10. Experimentální část
10.1 Velikost pórů
Pro zjištění velikosti pórů byla vybrána bublinková metoda. Bublinková metoda se používá ke zjištění největšího póru u plošného filtru. Určením velikosti největšího póru jde usoudit, jaké rozměry částic může filtr zachytit.
Příprava vzorků
Textilní vzorky:
1. Textilie – POP bílý
2. Textilie – POP zelený-větší kalandrování 3. Textilie – PAD
K dispozici byly tři plachetky ze dvou různých materiálů (PAD, POP). Na razícím stroji bylo vyraženo 12 vzorků ve tvaru kruhu.
Postup měření
Kruhový vzorek textilie byl umístěn do upínací čelisti. Na textilii, která byla čistá a nepoškozená od kaolinu, byla položena kovová mřížka a pak na ni opatrně a rovnoměrně nanesen minerální olej. Zátka s přívodem byla zašroubována a pomalu se zvyšoval tlak. Zároveň probíhala kontrola průtoku. To samé se opakovalo s kruhovým vzorkem, který byl na konci své životnosti. Pomocí programu Macropulos, vytvořeným panem Ing. Jakubem Hrůzou, Ph.D, byla zaznamenaná data přímo zpracována.
V programu Microsoft Excel byl vytvořen graf závislosti největšího póru na počtu cyklů a graf závislosti průměrného póru na počtu cyklů. Jeden cyklus trvá přibližně dvě hodiny.
38
Na obr. 14 jsou zaznamenány velikosti největšího póru při nulovém cyklu a na konci životnosti filtrační plachetky.
Obr. 14 Graf závislosti největšího póru na počtu cyklů
Velikost pórů udává, jak velké částice filtrem projdou a které se zachytí na povrchu.
S počtem cyklů se velikost pórů zmenšuje. Je to z důvodů zanášení filtru na povrchu a v jeho struktuře. Z grafu lze říci, že tkanina z PAD má nejmenší velikost největšího póru a tudíž zachytí nejvíce částic.
39
Na obr. 15 je zaznamenána závislost velikosti průměrného póru na počtu cyklů.
Obr. 15 Graf závislosti velikosti průměrného póru na počtu cyklů
S počtem cyklů se velikost pórů zmenšuje. Je to z důvodů zanášení filtru na povrchu a v jeho struktuře. Z grafu lze říci, že tkanina z PAD má nejmenší velikost největšího póru a tudíž zachytí nejvíce částic. Je také vidět, že tkanina z PAD má téměř konstantní velikost průměrného póru a to od začátku cyklů až po konec životnosti.
10.2 Prodyšnost
Prodyšnost je popsána jako rychlost proudu vzduchu procházejícího kolmo plochou zkušebního vzorku při stanoveném spádu a době.
Příprava vzorků
Z každé plachetky jsem vyřízla na různých místech vzorky o velikosti 30x30 cm.
Dohromady bylo připraveno 24 vzorků. Byl použit přístroj na měření prodyšnosti METEFEM typ FF – 12/A (obr.16) .
40 .
Obr. 16 přístroj METEFEM typ FF-12/A[13]
Textilní vzorky:
4. Textilie – POP bílý
5. Textilie – POP zelený-větší kalandrování 6. Textilie – PAD
Parametry přístroje na měření prodyšnosti METEFEM typ FF – 12/A:
- Velikost zkoušených ploch: 10, 20, 50, 100 cm2 - Rozsah tlakoměru: 0 – 200 mm H2O - Rozsah průtokoměrů: A: 800 – 8000 l/hod
B: 120 – 1200 l/hod C: 20 – 200 l/hod D: 4 – 40 l/hod Tolerance průtokoměrů: = 1,5 % Postup měření
Nejprve byl otáčením proti směru hodinových ručiček uzavřen vzduchový ventil a zapnula přístroj. U trubice pro měření tlakového spádu byla nulovacím kolečkem nastavena hladina vody na nulovou rysku. Zkoušený vzorek byl upevněn pomocí páky.
41
Poté byl u trubice s největším rozsahem (A) otevřen ventil plováčkového průtokoměru.
Pomalu byl otevírán vzduchový ventil, po dobu než sloupec obarvené vody vystoupil v trubici pro měření tlakového spádu na požadovanou hodnotu. Odečetlo se množství protékajícího vzduchu a průtokoměru. Pro přesnější měření jsou k dispozici průtokoměry B,C,D. Při měření by měl být otevřen pouze jeden průtokoměr. Poté byl měřený vzorek uvolněn z páky, posunut a měření se opakovalo. Bylo provedeno 20 měření na vzorcích, které měly mezi naměřenými hodnotami přiměřené rozestupy a 40 měření u vzorků s výkyvy naměřených hodnot. Byla dodržena podmínka, aby místa zkoušení byla minimálně 3 cm od kraje.
