Kalkulator filtra bocznikowego do instalacji glikolowej

Filtr bocznikowy - co robi i kiedy jest potrzebny

Filtr bocznikowy pobiera tylko część strumienia z głównej instalacji, prowadzi ją przez obudowę z workiem, wkładem albo elementem samoczyszczącym, a następnie oddaje oczyszczony płyn do obiegu. Dzięki temu dokładna filtracja może pracować bez wprowadzania dużego oporu do całego przepływu chillera. Rozwiązanie jest szczególnie przydatne w rozległych pętlach glikolowych, instalacjach po modernizacji i układach, w których pełnoprzepływowy wkład szybko powodowałby zbyt duży spadek ciśnienia.

Filtracja bocznikowa nie zastępuje wszystkich innych elementów. Separator powietrza usuwa mikropęcherze, separator zanieczyszczeń wychwytuje cięższy osad, filtr siatkowy chroni urządzenie przed większymi fragmentami, a wkład dokładny redukuje drobne zawiesiny. Najlepszy układ wynika z rodzaju zanieczyszczeń, wielkości cząstek, stanu chemicznego płynu i wrażliwości wymienników, zaworów oraz uszczelnień pomp.

Kalkulator pozwala porównać filtry workowe, wkłady wgłębne, plisowane, magnetyczne i samoczyszczące. Każdy wariant ma inną powierzchnię, pojemność osadu, dokładność oraz koszt wymiany. Wynik jest punktem wyjścia do rozmowy z dostawcą, ponieważ rzeczywista charakterystyka zależy od materiału wkładu, lepkości zimnego glikolu i rozkładu wielkości cząstek.

Jak dobrać przepływ bocznikowy 5%, 10% czy 25%?

Najprostsze podejście przyjmuje procent przepływu głównego. Mały udział ogranicza pompę i energię, lecz wydłuża czas oczyszczania. Większy udział szybciej redukuje stężenie cząstek, ale wymaga większej obudowy, przewodów i pompy. Nie ma jednej uniwersalnej wartości procentowej dla każdej instalacji. Udział przepływu jest kryterium pomocniczym; trzeba go zestawić z objętością instalacji, wymaganym czasem oczyszczania i danymi konkretnego filtra. Podczas czyszczenia po montażu, płukaniu lub awarii korzystny może być większy strumień tymczasowy.

Drugie kryterium wynika z objętości instalacji. Użytkownik może założyć, że pełna objętość 450 l ma przejść przez filtr w ciągu 24 godzin. Wymaga to około 0,019 m³/h, ale 10% głównego przepływu 11,28 m³/h daje około 1,13 m³/h. Kalkulator wybiera większą wartość, aby spełnić oba warunki. Dzięki temu mała instalacja nie dostanie niepotrzebnie dużej pompy, a duża pętla nie będzie oczyszczana zbyt wolno.

Nie należy podłączać filtra w miejscu, w którym różnica ciśnień zmienia znak albo zanika przy różnych położeniach zaworów. Niezależna pompa bocznikowa daje przewidywalny przepływ i umożliwia pracę także przy wyłączonej pompie głównej. Wariant bez pompy może być tańszy, ale wymaga sprawdzenia dostępnego Δp w każdym stanie instalacji.

Czas oczyszczenia instalacji z modelu stężenia

Model zakłada dobre wymieszanie płynu. W każdej godzinie przez filtr przechodzi część objętości, a wkład usuwa określony procent cząstek objętych jego zakresem. Stężenie maleje wykładniczo, dlatego pierwsze godziny przynoszą największą zmianę, a dojście od 50 do 25 mg/l może trwać podobnie jak wcześniejsze obniżenie od 100 do 50 mg/l. Kalkulator wykorzystuje zależność C=C0×exp(-ηQt/V).

