷۵ درصد حجم کیک مربوط به جامدات است.
در مثال بالا:
۹۶۰ × ۰٫۷۵ = ۷۲۰ لیتر جامد
مرحله سوم: حجم سیال لازم برای تشکیل این کیک
اگر سیال ۱۵ درصد حجمی جامد داشته باشد:
۷۲۰ ÷ ۰٫۱۵ = ۴۸۰۰ لیتر
یعنی برای پر شدن یک فیلتر پرس ۸۰ با ۶۰ صفحه، تحت فرضهای این مقاله، حدود ۴۸۰۰ لیتر سیال باید در یک سیکل فرآوری شود.
یک میانبر مفید
با فرض ۱۵ درصد جامد حجمی و ۲۵ درصد رطوبت حجمی کیک:
حجم سیال هر سیکل ≈ حجم کل کیک × ۵
این رابطه فقط برای همین شرایط مبناست. اگر درصد جامدات یا رطوبت مبنا تغییر کند، این ضریب نیز تغییر میکند.
ظرفیت واقعی هر صفحه فیلتر پرس چقدر است؟
برای جلوگیری از یک جدول بسیار عریض، اطلاعات صفحه و تعداد صفحات را جدا از دبی و زمان سیکل آوردهایم.
| سایز صفحه | ظرفیت کیک هر صفحه | تعداد صفحات استاندارد |
|---|---|---|
| ۲۰×۲۰ | ۰٫۶ لیتر | ۱۰ صفحه |
| ۴۰×۴۰ | ۳٫۵ لیتر | ۲۰ صفحه |
| ۶۰×۶۰ | ۸٫۵ لیتر | ۴۰ صفحه |
| ۸۰×۸۰ | ۱۶ لیتر | ۶۰ صفحه |
| ۱۰۰×۱۰۰ | ۲۶ لیتر | ۷۰ صفحه |
| ۱۲۰×۱۲۰ | ۳۵٫۵ لیتر | ۷۰ صفحه |
| ۱۵۰×۱۵۰ | ۶۱ لیتر | ۸۰ صفحه |
تعداد صفحات نوشتهشده در این جدول به معنی تنها حالت قابل ساخت نیست. این تعدادها مدلهای استاندارد و پرتقاضاتر هستند.
بسته به نیاز پروژه، تعداد صفحات معمولاً میتواند با مضربهای ۵ انتخاب شود؛ مثلاً ۱۰، ۱۵، ۲۰، ۲۵ صفحه و به همین ترتیب، البته تا محدودهای که شاسی همان دستگاه برای آن طراحی شده است.
این موضوع در محاسبه تعداد صفحات فیلتر پرس اهمیت زیادی دارد؛ چون گاهی لازم نیست سایز دستگاه عوض شود و با افزایش یا کاهش تعداد صفحات میتوان ظرفیت را به نیاز پروژه نزدیک کرد.
حجم کیک و حجم سیال هر سیکل
اکنون همان دستگاههای استاندارد را از نظر حجم بررسی کنیم.
| سایز دستگاه | حجم کل کیک | سیال تقریبی هر سیکل |
| ۲۰ | ۶ لیتر | ۳۰ لیتر |
| ۴۰ | ۷۰ لیتر | ۳۵۰ لیتر |
| ۶۰ | ۳۴۰ لیتر | ۱۷۰۰ لیتر |
| ۸۰ | ۹۶۰ لیتر | ۴۸۰۰ لیتر |
| ۱۰۰ | ۱۸۲۰ لیتر | ۹۱۰۰ لیتر |
| ۱۲۰ | ۲۴۸۵ لیتر | ۱۲۴۲۵ لیتر |
| ۱۵۰ | ۴۸۸۰ لیتر | ۲۴۴۰۰ لیتر |
این جدول یکی از کاربردیترین بخشها برای کسی است که میخواهد بداند یک فیلتر پرس چند لیتری عملاً چه حجمی از خوراک را در هر سیکل پوشش میدهد.
اما هنوز نمیتوانیم فقط با این جدول بگوییم دستگاه ساعتی چند لیتر کار میکند، چون زمان سیکل هنوز وارد محاسبه نشده است.