Bylo provedeno 20 měření na jednom vzorku, a pokud se od sebe naměřené hodnoty hodně lišily, bylo provedeno dalších 20 měření na stejném vzorku.
Výpočty:
Vodní sloupec (tlak)
Přepočet jednotek u
Permeability
Prodyšnosti
Parametry pro výpočty tab. 2
Plocha [m2] 0,001 Hustota [kg/m3] 998 Gravitační
zrychlení [m.s-2] 9,82 ρ*gravitační
zrychlení
[kg/m2.s2] 9800,36
Tab. 2 Parametry pro výpočty
42 1. Vodní sloupec (tlak)
- přepočet tlaku vodního sloupce z m na Pa 81 998 kg/m3. Hodnota gravitačního zrychlení je 9,82 m.s-2.
2. Přepočet jednotek u toku vzduchu Q - z naměřených l/h na m3/s m/s 1l=0,001 m3
, pro vrstvené textilie:
2
K…permeabilita [m*Pa-1*sec-1] 4. Prodyšnost
43 5. Výpočet IS
Bodový odhad (IS) parametru neumožňuje přímo zjistit, jak blízko leží skutečný parametr k odhadu. Často je potřebné zjistit oblast, kde se skutečný parametr s velkou pravděpodobností nachází.
95% 0,025( 1) ; n n s
t X
IS s s2 (33)
IS…interval spolehlivosti s…směrodatná odchylka n…počet prvků
t0,025…tabulková hodnota
Hladina významnosti: 0,05
95%IS n=19 n=39
t0,025 2,093 2,022
44 IS 1. Textilie POP bílý začátek
= horní mez = 0,01228729182
= dolní mez = 0,01160870818
45
IS 1. Textilie POP bílý po 300 cyklech
= horní mez = 0,00185728047
= dolní mez = 0,00138271953
46
směr.od 0,0000158976 57,1533 0,007949 0,000811
variační koef. 55,085% 54,955% 55,086% 55,095%
Tab. 5 Výpočty POP bílý po 600 cyklech
47 IS 1. Textilie POP bílý po 600 cyklech
= horní mez = 0,00173128186
= dolní mez = 0,00121271814
POP bílý po 1200 cyklech Počet měření Výška [m] Tlak [Pa] Průtok [m3/s] Průtok [l/h]
Tab. 6 Výpočty POP bílý po 1200 cyklech IS 1. Textilie POP bílý po 1200 cyklech
0,001432494 0,0002071604
20
= horní mez = 0,0016396544
= dolní mez = 0,0012253336
48
POP bílý po 1500 cyklech
Počet měření Výška [m] Tlak [Pa] Průtok [m3/s] Průtok [l/h] Prodyšnost
Tab. 7 Výpočty POP bílý po 1500 cyklech
IS 1. Textilie POP bílý po 1500 cyklech
= horní mez = 0,01511989518
= dolní mez = 0,01170810482
49
Obr. 17 Graf závislosti na počtu cyklů (POP bílý)
Graf (obr.17) nám ukazuje rapidní pokles prodyšnosti během prvních 300 cyklů. Poté se ustálí a je téměř neměnný.
Obr. 18 Graf chybové úsečky POP (bílý)
Z grafu (obr. 18) lze vyčíst, že rozdíl mezi 2,3,4,5 není statisticky významný, protože intervaly spolehlivosti se překrývají. Statisticky významný rozdíl nastal u vzorku 1. Liší se od ostatních vzorků z důvodů nepřekrývajících intervalů spolehlivosti.