Dla 450 l, przepływu 1,13 m³/h i skuteczności jednego przejścia 90% redukcja z 250 do 25 mg/l trwa orientacyjnie około jednej godziny. To wartość modelowa dla cząstek dostępnych w przepływie. Osad przyklejony do ścian, zalegający w martwych odcinkach lub ukryty w wymienniku nie zostanie automatycznie usunięty. Ruch instalacji, płukanie i zmiana prędkości mogą uwalniać go przez kolejne tygodnie.

Czas należy traktować jako okres aktywnego oczyszczania płynu, a nie gwarancję całkowitego umycia instalacji. Po osiągnięciu celu warto pobrać próbkę w tym samym miejscu i tej samej procedurze. Jeżeli wynik nie spada zgodnie z modelem, przyczyną może być bypass wokół wkładu, zbyt mała skuteczność, nowy dopływ korozji albo niewłaściwa lokalizacja punktów poboru i powrotu.

Wkład 1, 5, 10, 25 czy 100 mikrometrów?

Dokładność należy powiązać z celem. Wkład 100 µm zatrzyma większe opiłki i fragmenty uszczelek, lecz nie usunie drobnego magnetytu. Wkład 25 µm jest często etapem wstępnym po pracach montażowych. Zakres 5-10 µm pozwala dokładniej chronić wąskie kanały wymiennika i zawory. Bardzo drobne wkłady poniżej 1 µm mogą szybko się zapychać, wymagają większej powierzchni i nie zawsze są potrzebne w typowej instalacji glikolowej.

Ważne jest rozróżnienie wartości nominalnej i absolutnej. Nominalne 5 µm nie musi oznaczać zatrzymania wszystkich cząstek o tej średnicy. Dwa wkłady z takim samym oznaczeniem mogą mieć inną skuteczność i pojemność. W zapytaniu ofertowym warto prosić o krzywą skuteczności, współczynnik beta, dopuszczalną różnicę ciśnień, kompatybilność chemiczną i dane dla lepkości podobnej do zimnego glikolu.

Filtracja stopniowa często jest tańsza. Po awarii lub remoncie można rozpocząć od 50-100 µm, następnie przejść na 25 µm, a dopiero po usunięciu większego ładunku założyć 5 lub 10 µm. Bez takiej kolejności drogi wkład dokładny może zostać zużyty w ciągu godzin. Kalkulator pozwala zmienić powierzchnię, pojemność osadu i cenę, aby porównać oba plany.

Worek filtracyjny, wkład wgłębny czy plisowany?

Worek ma prostą konstrukcję, dużą pojemność na grubszy osad i zwykle niski koszt jednostkowy. Dobrze sprawdza się podczas płukania i w instalacjach z okresowym dużym ładunkiem. Jego powierzchnia bywa jednak mniejsza niż wkładu plisowanego, a dokładna filtracja wymaga odpowiedniego materiału i uszczelnienia pierścienia. Obudowa powinna zapobiegać zapadaniu worka i przepływowi bokiem.

Wkład wgłębny magazynuje cząstki w całej grubości materiału. Jest korzystny przy szerokim rozkładzie wielkości i umiarkowanym przepływie. Wkład plisowany ma dużą powierzchnię w kompaktowej obudowie, dzięki czemu przy tej samej dokładności może pracować dłużej i z mniejszym początkowym spadkiem. Wrażliwość plis na lepki osad i sposób czyszczenia zależą od konstrukcji.

Filtr magnetyczny ułatwia wychwytywanie czarnego osadu żelazowego, ale nie zatrzyma wszystkich cząstek niemagnetycznych. Filtr samoczyszczący ogranicza odpady i pracę personelu, lecz ma wyższy koszt zakupu i zwykle większą nominalną dokładność niż dokładny wkład jednorazowy. Dobre porównanie powinno obejmować dziesięcioletni koszt, przestoje i bezpieczeństwo obsługi, nie tylko cenę obudowy.