زمان سیکل فیلتر پرس چقدر است؟
زمان سیکل به نوع سیال و شرایط کار بستگی دارد. اعدادی که در ادامه میبینید تقریبی هستند و بر اساس عملکرد معمول دستگاه در شرایط مناسب در نظر گرفته شدهاند.
| سایز دستگاه | زمان تقریبی یک سیکل | دبی محاسباتی تقریبی |
| ۲۰ | حدود ۲۰ دقیقه | حدود ۹۰ لیتر/ساعت |
| ۴۰ | حدود ۳۰ دقیقه | حدود ۷۰۰ لیتر/ساعت |
| ۶۰ | ۳۰ تا ۴۵ دقیقه | ۲۲۷۰ تا ۳۴۰۰ لیتر/ساعت |
| ۸۰ | ۴۵ تا ۶۰ دقیقه | ۴۸۰۰ تا ۶۴۰۰ لیتر/ساعت |
| ۱۰۰ | ۶۰ تا ۹۰ دقیقه | ۶۰۷۰ تا ۹۱۰۰ لیتر/ساعت |
| ۱۲۰ | ۷۵ تا ۱۲۰ دقیقه | ۶۲۱۰ تا ۹۹۴۰ لیتر/ساعت |
| ۱۵۰ | ۹۰ تا ۱۵۰ دقیقه | ۹۷۶۰ تا ۱۶۲۷۰ لیتر/ساعت |
این دبیهای فیلتر پرس نباید با ظرفیت اسمی پمپ اشتباه گرفته شوند. دبی محاسباتی جدول از حجم سیالی که برای تشکیل کیک لازم است و تعداد سیکل قابل انجام در زمان مشخص به دست آمده است.
در عمل ممکن است پمپ در ابتدای سیکل دبی لحظهای بالاتری داشته باشد و با تشکیل کیک و افزایش مقاومت مسیر، رفتار سیستم تغییر کند.
ظرفیت فیلتر پرس در یک شیفت ۸ ساعته
بسیاری از واحدهای صنعتی ظرفیت موردنیاز خود را به شکل روزانه یا شیفتی اعلام میکنند. بر پایه همان شرایط مبنا، تصویر تقریبی یک شیفت ۸ ساعته به این شکل است:
فیلتر پرس ۲۰: حدود ۷۲۰ لیتر در ۸ ساعت
فیلتر پرس ۴۰: حدود ۵۶۰۰ لیتر در ۸ ساعت
فیلتر پرس ۶۰: حدود ۱۸۱۶۰ تا ۲۷۲۰۰ لیتر در ۸ ساعت
فیلتر پرس ۸۰: حدود ۳۸۴۰۰ تا ۵۱۲۰۰ لیتر در ۸ ساعت
فیلتر پرس ۱۰۰: حدود ۴۸۵۶۰ تا ۷۲۸۰۰ لیتر در ۸ ساعت
فیلتر پرس ۱۲۰: حدود ۴۹۶۸۰ تا ۷۹۵۲۰ لیتر در ۸ ساعت
فیلتر پرس ۱۵۰: حدود ۷۸۰۸۰ تا ۱۳۰۱۶۰ لیتر در ۸ ساعت
این اعداد نشان میدهند چرا انتخاب سایز فیلتر پرس فقط بر اساس حجم کیک کافی نیست. برای مثال، فیلتر پرس ۱۰۰، ۱۲۰ و ۱۵۰ اختلاف قابل توجهی در حجم کیک دارند، اما طولانیتر شدن زمان سیکل در دستگاههای بزرگتر باعث میشود نسبت افزایش دبی دقیقاً متناسب با افزایش حجم کیک نباشد.
همین مسئله در طراحی واقعی اهمیت دارد.
گاهی دو دستگاه متوسط بهتر از یک دستگاه بسیار بزرگ جواب میدهند؛ بهخصوص وقتی تداوم تولید، زمان تخلیه یا محدودیت فضای خط مطرح باشد. این تصمیم باید برای هر پروژه جداگانه بررسی شود.
درصد جامدات چه اثری بر ظرفیت و دبی فیلتر پرس دارد؟
یکی از مهمترین نکات در محاسبات فیلتر پرس همین بخش است.
فرض کنید دستگاهی ۱۰۰۰ لیتر ظرفیت کیک دارد و قرار است کیک نهایی حدود ۲۵ درصد رطوبت حجمی داشته باشد. پس تقریباً ۷۵۰ لیتر از این حجم مربوط به جامدات خواهد بود.
