メカニカルフィルターの多孔板とフィルターキャップの設計は、機器の動作性能と寿命に直接影響します。主要な設計目標は次の 2 つです。
通常のろ過中に水の均一な分布を確保し、ろ過断面全体を最大限に活用し、短絡やデッドゾーンを回避します。{0}}
逆洗中に完全に均一な水と空気の分配を確保し、濾材を損失なく徹底的に洗浄すると同時に、多孔板/フィルターキャップ自体が逆洗中の重大な衝撃力に耐える十分な機械的強度を備えています。
I. 多孔板（多孔板）の計算方法
多孔板は通常、フィルタの底部に配置され、フィルタ媒体とフィルタ キャップをサポートし、逆洗水と空気を均等に分配します。
1. コア設計パラメータ: 開口率
開口面積率とは、多孔板の総面積に対する、多孔板上の全ての開口部の合計面積の割合である。これは計算において最も重要な要素です。
逆洗水の流量によって下限が決まります。逆洗中は、洗浄用のフィルター媒体をサポートするために開口部を通る十分な水流が必要です。オリフィス比が小さすぎると、水流抵抗が高くなりすぎ、より高い逆洗ポンプヘッドが必要となり、水の分配が不均一になる可能性があります。
上限はオリフィス プレートの強度によって決まります。オリフィス比が高すぎると、オリフィス プレートの機械的強度が弱くなり、逆洗圧力 (特にエア スクラビング時) で変形や破れが発生する可能性があります。
業界の経験: 通常、水のみの逆洗の場合、オリフィス比は 3% ～ 8% になるように設計されています。{0}空気-水併用逆洗を使用する場合、空気の衝撃力が大きいため、十分な強度を確保するためにオリフィス率は通常2%〜5%と低くなります。
2. 計算手順
ステップ 1: 必要な総オリフィス面積 (A_holes) を決定します。
このエリアは逆洗水量要件を満たす必要があります。
A_穴=Q_逆洗 / V
Q_backwash: 逆洗水流量 (m3/s)。フィルター径と必要な逆洗強度（L/s・m2）から算出します。 Q_backwash=逆洗強度 × (π × D²/4)。 (単位換算に注意: 1 m3/s=1000 L/s)
V：オリフィスプレートを通過する流体の許容流速（m/s）。これは経験値であり、水逆洗の場合は1.0～3.0m/s、空気逆洗の場合は10～20m/s（標準条件での風速）が一般的です。この値は大きすぎることはできません。大きすぎると水頭損失が膨大になります。小さすぎることもできません。小さすぎると、オリフィスが多すぎます。
ステップ 2: オリフィス プレート (A_plate) の総面積を計算します。
A_plate=π×(D_filter_inner)²/4
D_filter_inner: フィルタータンクの内径 (m)。
[画像]
ステップ 3: オリフィス比 (η) を確認する
η=A_holes / A_plate × 100%
計算されたオリフィス比 η は、上記の経験的範囲 (たとえば、2% ～ 8%) 内に収まらなければなりません。そうでない場合は、ステップ 1 の許容流速 V を調整して再計算する必要があります。 V を増加すると、A_holes が減少し、η が減少します。逆に、V を減少させると η が減少します。ステップ 4: 穴の数 (N) と穴の直径 (d) を決定します。
これは選択であり、慎重な検討が必要です。
N=A_holes / (π×d²/4)
穴径の選定(d)：一般的にはΦ8～Φ12mmの穴が使用されます。穴が小さすぎると詰まりやすくなり、大きすぎると密閉するためにより多くのボルト/フィルター キャップが必要になり、水の分布の均一性がわずかに悪くなります。
穴の数の選択 (N): 選択した穴の直径 d に基づいて、必要な穴の数 N を計算します。
穴のレイアウト: 通常、正三角形 (クローバーの葉) 配置が使用されます。これは、この配置が最も均一な分布を提供するためです。穴間の中心から中心までの距離は通常 (3~5)d です。穴はタンクの壁に近づきすぎないようにする必要があります。エッジ距離は一般的に100mm〜150mmです。
II.フィルターキャップの計算方法
フィルターキャップは水の均一な分布を直接実現する部品であり、その計算はオリフィスプレートと密接に関係しています。
1. コアパラメータ: 総スロット面積と数
各フィルター キャップには、フィルター媒体の通過をブロックするように設計された多数の細かいスロット (通常 0.25 mm ～ 0.4 mm) があります。
2. 計算手順
ステップ 1: 単一フィルター キャップのスロット流束を決定する
さまざまな差圧下での 1 つのフィルター キャップの水と空気の流量曲線を取得するには、フィルター キャップのサプライヤーに問い合わせてください。これが最も正確な方法です。
データが入手できない場合は、推定を行うことができます。水逆洗 (圧力差 ~0.1MPa) 中の単一の長いハンドル付きフィルター キャップ (0.3 mm スロット) の流束は、約 0.5 ～ 1.2 m3/h です。空気逆洗中の流束は約 15 ～ 30 Nm3/h です。
ステップ 2: 必要なフィルター キャップの数 (N_cap) を計算します。
N_cap=MAX( Q_逆洗 / q_水, Q_空気 / q_空気 )
Q_backwash: 逆洗水の総流量 (m3/h)
q_water: フィルターキャップあたりの水流束 (m3/h)
Q_air: 逆洗空気総流量(Nm3/h)
q_air: フィルターキャップあたりの空気流束 (Nm3/h)
より厳しい動作条件を満たすには、水逆洗計算と空気逆洗計算の大きい方の値を採用します。
ステップ 3: フィルター キャップの間隔を確認する
計算されたフィルター キャップの数 N_cap に従って、オリフィス プレート上にフィルター キャップを配置します (通常は千鳥状に配置)。
フィルターキャップの間隔：通常150mm～250mm。この間隔は非常に重要です。間隔が大きすぎると、水の分布に盲点が生じ、逆洗中にこれらの領域のフィルター媒体が効果的に洗浄されなくなり、最終的には塊や蓄積の形成につながります。
間隔が小さすぎると、設置が不便になり、コストが増加し、流体間の干渉により水の分配に影響を与える可能性があります。
タンク壁内での水流の短絡を防ぐために、最も外側のフィルター キャップとタンク壁の間の距離が約 75 mm ～ 100 mm であることを確認することが重要です。-