Powierzchnia filtracyjna i pojemność osadu

Sama dokładność w µm nie mówi, jak długo wkład będzie pracował. O odstępie wymiany decyduje powierzchnia, struktura medium, rodzaj osadu i dopuszczalna różnica ciśnień. Kalkulator korzysta bezpośrednio z katalogowej pojemności osadu jednego elementu i mnoży ją przez liczbę elementów. Nie wyznacza pojemności z samej powierzchni wkładu, ponieważ rzeczywista zdolność zatrzymania zanieczyszczeń zależy od konstrukcji medium, rodzaju osadu i kryterium końcowego Δp.

Początkowe oczyszczanie zużywa część tej pojemności. Redukcja 250 do 25 mg/l w instalacji 450 l oznacza usunięcie około 0,10 kg zawiesiny, o ile próbka reprezentuje cały obieg. Pozostała pojemność może przyjąć osad powstający podczas dalszej pracy. Jeżeli w obiegu powstaje 1,5 kg zanieczyszczeń rocznie i filtr jest głównym miejscem ich usuwania, model eksploatacyjny przyjmuje docelowo około 1,5 kg/rok obciążenia wkładów. Skuteczność jednego przejścia wpływa przede wszystkim na szybkość oczyszczania, a nie na długookresowy bilans masy.

Rzeczywista wymiana może nastąpić wcześniej z powodu żelowego osadu, biofilmu, produktów degradacji glikolu lub nierównomiernego wykorzystania powierzchni. Dlatego obliczony odstęp trzeba porównać z trendem Δp. W pierwszych miesiącach po modernizacji warto kontrolować filtr częściej, a po ustabilizowaniu instalacji skorygować pojemność osadu na podstawie masy zużytych wkładów i czasu pracy.

Spadek ciśnienia czystego i zabrudzonego filtra

Obudowa i wkład mają spadek początkowy, który rośnie w miarę gromadzenia osadu. Pompa musi zapewnić wymagany przepływ nie tylko na czystym filtrze, ale także przy wartości alarmowej. Jeżeli zostanie dobrana dokładnie do 15 kPa, przy 60 kPa przepływ może spaść poniżej założenia, a czas oczyszczenia znacząco się wydłuży. Kalkulator pokazuje wysokość czystą i brudną razem z oporami przewodów.

Alarm powinien poprzedzać granicę wymiany. Przykładowo alarm 60 kPa przy wymianie 80 kPa pozostawia czas na zaplanowanie serwisu. W obiekcie bez całodobowej obsługi potrzebny jest większy margines i zdalne powiadomienie. Dwa manometry wystarczą do kontroli lokalnej, natomiast przetwornik Δp 4-20 mA lub Modbus pozwala zapisywać trend w BMS.

Nie należy oceniać wkładu wyłącznie według kalendarza. Gwałtowny wzrost Δp może oznaczać uwolnienie osadu po płukaniu, uszkodzenie inhibitora lub zmianę przepływu. Brak wzrostu przy widocznie brudnym płynie może świadczyć o obejściu medium, pęknięciu wkładu albo zbyt dużej dokładności nominalnej bez skutecznego zatrzymywania drobnych cząstek.

Dobór pompy gałęzi bocznikowej

W zamkniętej instalacji pompa nie podnosi płynu na wysokość budynku, lecz pokonuje opory przewodów, zaworów, obudowy i wkładu. Kalkulator liczy prędkość, Reynoldsa, tarcie Darcy-Weisbacha i opory miejscowe. Do tego dodaje spadek filtra przy wartości czystej, alarmowej i granicznej. Wynik w kPa jest przeliczany na metry słupa konkretnej mieszaniny.

Punkt pracy pompy powinien pokryć wymagany przepływ przy zabrudzonym wkładzie. Zbyt duża pompa może wymagać dławienia, podnosi koszt energii i obciąża obudowę. Mała pompa daje dobry wynik na czystym wkładzie, lecz traci przepływ przed osiągnięciem sensownej pojemności osadu. Korzystna jest pompa z regulacją obrotów albo zaworem równoważącym i pomiarem przepływu.