اگر خوراک ۱۵ درصد جامد حجمی داشته باشد:
۷۵۰ ÷ ۰٫۱۵ = ۵۰۰۰ لیتر خوراک
اما اگر همان خوراک فقط ۱۰ درصد جامد حجمی داشته باشد:
۷۵۰ ÷ ۰٫۱۰ = ۷۵۰۰ لیتر خوراک
و اگر جامدات به ۲۰ درصد حجمی برسد:
۷۵۰ ÷ ۰٫۲۰ = ۳۷۵۰ لیتر خوراک
| جامد حجمی خوراک | سیال لازم نسبت به حجم کیک | نتیجه کلی |
| ۱۰٪ | حدود ۷٫۵ برابر | سیال بیشتری باید عبور کند |
| ۱۵٪ | حدود ۵ برابر | مبنای محاسبات مقاله |
| ۲۰٪ | حدود ۳٫۷۵ برابر | سیال کمتری برای پر شدن نیاز است |
این جدول بهخوبی نشان میدهد چرا اعلام یک جمله مثل «فیلتر پرس ۸۰ ساعتی ۶۰۰۰ لیتر ظرفیت دارد» بدون توضیح درصد جامدات، میتواند گمراهکننده باشد.
هرچه درصد حجمی جامدات کمتر باشد، برای تشکیل حجم مشخصی کیک، حجم بیشتری از سیال باید از دستگاه عبور کند.
برعکس، افزایش درصد جامدات باعث میشود صفحات با عبور حجم کمتری از سیال پر شوند.
اندازه ذرات چگونه دبی واقعی فیلتر پرس را تغییر میدهد؟
این یکی از مهمترین بخشهایی است که معمولاً در جدولهای ساده ظرفیت دیده نمیشود.
فرض کنید دو سیال هر دو:
- ۱۵ درصد جامد حجمی دارند،
- حجم یکسانی دارند،
- با یک دستگاه مشابه فیلتراسیون میشوند.
اما در نمونه اول، ذرات نسبتاً درشتاند و در نمونه دوم بخش زیادی از ذرات حدود ۱ میکرون هستند.
این دو پروژه الزاماً زمان سیکل یکسانی نخواهند داشت.
اگر برای نگهداشتن ذرات بسیار ریز مجبور شویم از پارچه فیلتر پرس ۱ میکرون استفاده کنیم، مقاومت پارچه در برابر عبور مایع میتواند بسیار بیشتر از پارچههای بازتر باشد.
در بعضی پروژههای خاص، تجربه عملی نشان داده است که این تفاوت میتواند سرعت عبور سیال را حتی تا حدود ۱۰ برابر کاهش دهد.
این عدد یک قانون ثابت برای تمام سیالات نیست، اما نکته اصلی بسیار مهم است:
ظرفیت حجمی صفحات بهتنهایی نمیتواند دبی واقعی دستگاه را مشخص کند.
به همین دلیل برای انتخاب دقیقتر، توزیع اندازه ذرات و مش مناسب پارچه باید بررسی شود.
گاهی یک فیلتر پرس ۸۰ روی یک دوغاب معدنی در زمان مناسبی پر میشود، اما همان دستگاه روی سیالی با ذرات بسیار ریز و پارچه متراکم، سیکل بسیار طولانیتری خواهد داشت.
نوع پارچه چه اثری بر محاسبه ظرفیت دارد؟
پارچه فیلتر پرس مستقیماً حجم محفظه کیک را تغییر نمیدهد، اما میتواند سرعت تشکیل کیک را تغییر دهد.
انتخاب پارچه معمولاً بر اساس مجموعهای از عوامل انجام میشود:
- اندازه ذرات
- ماهیت شیمیایی سیال
- pH
- دما
- میزان شفافیت مورد انتظار از فیلترات
- رفتار کیک روی پارچه
- سرعت مورد انتظار فیلتراسیون
اگر فقط برای بالا بردن شفافیت خروجی، پارچهای بسیار ریزتر از نیاز واقعی انتخاب شود، ممکن است دبی دستگاه بیدلیل افت کند.
از طرف دیگر، پارچه بیش از حد باز میتواند باعث عبور ذرات و افت کیفیت فیلترات شود.
پس وقتی درباره ظرفیت دستگاه فیلتر پرس صحبت میکنیم، انتخاب پارچه باید بخشی از تصمیم فنی باشد، نه یک قطعه جانبی که بعد از خرید دستگاه به آن فکر کنیم.
حجم کیک و دبی فیلتر پرس را با هم اشتباه نگیرید
این اشتباه بسیار رایج است.
فرض کنید یک فیلتر پرس در هر سیکل ۱۰۰۰ لیتر کیک نگه میدارد. این به معنی آن نیست که دستگاه فقط ۱۰۰۰ لیتر سیال را در هر سیکل تصفیه میکند.
اگر خوراک ۱۵ درصد جامد حجمی داشته باشد و رطوبت کیک را ۲۵ درصد در نظر بگیریم، برای تشکیل ۱۰۰۰ لیتر کیک حدود ۵۰۰۰ لیتر سیال باید فرآوری شود.
