Cómo calcular la pérdida de carga de un filtro de arena rápido

Un filtro de arena rápido emplea típicamente tres o más capas que contienen diferentes tipos de materiales de filtración, lo que ayuda a filtrar los múltiples tipos de contaminantes . Este tipo de filtro es " rápido " porque el agua puede fluir a través de ella hasta 40 veces más rápido que a través de un filtro lento de arena . Los resultados más grandes de velocidad en mayor pérdida de carga , así - las medidas de pérdida de carga de la disminución de la presión a medida que el agua fluye a través de un sistema. Usted debe tomar la pérdida de carga en cuenta al diseñar el lecho filtrante de un filtro de arena rápido . Instrucciones Matemáticas 1

Multiplica veces la velocidad del agua la densidad del agua y dividir el resultado por la viscosidad del agua. Para agua a temperatura ambiente - unos 20 grados Celsius o 70 grados Fahrenheit - utilizar 998,2 kg /m ^ 3 para la densidad y 0,001 Ns /m ^ 2 para la viscosidad . Mira el plano de densidad y viscosidad en los gráficos de densidad y viscosidad para otras temperaturas . Con una velocidad de 0,005 m /s a temperatura ambiente , el cálculo es ( 0,005 m /s ) * ( 998,2 kg /m ^ 3 ) /( 0,001 Ns /m ^ 2 ) = 4.991 /m .
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Multiplica el factor de forma de partícula el diámetro de grano en metros para cada capa del filtro de arena rápido . Utilice 1 para el factor de forma de las partículas de arena esférica , 0,73 para la arena angular o carbón triturado , 0,89 para la arena gastada , 0,65 para el vidrio triturado y 0,28 para escamas de mica . Si el filtro tiene una capa de carbón triturado con un diámetro de partícula de 0.0005m , una capa de arena gastada con un diámetro de partícula de 0,0008 m y la capa de arena esférica con un diámetro de partícula de 0.005 m, por ejemplo, los respectivos resultados son 0,73 * ( 0.0005m ) = 0.000365m , 0,89 * ( 0.0008m ) = 0.000712m , y 1 * ( 0,005 m ) = 0,005 m .
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Multiplique la forma de las partículas y el diámetro de los granos valores para cada capa del filtro por el resultado del paso 1 para encontrar los números de Reynolds para cada capa . Por ejemplo , el número de Reynold para la capa de carbón triturado sería ( 4991 /m) * ( 0.000365m ) = 1,82 . El número de Reynold para las capas de arena desgastados y esféricas serían 3,55 y 24,96 , respectivamente .
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Reste la porosidad de cada capa de filtro de uno , se divide por el número de Reynolds para esa capa , se multiplica por 150 y añadir 1,75 para obtener el factor de fricción para cada capa. Si el carbón triturado tenía una porosidad de 0,45 , por ejemplo, el factor de fricción para esa capa sería [ 150 * ( 1-0,45 )] /1,82 + 1,75 = 47,1 . Si las porosidades de las capas de arena desgastados y esféricas fueron 0.55 y 0.65 , los factores de fricción respectivos serían 20,77 y 3,85 .
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Cubo de la porosidad de cada capa de filtro , y luego multiplicar el resultado por la partícula factor de forma y el diámetro de grano para esa capa . Para la capa de carbón triturado , el resultado sería [( 0,45 ) ^ 3 ] * 0,73 * 0.0005m = 0.00003m . Los resultados para las capas de arena desgastados y esféricas serían 0.00012m y 0.00137m .
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Reste la porosidad de cada capa de uno y multiplicar el resultado por el factor de fricción y la profundidad de la capa , a continuación, dividir por el resultado del Paso 5 Si la capa de carbón triturado tiene una profundidad de 1,5 m , el cálculo sería [ ( 1-0,45 ) * 47,1 * 1,5 m ] /0.00003m = 1295250 . Si las capas desgastadas y esféricas de arena cada uno tenía una profundidad de 1 m , los resultados serían 77.887 y 984 , respectivamente .
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Sume los resultados del Paso 6 Por ejemplo , 1.295.250 + 77.887 + 984 . = 1374121
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Al cuadrado de la velocidad del agua que fluye a fondo el filtro y dividir el resultado por la aceleración de la gravedad - 9.81m /s ^ 2 . Para una velocidad de 0,005 m /s , [( 0,005 m /s) ^ 2 ] = /9.81m/s^2 0.000003m .
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Multiplicar el resultado del paso 7 por el resultado de Paso 8 para encontrar la pérdida de carga total en el filtro de arena rápido . Por ejemplo , 1374121 * 0.000003m equivale a una pérdida de carga de 4,1 m .