Pompa bocznikowa pracująca całodobowo powinna mieć dostępny serwis, zabezpieczenie przed suchobiegiem i możliwość odpowietrzenia. Przy instalacji krytycznej warto rozważyć sygnał pracy, alarm przeciążenia i kontrolę przepływu. Niektóre obiegi mogą wykorzystywać różnicę ciśnień pompy głównej, ale trzeba sprawdzić wszystkie stany zaworów i pracę przy wyłączonej produkcji chłodu.

Średnica przewodów, zawory i miejsce podłączenia

Gałąź bocznikowa nie powinna być dobierana tylko według króćca obudowy. Dla przepływu około 1,13 m³/h rura o średnicy wewnętrznej 28 mm daje umiarkowaną prędkość. Mniejsza średnica zwiększa opory, a zbyt duża może utrudniać wypłukiwanie osadu z przewodu. Kalkulator pozwala zmienić długość, chropowatość i współczynnik K armatury.

Pobór powinien pochodzić z miejsca, w którym płyn zawiera reprezentatywną ilość zanieczyszczeń, często z powrotu przed urządzeniem chronionym. Powrót przefiltrowanego płynu musi być odsunięty hydraulicznie, aby filtr nie krążył tylko przez krótki odcinek. Należy unikać podłączenia, które omija dużą część instalacji albo miesza oczyszczony płyn bezpośrednio z króćcem ssawnym.

Obudowa potrzebuje zaworów odcinających, spustu, odpowietrzenia i bezpiecznego miejsca na wyjęcie wkładu. W zimnym obiegu całość wymaga izolacji paroszczelnej, ale pokrywa musi pozostać dostępna. Ciężki wkład wypełniony glikolem i osadem może wymagać uchwytu lub małego podnośnika. Podłoga powinna mieć zabezpieczenie przed rozlaniem.

Kompatybilność z PG, EG i temperaturą ujemną

Obudowa, kosz, uszczelki, kleje i medium filtracyjne muszą być zgodne z rodzajem glikolu, stężeniem, inhibitorami i temperaturą. Polipropylen jest często stosowany w filtracji cieczy, ale nie zwalnia to z weryfikacji konkretnego wkładu. Uszczelka odpowiednia do wody może stwardnieć w niskiej temperaturze albo reagować z dodatkami płynu.

Lepkość PG35 przy -8°C jest wyższa niż lepkość wody. Zwiększa opory przewodu i może podnieść początkowy spadek wkładu. Karta produktu przygotowana dla wody w temperaturze pokojowej nie powinna być bezpośrednio przenoszona na zimny glikol. Dostawca powinien potwierdzić korektę przepływu lub udostępnić krzywą dla wymaganej lepkości.

Klasa ciśnieniowa obudowy musi przekraczać ciśnienie robocze i nastawę zaworu bezpieczeństwa z odpowiednim zapasem. Trzeba sprawdzić także ciśnienie chwilowe podczas zamykania zaworów i pracy pompy. Kalkulator ostrzega, gdy temperatura lub stężenie przekraczają wpisany zakres, ale ostateczna zgodność wynika z dokumentacji wszystkich elementów.

Filtracja magnetyczna i czarny osad

Czarny osad w zamkniętej instalacji często zawiera produkty korozji żelaza, ale jego wygląd nie wystarcza do diagnozy. Magnes może zwiększyć wychwytywanie frakcji ferromagnetycznej i odciążyć wkład dokładny. Jeżeli instalacja zawiera dużo stali węglowej, separacja magnetyczna może być wartościowym dodatkiem, szczególnie przed pompami, zaworami i płytowymi wymiennikami.