پس:
ظرفیت کیک ≠ حجم سیال ورودی
و به همین شکل:
ظرفیت کیک ≠ دبی ساعتی
این تفاوت یکی از پایههای اصلی انتخاب صحیح سایز فیلتر پرس است.
سطح فیلتراسیون فیلتر پرس چه نقشی دارد؟
سطح فیلتراسیون نیز یکی از پارامترهای مهم طراحی فیلتر پرس است، اما نباید آن را بهتنهایی جایگزین ظرفیت کیک یا دبی دانست.
با افزایش ابعاد و تعداد صفحات، سطح مؤثر فیلتراسیون افزایش پیدا میکند؛ اما سرعت واقعی عبور سیال همچنان به نوع پارچه، ضخامت و مقاومت کیک، اندازه ذرات و خصوصیات سیال وابسته است.
بنابراین در یک انتخاب اولیه برای مشتری، حجم کیک و زمان سیکل معمولاً قابلفهمتر از اعلام صرف سطح فیلتراسیون هستند. در طراحی نهایی دستگاه، سطح فیلتراسیون هم در کنار سایر پارامترها بررسی میشود.
چطور تعداد صفحات فیلتر پرس را انتخاب کنیم؟
گاهی کاربر تصور میکند برای افزایش ظرفیت حتماً باید به سایز بعدی برود. همیشه اینطور نیست.
مثلاً ممکن است یک فیلتر پرس ۶۰ با تعداد صفحات کمتر جوابگوی پروژه نباشد، اما با افزایش تعداد صفحات همان سایز بتوان به ظرفیت موردنظر نزدیک شد.
به همین دلیل محاسبه تعداد صفحات فیلتر پرس بخشی از انتخاب دستگاه است.
در دستگاههای مختلف، تعداد صفحات معمولاً در مضربهای ۵ انتخاب میشود؛ مثل:
۵ صفحه
۱۰ صفحه
۱۵ صفحه
۲۰ صفحه
۲۵ صفحه
۳۰ صفحه و بالاتر
البته سقف تعداد صفحه به سایز و طراحی شاسی بستگی دارد.
تعدادهایی که در جدول اصلی این مقاله آمدهاند، مدلهایی هستند که بهعنوان تعداد استاندارد و پرتقاضا برای مقایسه در نظر گرفته شدهاند.
چرا زمان سیکل فیلتر پرس عدد ثابتی نیست؟
در جداول مشخصات فنی معمولاً وسوسهانگیز است که برای هر مدل یک عدد ثابت نوشته شود؛ مثلاً «زمان سیکل ۶۰ دقیقه».
در عمل این موضوع دقیق نیست.
زمان سیکل فیلتر پرس میتواند تحت تأثیر این عوامل تغییر کند:
- درصد جامدات
- اندازه ذرات
- نفوذپذیری کیک
- نوع پارچه
- فشار و مشخصات پمپ
- میزان چسبندگی کیک
- دمای سیال
- میزان هوادهی
- نحوه تخلیه
- تجربه اپراتور
برای همین در این مقاله برای سایزهای بزرگتر بازه زمانی در نظر گرفتهایم.
مثلاً برای فیلتر پرس ۱۰۰ زمان تقریبی سیکل را ۶۰ تا ۹۰ دقیقه نوشتهایم، نه اینکه ادعا کنیم همه مواد در دقیقاً یک ساعت فیلتراسیون میشوند.
هوادهی چه اثری روی رطوبت کیک دارد؟
در محاسبات این مقاله، رطوبت کیک همیشه ۲۵ درصد حجمی فرض شده است. این عدد برای ایجاد یک مبنای یکسان در محاسبات استفاده میشود و قرار نیست میزان رطوبت نهایی همه صنایع را پیشبینی کند.
در برخی فرایندها، پس از تشکیل کیک میتوان با هوادهی مقدار بیشتری از رطوبت باقیمانده را خارج کرد.
در شرایط مناسب و برای بعضی مواد، رطوبت میتواند حتی به حدود ۱۷ درصد کاهش پیدا کند.
اما این نتیجه به ماده وابسته است. یک کیک معدنی با دانهبندی مشخص، یک لجن شیمیایی و یک ماده غذایی رفتار کاملاً متفاوتی دارند.
از طرف دیگر، هوادهی زمان میخواهد. زمان هوادهی در زمانهای سیکلی جدول اصلی این مقاله وارد نشده است. اگر پروژهای نیاز جدی به کاهش رطوبت داشته باشد، این زمان باید در محاسبه ظرفیت روزانه جداگانه لحاظ شود.
