Filtreler ve Süzgeçler

Filtreler, boru hattındaki pul, pas, conta malzemesi ve kaynak metali gibi boru hattı kalıntılarını tutarak ekipmanı ve prosestleri korur. Bu eğitimde kullanılan filtre ve süzgeç türleri yelpazesi ve farklı uygulamalar için nasıl boyutlandırılacağı ve seçileceği ele alınmaktadır.

Filtreler ve Süzgeçler

Pazar giderek daha rekabetçi hale geldikçe, tesis duruş süresinin ve bakımın azaltılmasına daha fazla önem verilmiştir. Buhar ve kondens sistemlerinde, tesis hasarı sıklıkla pul, pas, conta malzemesi, kaynak metali ve boru hattı sistemine girebilecek diğer katı maddeler gibi boru hattı kalıntılarından kaynaklanır. Süzgeçler, akan sıvılarda veya gazlarda bu katıları tutan ve zararlı etkilerinden ekipmanı koruyan cihazlardır; böylece duruş süresini ve bakımı azaltır. Her kendenstop, akışölçer ve kontrol vanasının yukarısına bir süzgeç takılmalıdır. Süngerler gövde konfigürasyonlarına göre iki ana türüne ayrılabilir; Y tipi ve sepet tipi. Bu süzgeç türlerinin tipik örnekleri Şekil 12.4.1’de görülebilir.

Y tipi Süzgeçler

Buhar için Y tipi süzgeç standarttır ve neredeyse evrensel olarak kullanılır. Gövdesi, çok güçlü ve yüksek basınçları idare edebilen kompakt silindirik bir şekle sahiptir. Gerçekten bir basınç kabıdır ve Y tipi süzgeçlerin 400 bar basınca kadar idare edebilmesi alışılmadık bir durum değildir. Ancak bu basınçlardaki süzgeçlerin kullanımı, bu basınçtaki buharla ilişkili yüksek sıcaklıklar nedeniyle karmaşıktır; ve bu nedenle krom molibden çeliği gibi egzotik malzemeler kullanılmak zorundadır. İstisnalar olsa da, boyut boyuta, Y tipi süzgeçlerin sepet tipi süzgeçlere göre daha düşük kir tutma kapasitesi vardır; bu da daha sık temizlik gerektirdikleri anlamına gelir. Buhar sistemlerinde bu genellikle bir sorun değildir; yüksek miktarda pasın bulunduğu veya devreye alma sırasında büyük miktarda kalıntının girebileceği durumlar hariç. Önemli miktarda kalıntının beklendiği uygulamalarda, süzgeç kapağına genellikle bir blöf vanası takılabilir; bu, süzgecin tesisin kapatılmasına gerek kalmadan buharın basıncını kullanarak temizlenmesini sağlar. Yatay buhar veya gaz hatlarındaki Y tipi süzgeçler, cepkenin yatay düzlemde olacak şekilde monte edilmelidir (Şekil 12.4.2(a)). Bu, cebinde suyun birikmesini durdurarak erozyona neden olabilecek ve ısı transferi süreçlerini etkileyebilecek su damlacıklarının taşınmasını önlemeye yardımcı olur. Ancak sıvı sistemlerinde cep dikey olarak aşağı bakmalıdır (Şekil 12.4.2(b)); bu, düşük akış koşullarında uzaklaştırılan kalıntının yukarı akış boru hattına geri çekilmesini engeller. Süzgeçlerin yatay hatlara monte edilmesi tavsiye edilse de, bu her zaman mümkün değildir ve akış aşağı doğruysa dikey boru hatlarına monte edilebilirler; bu durumda kalıntı doğal olarak cebe yönlendirilir (Şekil 12.4.2(c)). Yukarı doğru akışla montaj mümkün değildir; çünkü süzgecin cep açıklığı aşağı bakacak şekilde monte edilmesi gerekir ve kalıntı boruya geri düşer.

Düz ve açı tipi süzgeçler

Y tipi süzgeçlere ek olarak, buhar sistemlerinde birkaç farklı gövde konfigürasyonu kullanılır; düz ve açı tipi süzgeçler. Bunlar Şekil 12.4.3’te gösterilmiştir. Bu süzgeç türleri Y tipi süzgece benzer şekilde çalışır ve benzer performansa sahiptir. Buhar boru hattının geometrisinin Y tipi süzgecin kullanılmasına uygun olmadığı durumlarda kullanılırlar.