Magnes nie zatrzyma piasku, włókien, tworzywa ani części produktów degradacji glikolu. Dlatego kaseta magnetyczna jest uzupełnieniem medium mechanicznego. Wkład powinien być skonstruowany tak, aby cząstki nie zostały ponownie uwolnione podczas wyjmowania magnesu. Obsługa musi uwzględniać silne pole i ryzyko przyciśnięcia dłoni.

Duża ilość magnetytu jest sygnałem do zbadania pH, inhibitorów, dopływu tlenu i częstotliwości uzupełniania. Zwiększenie powierzchni filtra wydłuży odstęp wymian, ale nie zatrzyma aktywnej korozji. Warto pobrać osad, zważyć go i porównać z wynikami analizy płynu. Takie dane pomagają ocenić, czy problem maleje po modernizacji.

Koszt wkładów, pracy i utylizacji

Tani wkład może generować wysoki koszt roczny, jeżeli wymaga częstych wymian i postoju personelu. Kalkulator sumuje cenę wszystkich elementów w obudowie, robociznę i odbiór odpadu. Dzieli roczny ładunek wychwytywanego osadu przez pojemność zestawu, aby oszacować liczbę wymian. Dla filtra samoczyszczącego cenę wkładu można ustawić na zero, a koszt serwisu wpisać jako robociznę.

Do kosztu należy doliczyć glikol tracony przy otwieraniu obudowy, materiały chłonne, rękawice i czyszczenie miejsca pracy. Dobra konstrukcja ma zawór spustowy, odpowietrzenie oraz możliwość opróżnienia korpusu do zamkniętego pojemnika. Zużyty wkład może zawierać glikol, metale i dodatki chemiczne, dlatego sposób odbioru powinien wynikać z zasad zakładu i klasyfikacji odpadu.

Porównując oferty, warto obliczyć koszt przez 5 lub 10 lat. Droższa obudowa z większą powierzchnią może ograniczyć liczbę wymian i pracę pompy. System podwójny duplex pozwala zmieniać wkład bez wyłączania filtracji, lecz zwiększa inwestycję i liczbę zaworów. W obiekcie krytycznym wartość ciągłości pracy może być większa niż sama oszczędność na materiałach.

Automatyka: Δp, przepływ i integracja z BMS

Podstawowy punkt pomiarowy obejmuje manometr przed i za filtrem albo jeden przetwornik różnicy ciśnień. Alarm powinien mieć zwłokę, aby krótkie zmiany podczas startu pompy nie wywoływały niepotrzebnego zgłoszenia. Drugi warunek może kontrolować minimalny przepływ, ponieważ niski Δp nie gwarantuje, że pompa rzeczywiście pracuje i zawory są otwarte.

Przetwornik 4-20 mA jest prosty do integracji, natomiast Modbus lub BACnet może przekazywać Δp, przepływ, temperaturę i status alarmu. BMS powinien zapisywać trend, liczbę godzin pracy oraz datę wymiany wkładu. Dzięki temu serwis może planować wizytę na podstawie tempa wzrostu oporu, a nie dopiero po utracie przepływu.

W filtrze samoczyszczącym automatyka steruje płukaniem na podstawie czasu lub Δp. Należy kontrolować położenie zaworów, odpływ i ilość traconego płynu. W obiegu glikolowym automatyczne zrzucanie do kanalizacji zwykle nie jest dopuszczalnym rozwiązaniem technicznym. Potrzebny jest zbiornik odbiorczy albo zamknięty układ odzysku.

Uruchomienie i pierwsze tygodnie filtracji

Przed startem obudowę trzeba napełnić i odpowietrzyć powoli. Nagłe otwarcie może uszkodzić wkład albo przemieścić osad. Po uruchomieniu należy zapisać przepływ, czysty Δp, temperaturę i prąd pompy. Te wartości stanowią punkt odniesienia. Jeżeli czysty spadek jest znacznie wyższy od katalogowego, trzeba sprawdzić lepkość, zawory, zagięcia wkładu i poprawność montażu.