50
POP zelený začátek
Počet měření Výška [m] Tlak [Pa] Průtok [m3/s] Průtok [l/h] Prodyšnost
[1*m-2*sec-1] Permeabilita 1 0,001 9,80036 0,00021684 780 0,10842 0,01106285892 2 0,001 9,80036 0,00021545 775 0,107725 0,01099194315 3 0,001 9,80036 0,00022935 825 0,114675 0,01170110078 4 0,001 9,80036 0,00022518 810 0,11259 0,01148835349 5 0,001 9,80036 0,00021545 775 0,107725 0,01099194315 6 0,001 9,80036 0,00021128 760 0,10564 0,01077919587 7 0,001 9,80036 0,0002224 800 0,1112 0,01134652196 8 0,001 9,80036 0,00021545 775 0,107725 0,01099194315 9 0,001 9,80036 0,0002224 800 0,1112 0,01134652196
Tab.8 Výpočty POP zelený začátek
IS 1. Textilie POP zelený začátek
= horní mez = 0,01151856405
= dolní mez = 0,01112543595
51
POP zelený po 100 cyklech
Počet měření Výška [m] Tlak [Pa] Průtok [m3/s] Průtok [l/h] Prodyšnost
průměr 0,000031275 112,5 0,015638 0,001596
směr.od 0,0000118477 42,61748 0,005924 0,000604
variační koef. 37,882% 37,882% 37,882% 37,8822%
Tab. 9 Výpočty POP zelený po 100 cyklech
52 IS 1. Textilie POP zelený po 100 cyklech
= horní mez = 0,001789102597
= dolní mez = 0,001402897403
POP zelený po 300 cyklech Počet měření Výška [m] Tlak [Pa] Průtok [m3/s] Průtok [l/h]
Tab. 10 Výpočty POP zelený po 300 cyklech IS 1. Textilie POP zelený po 300 cyklech
= horní mez = 0,001361834022
= dolní mez = 0,001152165978
53
POP zelený po 500 cyklech
Počet měření Výška [m] Tlak [Pa] Průtok [m3/s] Průtok [l/h] Prodyšnost
průměr 0,0000232825 83,75 0,011641 0,001188
směr.od 0,0000046388 16,68645 0,002319 0,000237
variační koef. 19,923% 19,924% 19,920% 19,949%
Tab. 11 Výpočet POP zelený po 500 cyklech
54 IS 1. Textilie POP zelený po 500 cyklech
= horní mez = 0,001764225232
= dolní mez = 0,001383774769
POP zelený po 900 cyklech Počet měření Výška [m] Tlak [Pa] Průtok [m3/s] Průtok [l/h]
Tab. 12 Výpočty POP zelený po 900 cyklech
IS 1. Textilie POP zelený po 900 cyklech
= horní mez = 0,001055773616
= dolní mez = 0,000888226384
55
Obr. 19 Graf závislosti prodyšnosti na počtu cyklů (POP zelený)
Graf (obr.19) nám ukazuje rapidní pokles prodyšnosti během prvních 100 cyklů. Poté se ustálí a je téměř neměnný.
Obr. 20 Graf chybové úsečky POP (zelený)
Z grafu (obr.20) je patrné, že rozdíly mezi 1,2,3,4,5 nejsou statisticky významné, protože intervaly spolehlivosti se překrývají.
56
Tab. 13 Výpočty PAD začátek
IS 1. Textilie PAD začátek
= horní mez = 0,001080905156
= dolní mez = 0,0009610948445
57
Tab. 14 Výpočty PAD po 200 cyklech
IS 1. Textilie PAD 200 lisu
= horní mez = 0,001792793751
= dolní mez = 0,001611206249
58
průměr 0,000072141 259,5 0,036071 0,003681
směr.od 0,0000263858 91,91312 0,013193 0,001346
variační koef. 36,575% 35,419% 36,575 36,566%
Tab. 15 Výpočty PAD po 400 cyklech
59 IS 1. Textilie PAD 400 lisu
= horní mez = 0,004111324641
= dolní mez = 0,003250675359
PAD 680 cyklech
60
průměr 0,0000682143 245,375 0,034107 0,00348
směr.od 0,0000264144 95,01571 0,013207 0,001348
variační koef. 38,722% 38,722% 38,722% 38,735%
Tab. 16 Výpočty PAD po 680 cyklech
IS 1. Textilie PAD 680 lisu
= horní mez = 0,003910964054
= dolní mez = 0,003049035946
Obr. 21 Graf závislosti prodyšnosti na počtu cyklů (PAD) Z grafu (obr. 21) je vidět, že prodyšnost tkaniny PAD se zásadně nemění.
61
Obr. 22 Graf chybové úsečky PAD
Z grafu (obr. 22) lze vyčíst, že rozdíl mezi 1, 2 není statisticky významný, protože se intervaly spolehlivosti úplně překrývají. Statisticky významný rozdíl je u vzorku 3,4.
Intervaly spolehlivosti se zde nepřekrývají.
Porovnání výsledků všech naměřených hodnot prodyšnosti
Obr. 23 Graf závislosti relativní prodyšnosti na počtu cyklů
62
Z grafu (obr.23) lze říci,že pro záchyt částic a kolísavost je výhodnější tkanina. Nemění se v průběhu cyklu, kdežto netkané textilie se nejdříve zaplňují, klesají a až poté začnou být ustálené.