Sepet tipi süzgeç üniteleri

Sepet tipi veya kap tipi süzgeç, dikey yönlendirilmiş bir odacık ile karakterize edilir; bu odacık tipik olarak Y tipi süzgeçten daha büyüktür. Boyut boyuta, sepet tipi süzgeçteki basınç düşüşü, daha fazla serbest filtreleme alanına sahip olduğundan Y tipi süzgeçten daha azdır; bu da sepet tipi süzgeci sıvı uygulamaları için tercih edilen tür yapar. Kir tutma kapasitesi de Y tipi süzgeçlerden daha yüksek olduğundan, sepet tipi süzgeç daha büyük çaplı buhar boru hatlarında da kullanılır. Sepet tipi süzgeçler yalnızca yatay boru hatlarına monte edilebilir ve daha büyük, daha ağır sepet süzgeçleri için süzgecin alt kısmının desteklenmesi gerekir. Sepet tipi süzgeçler buhar sistemlerinde kullanıldığında, önemli miktarda kondens oluşabilir. Sonuç olarak, buhar sistemlerinde kullanılmak için tasarlanmış süzgeçler genellikle kondensi uzaklaştırmak için bir kendenstop takılabilen bir tahliye tapasına sahiptir. Sepet tipi süzgeçler genellikle duplex (ikili) düzenlemede bulunur. İkinci bir süzgeç birincil süzgeçle paralel olarak yerleştirilir ve akış her iki süzgecin herhangi birine yönlendirilebilir. Bu, akışkan sistemi hala çalışırken süzgeç ünitesinin temizlenmesini kolaylaştırarak bakım için duruş süresini azaltır.

Filtreler

Süzgeçler buhardaki tüm görünür parçacıkları uzaklaştırırken, bazen daha küçük parçacıkları uzaklaştırmak gerekir; örneğin aşağıdaki uygulamalarda:

• Buharın proseste doğrudan enjeksiyonunun olduğu ve ürünün kontaminasyonuna neden olabileceği durumlarda. Örnek: Gıda endüstrisinde ve eczacılık endüstrisinde prosest ekipmanının sterilizasyonu.
• Kirli buharın lekelenme veya görünür parçacık tutulumu nedeniyle bir ürün veya prosest partisinin reddedilmesine neden olabileceği durumlarda. Örnek: Sterilizatörler ve kağıt/karton makineleri.
• Buhar nemlendiricilerinden minimum parçacık emisyonunun gerekli olduğu durumlarda. Örnek: ‘Temiz’ ortamda kullanılan nemlendiriciler.
• Buhar su içeriğinin azaltılması için, kuru, doymuş bir besleme sağlamak. Bu tür ‘temiz buhar’ uygulamalarında süzgeçler uygun değildir ve filtreler kullanılmalıdır. Buhar sisteminde kullanılan bir filtre tipik olarak sinterlenmiş paslanmaz çelik filtre elemanından oluşur. Sinterleme işlemi, paslanmaz çelikte ince gözenekli bir yapı oluşturarak, içinden geçen akışkandan herhangi bir parçacığı uzaklaştırır. 1 μm kadar küçük parçacıkları uzaklaştırabilen filtreler mevcuttur ve mutfak buharının iyi uygulama gereksinimlerine uygundur.

Filtre elemanının ince, gözenekli yapısı, aynı boyuttaki süzgeçle ilişkili olandan daha büyük bir basınç düşüşü yaratacaktır; bu tür filtrelerin boyutlandırılmasında bu dikkatli bir şekilde dikkate alınmalıdır. Ayrıca, filtreler aşırı debilerden kolayca zarar görebilir ve üreticinin belirtilen limitleri aşılmamalıdır.

Filtre buhar veya gaz uygulamalarında kullanıldığında, askıdaki kondens damlacıklarını uzaklaştırmak için filtrenin yukarısına bir ayırıcı takılmalıdır. Buharın kalitesini iyileştirmenin yanı sıra bu, filtrenin ömrünü uzatacaktır. Filtrenin yukarısına ayrıca, aksi takdirde filtreyi hızla tıkayacak, temizlik miktarını artıracak ve filtre elemanının ömrünü azaltacak tüm daha büyük parçacıkları uzaklaştırmak için bir Y tipi süzgeç de takılmalıdır. Filtrenin her iki tarafına basınç göstergeleri monte edilerek filtredaki basınç düşüşü ölçülebilir; bu daha sonra filtrenin ne zaman temizlik gerektirdiğini belirlemek için kullanılabilir. Bunun bir alternatifi, filtrenin aşağı akış tarafına bir basınç şalteri takmaktır. Aşağı akış basıncı belirli bir seviyenin altına düştüğünde, bir kontrol odasında bir operatörü uyaracak bir alarm ışığı yakılabilir; operatör daha sonra filtreyi temizleyebilir.