Po remoncie pierwszy wkład może zapełnić się bardzo szybko. Dobrą praktyką jest kontrola po kilku godzinach, następnie po dobie i tygodniu. Warto rozpocząć od większej dokładności w mikrometrach i stopniowo przechodzić do drobniejszej filtracji. Każdy zużyty element należy opisać datą, czasem pracy, masą i wyglądem osadu.

Po ustabilizowaniu instalacji można zmniejszyć udział przepływu bocznikowego albo skrócić czas pracy pompy, jeżeli próbki potwierdzają czystość. Nie należy jednak wyłączać filtracji tylko dlatego, że wkład wygląda czysto. Drobne cząstki mogą być niewidoczne, a niska ilość osadu może wynikać z błędnego podłączenia lub przepływu poniżej założenia.

Diagnostyka: filtr szybko się zapycha albo nie zbiera osadu

Szybkie zapychanie może być skutkiem zbyt drobnego wkładu, małej powierzchni, dużego osadu rozruchowego, aktywnej korozji lub degradacji glikolu. Jeżeli Δp rośnie w kilka godzin, nie należy po prostu zakładać kolejnych identycznych elementów. Trzeba pobrać próbkę, ocenić rozkład cząstek i rozważyć filtrację stopniową lub płukanie zewnętrzne.

Brak osadu może oznaczać czystą instalację, ale również za mały przepływ, otwarty bypass obudowy, niewłaściwy kierunek, uszkodzoną uszczelkę albo punkt poboru omijający zanieczyszczone części obiegu. Należy porównać próbki przed i za filtrem oraz sprawdzić rzeczywisty przepływ. Sam odczyt pompy nie potwierdza strumienia przez wkład.

Jeżeli pompa nie osiąga przepływu przy zabrudzonym filtrze, można zwiększyć wysokość, obniżyć próg wymiany, zastosować większą powierzchnię albo równoległe obudowy. Zwiększenie mocy pompy bez kontroli ciśnienia może jednak uszkodzić wkład. Właściwe rozwiązanie wynika z krzywej pompy, dopuszczalnego Δp elementu i kosztu energii.

Jak przygotować zapytanie ofertowe

Podaj rodzaj płynu, PG lub EG, stężenie, temperaturę minimalną i maksymalną, ciśnienie robocze, zawór bezpieczeństwa, objętość instalacji, przepływ główny oraz wymagany przepływ bocznikowy. Określ początkowe i docelowe stężenie cząstek, wymaganą dokładność nominalną lub absolutną oraz przewidywany rodzaj osadu.

Wymagaj danych o powierzchni, pojemności osadu, czystym Δp, granicznym Δp, maksymalnym przepływie i kompatybilności. Poproś o materiał obudowy, kosza, uszczelek i wkładu, zakres temperatur, PN, wymiary serwisowe, masę mokrego elementu, sposób spustu, odpowietrzenie i zalecany moment dokręcania pokrywy.

Oferta powinna obejmować pompę z punktem pracy dla zabrudzonego filtra, zawory odcinające, równoważenie, przetwornik Δp, przepływomierz, zabezpieczenie elektryczne, izolację, uruchomienie i komplet wkładów startowych. Porównuj koszt roczny elementów, przewidywaną liczbę wymian, zużycie energii i czas obsługi.

Przykład dla chillera 60 kW

Dla 60 kW, PG35 i ΔT 5 K przepływ główny wynosi około 11,28 m³/h. Udział 10% daje 1,13 m³/h. Obieg całej objętości 450 l trwa około 24 minut, więc przykładowy warunek maksymalnie 24 godzin jest spełniony z dużym zapasem. Przy skuteczności 90% redukcja z 250 do 25 mg/l zajmuje modelowo około jednej godziny.

Przykładowy wkład ma katalogową pojemność osadu 2 kg. Oczyszczanie początkowe usuwa około 0,10 kg. Przy dopływie 1,5 kg nowych zanieczyszczeń rocznie pierwsza wymiana po oczyszczeniu wypada orientacyjnie po kilkunastu miesiącach. Plan roczny jest więc rozsądny, ale pierwsze kontrole powinny być znacznie częstsze.