ظرفیت فیلتر پرس قابوصفحه چدنی ۶۰ و ۸۰
در FilterPress24 مدلهای قابوصفحه چدنی مورد بحث در این مقاله در دو سایز ۶۰ و ۸۰ قرار میگیرند.
برای محاسبه اولیه، ظرفیت حجمی هر قابوصفحه چدنی را حدود ۱۰ درصد بیشتر از صفحه چمبر پلیپروپیلن همسایز در نظر گرفتهایم.
مدل ۶۰ چدنی با ۲۰ قابوصفحه و مدل ۸۰ چدنی با ۳۰ قابوصفحه در نظر گرفته شده است.
| مدل | حجم کل تقریبی کیک | دبی تقریبی |
| چدنی ۶۰ | حدود ۱۸۷ لیتر | حدود ۹۳۵ لیتر/ساعت |
| چدنی ۸۰ | حدود ۵۲۸ لیتر | حدود ۱۷۶۰ لیتر/ساعت |
زمان سیکل تقریبی برای مدل ۶۰ چدنی حدود ۶۰ دقیقه و برای مدل ۸۰ چدنی حدود ۹۰ دقیقه در نظر گرفته شده است.
مدل چدنی بیشتر در شرایط و صنایع خاص مطرح میشود. یکی از پارامترهایی که در انتخاب بین صفحه پلیپروپیلنی و چدنی اهمیت پیدا میکند دمای سیال است.
هدف این مقاله ورود به جزئیات انتخاب جنس صفحه نیست، اما هنگام ظرفیتسنجی واقعی نمیتوان شرایط حرارتی فرایند را نادیده گرفت.
آیا انتخاب فیلتر پرس فقط بر اساس حجم روزانه امکانپذیر است؟
حجم روزانه یک نقطه شروع عالی است، اما بهتنهایی کافی نیست.
فرض کنید یک مجموعه روزانه ۲۵ هزار لیتر دوغاب دارد.
در نگاه اول ممکن است با جدول بالا بگوییم فیلتر پرس ۶۰ میتواند گزینه مناسبی باشد، چون ظرفیت ۸ ساعته محاسباتی آن حدود ۱۸ تا ۲۷ هزار لیتر است.
اما اگر ذرات دوغاب بسیار ریز باشند و مجبور شویم از پارچه با مش بسیار ریز استفاده کنیم، ممکن است سیکلها طولانیتر شوند و دستگاه نتواند ۲۵ هزار لیتر را در همان ۸ ساعت پردازش کند.
حالا حالت برعکس را تصور کنید. اگر همان سیال جامدات بیشتری داشته باشد و بسیار سریع کیک تشکیل دهد، ظرفیت عملی دستگاه میتواند به بخش بالاتر بازه نزدیک شود.
پس برای انتخاب فیلتر پرس بر اساس حجم پساب یا دوغاب، حداقل باید حجم، زمان موجود، درصد جامدات و وضعیت ذرات را کنار هم ببینیم.
مثال اول؛ انتخاب اولیه برای ۵۰۰۰ لیتر در یک شیفت
فرض کنیم یک مجموعه حدود ۵۰۰۰ لیتر سیال در یک شیفت ۸ ساعته دارد.
اگر شرایط سیال نزدیک به مبنای این مقاله باشد، فیلتر پرس ۴۰ با ۲۰ صفحه ظرفیت محاسباتی حدود ۵۶۰۰ لیتر در ۸ ساعت دارد.
در نگاه اولیه ممکن است گزینه مناسبی باشد.
اما اگر کارفرما بخواهد تمام فرایند در ۳ ساعت انجام شود، دیگر فقط ظرفیت ۸ ساعته کافی نیست و باید دستگاه بزرگتر، صفحات بیشتر یا طراحی دیگری بررسی شود.
این مثال نشان میدهد زمان در دسترس به اندازه حجم کل اهمیت دارد.
مثال دوم؛ انتخاب اولیه برای ۲۰ هزار لیتر در روز
فرض کنیم حدود ۲۰ هزار لیتر دوغاب با ۱۵ درصد جامد حجمی داریم و تقریباً یک شیفت ۸ ساعته برای فیلتراسیون در اختیار است.
بر اساس جدول، فیلتر پرس ۶۰ با ۴۰ صفحه میتواند در شرایط مبنا حدود ۱۸ تا ۲۷ هزار لیتر را در ۸ ساعت پوشش دهد.
پس از نظر ظرفیت حجمی، این دستگاه میتواند یکی از گزینههای قابل بررسی باشد.