Süzgeç ekranları

Süzgeçlerde kullanılan iki tür ekran vardır:

• Delikli ekranlar - Bunlar, çoklu zımba kullanılarak gerekli malzemenin düz bir sacına büyük miktarda delik delinerek oluşturulur. Delikli sac daha sonra bir tüp halinde yuvarlanır ve noktasal kaynakla birleştirilir. Bunlar nispeten kaba ekranlardır ve delik boyutları tipik olarak 0,8 mm ila 3,2 mm arasında değişir. Bu nedenle delikli ekranlar yalnızca genel boru hattı kalıntılarını uzaklaştırmak için uygundur.
• Örgü ekranlar - İnce tel, bir ızgara veya örgü düzeni haline getirilir. Bu daha sonra tipik olarak bir delikli ekranın üzerine katmanlanır; örgü için destek kafesi görevi görür. Bir örgü ekran kullanarak, delikli ekranlara kıyasla çok daha küçük delik boyutları üretmek mümkündür. 0,07 mm kadar küçük delik boyutları elde edilebilir. Bu nedenle, aksi takdirde delikli bir ekrandan geçecek daha küçük parçacıkları uzaklaştırmak için kullanılırlar. Örgü ekranlar genellikle ‘mesh’ (göz) cinsinden belirtilir; bu, ekranın telinin merkez hattından ölçülen inç başına açıklık sayısını temsil eder. Şekil 12.4.6, 3 mesh’lik bir ekranı gösterir.

Örgü ekrandaki karşılık gelen delik boyutu, tel çapı ve mesh boyutu bilgisinden belirlenir; bu genellikle üretici tarafından belirtilir. Ekranın geçmesine izin vereceği maksimum parçacık boyutu geometri kullanılarak belirlenebilir. Örneğin, 200 mesh’lik bir ekran belirtilmişse ve üretici teknik şartnamesi delik boyutunun 0,076 mm olduğunu belirtiyorsa, ekrandan geçecek maksimum parçacık boyutu Pisagor teoremi kullanılarak bulunabilir:

Bu boyutla ilgili sorun, ekranların iki boyutlu olması ve parçacığın deliğe belirli bir yönlendirmeyle ulaşması gerektiğidir. Bu nedenle, uzun ince bir parçacık süzgece ‘önünden’ ulaşırsa, ekrandan geçmesine izin verilebilir. Ancak deliğe ‘yanından’ çarparsa durdurulur. Bu bir sorun olacaksa, daha ince bir örgü kullanılmalıdır.

Eleme alanı, kalıntıları uzaklaştırmak için mevcut alandır. Daha büyük bir eleme alanı, ekranın temizlenmesi için blöf sıklığının önemli ölçüde azaldığı anlamına gelir. Serbest alan, deliklerin toplam alanının toplam eleme alanına oranıdır; genellikle yüzde olarak ifade edilir. Bu, süzgecin akış kapasitesini doğrudan etkiler. Serbest alan ne kadar büyükse (ve ekran ne kadar kaba ise), akış kapasitesi o kadar yüksek ve sonuç olarak süzgeçteki basınç düşüşü o kadar düşük olur. Çoğu süzgeç ekranı çok büyük eleme ve serbest alanlara sahip olduğundan, buhar veya gaz sistemlerinde kullanıldığında süzgeçteki basınç düşüşü çok düşüktür (Bkz. Örnek 12.4.1). Ancak pompalanan su veya viskoz akışkan sistemlerinde basınç düşüşü önemli olabilir. Süzgeçlerin akış kapasiteleri bir kapasite indeksi veya Kvs değeri cinsinden belirtilmelidir.

Örnek 12.4.1

Kvs değeri 29 olan bir DN40 süzgeç, 8 bar basınçta 500 kg/h doymuş buhar geçiren 40 mm çapında bir buhar boru hattı sistemine monte edilmiştir. Süzgeçteki basınç düşüşü nedir? Denklem 3.21.2’deki ampirik formül kullanılarak:

Bu, %0,5’in biraz üzerinde bir basınç düşüşüne eşittir.

Süzdaki basınç düşüşü, Kv değerinden veya basınç kaybı diyagramından belirlenebilir. Buhar akışı için bunu yapma yöntemi Modül 12.2’de ve su akışı için Modül 6.3’te gösterilmiştir. Ekranlar tipik olarak birkaç farklı malzemede mevcuttur; buhar uygulamalarında güçlü ve korozyona dayanıklı olmaları nedeniyle en yaygın olarak östenik paslanmaz çelikler kullanılır. Süzgecin özel kimyasallarla veya açık deniz uygulamalarında kullanıldığı durumlarda, monel ekran kullanılmalıdır.