Gałąź o średnicy 28 mm, długości 20 m i K=12 ma niewielki opór w porównaniu z zabrudzonym wkładem. Punkt z krzywej pompy 1,5 m³/h przy 12 m powinien pokryć wymaganie również przy progu wymiany 80 kPa. Punkt trzeba odczytać z rzeczywistej krzywej tej samej pompy, a nie porównywać niezależnie maksymalnego przepływu i maksymalnej wysokości. Ostatecznie trzeba sprawdzić krzywą konkretnej pompy i charakterystykę wkładu dla lepkości PG35 przy -8°C.

Dla uczniów szkół branżowych i technicznych

Filtr bocznikowy łączy hydraulikę, bilans masy i ekonomikę eksploatacji. Najpierw z mocy chłodniczej obliczamy przepływ główny: Qv=P×3600/(ρ×cp×ΔT). Dla 60 kW, gęstości 1035 kg/m³, ciepła właściwego 3,70 kJ/kgK i różnicy 5 K otrzymujemy około 11,28 m³/h. Dziesięć procent tego strumienia to 1,13 m³/h.

Czas obiegu objętości wynosi V/Q. Instalacja 450 l ma 0,45 m³, więc przy 1,13 m³/h jeden obieg trwa około 0,40 h. Spadek stężenia opisuje równanie C=C0×exp(-ηQt/V). Po przekształceniu czas wynosi t=V×ln(C0/C)/(ηQ). Uczeń powinien sprawdzić, że objętość i przepływ mają zgodne jednostki.

Masa usuniętego osadu jest różnicą stężeń pomnożoną przez objętość. Różnica 225 mg/l w 450 l daje 101 250 mg, czyli około 0,101 kg. Jeżeli katalogowa pojemność jednego elementu wynosi 2 kg, a zastosowano jeden element, komplet ma pojemność 2 kg. Po czyszczeniu początkowym pozostaje około 1,90 kg na zanieczyszczenia powstające podczas pracy.

Hydraulikę przewodu liczymy z prędkości i równania Darcy-Weisbacha. Liczba Reynoldsa zależy od gęstości, prędkości, średnicy i lepkości. Spadek liniowy to f×L/D×ρv²/2, a opory miejscowe to K×ρv²/2. Do wyniku dodajemy spadek wkładu. Metry podnoszenia otrzymujemy z H=Δp/(ρg).

Moc hydrauliczna to Q w m³/s pomnożone przez ciśnienie w Pa. Po podzieleniu przez sprawność otrzymujemy pobór elektryczny. Warto policzyć go dla filtra czystego i zabrudzonego, ponieważ pompa pracuje przez wiele godzin. Roczny koszt jest iloczynem średniej mocy, czasu pracy oraz ceny energii.

Zadanie rozszerzone: dla instalacji 120 kW i objętości 900 l porównaj udział bocznikowy 5%, 10% i 20%. Przyjmij PG25, ΔT 5 K, skuteczność 85%, stężenie 300 do 30 mg/l i wkład o pojemności 4 kg. Oblicz czas oczyszczania, masę początkową, liczbę wymian i koszt energii. Następnie wyjaśnij, dlaczego dwukrotnie większy przepływ nie zawsze oznacza dwukrotnie większy koszt całego systemu.

Filtr bocznikowy czy pełnoprzepływowy

Filtr pełnoprzepływowy oczyszcza cały strumień przy każdym przejściu, dlatego szybko wychwytuje zanieczyszczenia i bezpośrednio chroni urządzenie znajdujące się za nim. Ceną jest duża obudowa oraz stały spadek ciśnienia w głównej pętli. Przy przepływie kilkudziesięciu lub kilkuset metrów sześciennych na godzinę dokładny wkład pełnoprzepływowy może wymagać wielu elementów i znacznej mocy pompy.