اما هنوز باید اندازه ذرات، پارچه، ماهیت سیال و زمان واقعی تشکیل کیک بررسی شود.
این یعنی جدول ظرفیت، ابزار انتخاب اولیه است، نه جایگزین بررسی فنی پروژه.
مثال سوم؛ چرا ممکن است برای ۵۰ هزار لیتر یک پاسخ قطعی نداشته باشیم؟
برای حجم حدود ۵۰ هزار لیتر در ۸ ساعت، از روی جدول میتوان فیلتر پرس ۸۰ و ۱۰۰ را بررسی کرد.
فیلتر پرس ۸۰ در شرایط مبنا حدود ۳۸ تا ۵۱ هزار لیتر و فیلتر پرس ۱۰۰ حدود ۴۸ تا ۷۳ هزار لیتر ظرفیت محاسباتی دارد.
اگر فقط حجم را ببینیم، شاید هر دو گزینه قابل بررسی باشند.
اما حالا دو شرایط متفاوت را تصور کنید:
حالت اول: ذرات نسبتاً درشت، پارچه بازتر و تشکیل کیک سریع است.
در این حالت فیلتر پرس ۸۰ ممکن است پاسخ مناسبی بدهد.
حالت دوم: ذرات بسیار ریز، پارچه متراکم و زمان سیکل طولانی است.
در این حالت حاشیه ظرفیت فیلتر پرس ۱۰۰ میتواند منطقیتر باشد.
پس انتخاب سایز دستگاه باید با شرایط واقعی پروژه تطبیق داده شود.
پمپ چه نقشی در ظرفیت دستگاه دارد؟
پمپ فیلتر پرس یکی از اجزای بسیار مهم سیستم است، اما انتخاب آن موضوع مفصلی است و بهتر است جداگانه بررسی شود.
در حد همین مقاله باید بدانیم که دبی و فشار پمپ باید با سایز دستگاه، نوع سیال و رفتار فرایند متناسب باشد.
پمپ بزرگتر همیشه به معنی سیکل سریعتر نیست. اگر پارچه یا کیک اجازه عبور کافی ندهد، افزایش بیحساب دبی یا فشار لزوماً ظرفیت واقعی را افزایش نمیدهد.
در یک مقاله جداگانه میتوان انتخاب پمپ فیلتر پرس، فشار مناسب، دبی، نوع پمپ و رفتار آن در طول سیکل را دقیقتر بررسی کرد.
اشتباهات رایج در انتخاب ظرفیت فیلتر پرس
انتخاب دستگاه فقط از روی حجم مخزن
اینکه مخزن شما ۱۰ هزار لیتر است، بهتنهایی مشخص نمیکند چه دستگاهی لازم دارید. ممکن است این حجم در یک ساعت یا در ۱۲ ساعت نیاز به فیلتراسیون داشته باشد.
ندیدن درصد جامدات
یکی از جدیترین خطاها همین است. ۱۰ هزار لیتر سیال با ۳ درصد جامد و ۱۰ هزار لیتر با ۲۰ درصد جامد، بار جامد یکسانی روی دستگاه ایجاد نمیکنند.
یکی دانستن دبی پمپ و دبی فیلتر پرس
اگر روی پمپ نوشته شده ۱۰ هزار لیتر در ساعت، به این معنا نیست که فیلتر پرس الزاماً در هر ساعت ۱۰ هزار لیتر سیال را کامل فیلتراسیون میکند.
نادیده گرفتن اندازه ذرات
ممکن است محاسبات حجمی کاملاً درست باشند اما ذرات ۱ میکرونی باعث شوند سیکل بسیار طولانیتر از پیشبینی اولیه شود.
انتخاب پارچه فقط از روی شفافیت خروجی
پارچه بسیار ریز میتواند خروجی شفاف ایجاد کند، اما ممکن است سرعت فیلتراسیون را شدیداً کاهش دهد. انتخاب پارچه باید بین نگهداشت ذرات، شفافیت و سرعت کار تعادل ایجاد کند.
محاسبه ظرفیت بدون زمان تخلیه
زمان باز شدن دستگاه و تخلیه کیک بخشی از سیکل واقعی است و در اعداد این مقاله لحاظ شده است.
ندیدن زمان هوادهی
اگر پروژه به هوادهی طولانی برای کاهش رطوبت نیاز داشته باشد، باید آن زمان را جداگانه به سیکل عملیاتی اضافه کرد.