Süzgeç seçenekleri

Standart süzgeçlere ek olarak, birkaç başka seçenek daha mevcuttur.

Manyetik ekler

Manyetik ek, küçük demir veya çelik kalıntılarını uzaklaştırmak için bir sepet tipi süzgecin içine yerleştirilebilir. Demir veya çelik parçaların aşınmasının olduğu bir akışkanda küçük demir veya çelik parçacıkları bulunabilir. Bu parçacıklar en ince örgü ekranlardan geçecektir ve manyetik ek kullanmak gerekir. Ek, tüm akışkanın manyetik üzerinden nispeten düşük bir hızda geçecek şekilde tasarlanmıştır ve manyetik eleman, bulunan tüm metal parçacıkları yakalayacak ve tutacak kadar güçlüdür. Manyetik malzeme, korozyonu önlemek için genellikle paslanmaz çelik gibi inert bir malzemeyle kaplanır.

Kendiliğinden temizlenen süzgeçler

Tesisi kapatmadan ekran üzerindeki kalıntı birikiminin uzaklaştırılmasını sağlayan birkaç farklı türde kendiliğinden temizlenen süzgeç vardır. Temizleme işlemi manuel veya otomatik olarak başlatılabilir; ayrıca, otomatik olarak temizlenen süzgeçler genellikle periyodik olarak veya süzdaki basınç düştüğünde temizlenecek şekilde ayarlanabilir.

• Mekanik tip kendiliğinden temizlenen süzgeçler - Ekran yüzeyi üzerinde taranan bir tür mekanik kazıyıcı veya fırça kullanır. Ekrana sıkışan kalıntıları yerinden oynatır ve süzgecin altındaki bir toplama alanına düşmesine neden olur.
• Geri yıkamalı süzgeçler - Ekran üzerinden akış yönünü tersine çevirir. Bir dizi vana değiştirilir; böylece su ekran üzerinden ters yöne yönlendirilir ve bir tahliye vanasından dışarı çıkar. Akışkan, ekrana sıkışan herhangi bir kalıntıyı yerinden oynatır ve geri yıkama akışkanı ile bir atık tahliyesine taşır. Mekanik ve geri yıkamalı tip süzgeçlere ek olarak, benzersiz tasarımlı birkaç süzgeç ekran türü daha vardır. Daha yaygın türlerden biri, metalik disk, pozitif kenar tipi süzgeçtir (Bkz. Şekil 12.4.8). Eleme elemanı, ana şaft üzerindeki çubuklarla ayrılmış mesafe rondelaları ile birbirinden ayrılmış dairesel disk paketinden yapılmıştır. Rondelaların kalınlığı veya mesafe parçacıkları, gerekli filtreleme derecesini verir. Filtrelenen akışkanın akış yönü, ana diskler arasındaki boşluklarla oluşan oyuk çekirdeğe doğrudur. Bu, herhangi bir kalıntının disklerin dış yüzeyinde tutulduğu anlamına gelir. Süzgeci temizlemek için, tüm süzgeç paketi, ana paketle iç içe geçmiş sabit temizleme bıçaklarına karşı dış tutamakla döndürülür. Bu dönme sırasında, biriken kalıntı temizleme bıçağının ön kenarında birikir ve özel paketleme parçacıklarıyla süzgeç elemanının dış yüzeyinde oluşan katı, dikey bir oluğa bırakılır. Elemanın bu bölümünden akış olmadığı için, biriken kiri elemana karşı tutan bir kuvvet yoktur ve süzgecin dibindeki sump’a düşer.

Geçici süzgeçler

Geçici süzgeçler, devreye alma dönemlerinde ekipmanı ve enstrümantasyonu korumak için tasarlanmıştır. Süzgeç, yeni bir tesis kurulduktan sonra başlangıç döneminde genellikle bir dizi flanş arasına monte edilir. Kurulumu veya sökümü kolaylaştırmak için, süzgecin uzunluğuna eşit veya daha büyük bir boru parçasının monte edilmesi önerilir. Geçici süzgeçlerin üç temel konfigürasyonu vardır: konik tip, sepet tip ve plaka tipi. Standart yapı delikli ekran veya tek katmanlı ağır tel örgüdür. Daha ince filtreleme kapasitesi için tel örgü astarları süzgecin içine veya dışına eklenebilir. Tel örgü kullanılıyorsa, akış yönünün tel örgüye karşı, delikli metal ise yedek olarak olacak şekilde olduğundan emin olunmalıdır.