Układ bocznikowy pracuje z mniejszym przepływem, więc łatwiej zastosować 5 lub 10 µm, dużą powierzchnię i niedrogą pompę. Nie zapewnia natychmiastowej ochrony przed dużym fragmentem płynącym do wymiennika. Dlatego przed chillerem nadal może pozostać filtr siatkowy lub separator, a bocznik odpowiada za stopniowe obniżanie ogólnego stężenia drobnych cząstek w całym płynie.

W nowej instalacji często opłaca się połączyć oba rozwiązania: ochronę pełnoprzepływową przed urządzeniami oraz dokładne polerowanie bocznikowe. W modernizacji decyzję ułatwia pomiar Δp i analiza osadu. Jeżeli główny filtr jest ciągle zabrudzony i ogranicza przepływ, przeniesienie dokładnej filtracji na bocznik może obniżyć opory, ale trzeba pozostawić zabezpieczenie przed dużymi zanieczyszczeniami.

Mobilny zestaw filtracyjny na rozruch, płukanie i awarię

Nie każda instalacja wymaga stałego filtra bocznikowego. Mobilny wózek z pompą, workiem, wkładem magnetycznym, manometrami i wężami może być używany po remoncie, wymianie pompy, spawaniu rurociągów albo awarii wymiennika. Zestaw podłącza się do przygotowanych króćców, prowadzi filtrację przez określony czas i odłącza po potwierdzeniu czystości próbek.

Wynajem jest atrakcyjny przy rzadkich pracach i dużej wymaganej powierzchni. Oferta powinna określać maksymalny przepływ, ciśnienie, temperaturę, rodzaj uszczelek, komplet wkładów, węże, zabezpieczenia elektryczne i sposób odbioru odpadu. Koszt doby nie jest jedynym kryterium, ponieważ transport, rozruch, wymiany wkładów oraz nadzór mogą przewyższyć cenę samego urządzenia.

Stałe przyłącza z zaworami i zaślepkami znacznie skracają przyszłą interwencję. Powinny umożliwiać pobór z zanieczyszczonej części powrotu i oddawanie płynu w miejscu zapewniającym obieg przez całą instalację. Króćce trzeba opisać, zabezpieczyć przed przypadkowym otwarciem i uwzględnić w procedurze napełniania. Mobilny filtr nie może powodować spadku ciśnienia zagrażającego pracy głównego chillera.

Nowa czy używana obudowa i jak ocenić ofertę

Używana obudowa ze stali nierdzewnej może obniżyć koszt dużego filtra, ale wymaga sprawdzenia historii medium, korozji, gwintów, kołnierzy, pokrywy, kosza i zamknięcia. Szczególnie ważny jest stan uszczelki oraz możliwość zakupu nowej części o właściwym materiale. Brak dokumentacji ciśnieniowej albo tabliczki znamionowej utrudnia bezpieczne zastosowanie w obiegu zamkniętym.

Nowy zestaw ułatwia uzyskanie krzywej przepływ-Δp, deklaracji materiałowej, instrukcji i części zamiennych. W zakładzie spożywczym lub farmaceutycznym może być potrzebna określona jakość powierzchni, możliwość pełnego opróżnienia i procedura czyszczenia. Obudowa instalowana w zimnej maszynowni powinna mieć miejsce na paroszczelną izolację oraz demontaż pokrywy bez jej niszczenia.

Porównując trzy oferty, przygotuj wspólną tabelę: przepływ przy zimnym glikolu, czysty i graniczny Δp, powierzchnia, pojemność osadu, dokładność nominalna lub absolutna, liczba wkładów, cena kompletu, czas dostawy i koszt roczny. Najtańszy korpus może wymagać drogich elementów nietypowego rozmiaru. Model z popularnym standardem wkładu daje większy wybór dostawców i mniejsze ryzyko przestoju.