انتخاب دستگاه دقیقاً لب مرز ظرفیت
اگر محاسبات نشان میدهند ظرفیت موردنیاز دقیقاً روی حداکثر عملکرد یک دستگاه قرار گرفته است، بهتر است عواملی مثل تغییر خوراک، افت عملکرد پارچه، توقف اپراتور و شرایط واقعی تولید هم بررسی شوند.
قبل از خرید فیلتر پرس چه اطلاعاتی آماده کنیم؟
برای اینکه محاسبه سایز فیلتر پرس دقیقتر انجام شود، بهتر است هنگام استعلام این اطلاعات را آماده داشته باشید:
- حجم کل سیال
- حجم یا دبی ورودی در ساعت
- درصد حجمی مواد جامد
- اندازه تقریبی ذرات یا دانهبندی
- نوع سیال
- دمای سیال
- ساعات کاری روزانه
- مدت زمانی که برای تکمیل فیلتراسیون در اختیار دارید
- توضیحی درباره اینکه کیک چسبنده، نرم، ریزدانه یا سریعتشکیل است
- pH در صورت موجود بودن، برای بررسی دقیقتر جنس پارچه و شرایط فرایند
هرچه اطلاعات ورودی دقیقتر باشد، انتخاب تعداد صفحات، سایز دستگاه و پارچه نیز مطمئنتر خواهد بود.
کدام سایز فیلتر پرس برای من مناسبتر است؟
هیچ پاسخ یکخطی برای همه پروژهها وجود ندارد، اما میتوان یک دید کلی داشت.
فیلتر پرس ۲۰:
برای حجمهای محدود، کارهای آزمایشگاهی، نیمهصنعتی و کاربردهای کوچکتر قابل بررسی است.
فیلتر پرس ۴۰:
برای ظرفیتهای پایین و کارگاهها یا خطوط کوچک انتخاب متداولتری است و با تعداد صفحات مختلف قابل سفارش است.
فیلتر پرس ۶۰:
یکی از سایزهایی است که میتواند وارد محدوده صنعتی شود و برای بسیاری از پروژههای متوسط گزینه قابل بررسی است.
فیلتر پرس ۸۰:
برای خطوط صنعتی با حجم بیشتر و نیاز به سطح فیلتراسیون بالاتر مناسبتر است.
فیلتر پرس ۱۰۰:
در پروژههایی که حجم کیک و دبی بالاتر موردنیاز است، یکی از سایزهای مهم صنعتی محسوب میشود.
فیلتر پرس ۱۲۰:
برای حجمهای بالا و خطوط صنعتی بزرگتر مورد استفاده قرار میگیرد؛ اما باید زمان سیکل و شرایط واقعی خوراک در انتخاب آن لحاظ شود.
فیلتر پرس ۱۵۰:
برای ظرفیتهای بالاتر و پروژههایی که حجم زیادی از ماده باید در هر سیکل نگه داشته شود، قابل بررسی است.
این توضیحات یک دستهبندی مطلق نیستند. ممکن است شرایط خاص یک فرایند باعث شود دستگاه کوچکتر یا بزرگتری انتخاب شود.
سوالات متداول درباره محاسبه ظرفیت فیلتر پرس
ظرفیت فیلتر پرس چگونه محاسبه میشود؟
در روش اولیه، ابتدا ظرفیت هر صفحه در تعداد صفحات ضرب میشود تا حجم کل کیک به دست آید. سپس با توجه به درصد جامدات خوراک و رطوبت فرضی کیک، حجم سیال موردنیاز هر سیکل محاسبه میشود. زمان سیکل نیز برای رسیدن به دبی ساعتی دستگاه وارد محاسبه میشود.
تعداد صفحات فیلتر پرس چه تأثیری بر ظرفیت دارد؟
با افزایش تعداد صفحات، حجم کیک قابل نگهداری در هر سیکل بیشتر میشود. به همین دلیل، در بعضی پروژهها بهجای افزایش سایز صفحه میتوان تعداد صفحات را افزایش داد، البته تا محدوده مجاز طراحی شاسی.
دبی فیلتر پرس ۸۰ چقدر است؟
برای مدل ۸۰ با ۶۰ صفحه و شرایط مبنای این مقاله، دبی محاسباتی حدود ۴۸۰۰ تا ۶۴۰۰ لیتر در ساعت است. این عدد با تغییر درصد جامدات، پارچه، اندازه ذرات و زمان سیکل میتواند تغییر کند.
دبی فیلتر پرس ۱۰۰ چقدر است؟
برای مدل ۱۰۰ با ۷۰ صفحه، در شرایط مبنای این مقاله حدود ۶۰۷۰ تا ۹۱۰۰ لیتر در ساعت محاسبه شده است. این عدد یک بازه مقایسهای است و نباید بهعنوان دبی ثابت همه مواد در نظر گرفته شود.
آیا درصد جامدات کمتر باعث کاهش ظرفیت میشود؟
از نظر حجم کیک دستگاه تغییری ایجاد نمیشود، اما اگر درصد جامدات کمتر باشد، برای تشکیل همان مقدار کیک باید حجم بیشتری از سیال عبور کند. به همین دلیل حجم سیال قابل فرآوری تا زمان پر شدن صفحات بیشتر میشود.
آیا میتوان فقط بر اساس دبی، سایز فیلتر پرس را انتخاب کرد؟
خیر. دبی یکی از معیارهاست. درصد جامدات، حجم کیک، زمان سیکل، تعداد صفحات، اندازه ذرات و پارچه نیز باید بررسی شوند.
رطوبت کیک فیلتر پرس چقدر است؟
رطوبت عدد ثابتی برای تمام مواد نیست. در محاسبات این مقاله ۲۵ درصد حجمی بهعنوان مبنا در نظر گرفته شده است. در بعضی فرایندها و با هوادهی مناسب، رطوبت میتواند تا حدود ۱۷ درصد نیز کاهش پیدا کند.
چرا یک فیلتر پرس روی دو ماده مختلف دبی متفاوتی دارد؟
چون مقاومت کیک، اندازه ذرات، نوع پارچه، ویسکوزیته و رفتار فیلتراسیون دو ماده میتواند متفاوت باشد. به همین دلیل حتی با دستگاه و پمپ یکسان، زمان سیکل الزاماً یکسان نیست.
آیا ذرات خیلی ریز ظرفیت فیلتر پرس را کم میکنند؟
ظرفیت هندسی کیک تغییر نمیکند، اما زمان لازم برای پر شدن صفحات ممکن است افزایش پیدا کند. اگر برای ذرات بسیار ریز از پارچه متراکم استفاده شود، سرعت عبور سیال میتواند بهشدت کاهش یابد و در نتیجه ظرفیت ساعتی واقعی دستگاه کمتر شود.
برای محاسبه ظرفیت دقیق فیلتر پرس چه اطلاعاتی باید ارسال شود؟
حجم سیال، درصد جامدات، ساعات کاری، اندازه ذرات، نوع سیال، دما و محدودیت زمانی فرایند مهمترین اطلاعات اولیه هستند. pH نیز برای انتخاب دقیقتر پارچه و بررسی شرایط فرایند مفید است.
جمعبندی؛ ظرفیت واقعی فیلتر پرس فقط یک عدد نیست
اگر بخواهیم مهمترین نکته این مقاله را در یک جمله بیان کنیم:
انتخاب فیلتر پرس فقط با سایز صفحه یا حجم سیال انجام نمیشود.
یک محاسبه مناسب باید حداقل چهار موضوع را کنار هم بگذارد:
حجم کیک + درصد جامدات + زمان سیکل + شرایط فیلتراسیون
بعد از آن، اندازه ذرات، نوع پارچه، دمای سیال، تعداد صفحات و شرایط بهرهبرداری انتخاب را دقیقتر میکنند.
در شرایط مبنای این مقاله، یعنی خوراک با ۱۵ درصد جامد حجمی و کیک با ۲۵ درصد رطوبت حجمی، حجم سیال هر سیکل تقریباً پنج برابر حجم کیک در نظر گرفته شد. از ترکیب این عدد با زمان سیکل، توانستیم یک بازه تقریبی برای دبی دستگاههای فیلتر پرس ۲۰، ۴۰، ۶۰، ۸۰، ۱۰۰، ۱۲۰ و ۱۵۰ به دست آوریم.
این محاسبات برای مقایسه اولیه بسیار مفید هستند، اما پروژه واقعی باید با مشخصات واقعی خوراک بررسی شود؛ مخصوصاً اگر ذرات بسیار ریز، پارچه با مش پایین، دمای بالا، زمان کاری محدود یا شرایط خاص صنعتی وجود داشته باشد.
اگر برای انتخاب بین چند سایز مردد هستید، بهتر است قبل از خرید، حجم سیال، درصد جامدات، اندازه ذرات، زمان کاری و دمای فرایند مشخص شود. با همین چند اطلاعات میتوان انتخاب سایز فیلتر پرس، تعداد صفحات و ظرفیت موردنیاز را بسیار دقیقتر از انتخاب صرفاً بر اساس نام یا ابعاد دستگاه انجام داد.
