8 Představení firem
9.4 Vyhodnocení experimentální části
V první části experimentu byla měřena velikost porů pomocí bublinkové metody. Tato metoda slouží k zjištění největšího a průměrného poru a díky ní lze určit rozměr částic, které se na filtru zachytí. Z naměřených hodnot vychází, že tkanina PAD má mnohem menší velikost největšího i průměrného póru. Z výsledků měření vychází, že tkanina PAD zachytí více částic než netkaný materiál POP bílý i POP zelený.
V další části byla měřena prodyšnost. Z naměřených dat byla spočítána základní statistika jako je průměr, směrodatná odchylka, variační koeficient a interval spolehlivosti. Pro zjištění potenciální velikosti chyby měření byly sestrojeny chybové úsečky, které ukázaly, že rozdíly mezi vzorky nejsou ve většině měření statisticky významné. Při porovnání všech naměřených dat má tkanina PAD lepší výsledky, protože má nejmenší prodyšnost oproti oběma netkaným materiálům a s nejmenším rozptylem kolísání.
V poslední části experimentu bylo měřeno pokrytí plochy filtru nánosem kaolinu.
Z vyhodnocených dat vyplývá, že tkanina PAD a netkaná textilie POP zelená mají podobnou tendenci růstu pokrytí plochy filtru. Netkaná textile POP bílý měl sice pomalejší, ale stále zvyšující charakter pokrytí. V největším bodě pokrytí byl větší o 15% oproti tkanině PAD a netkané textilii POP zelený. Při dosažení nejvyššího bodu poté klesl, což mohl být následkem manipulace se vzorky.
57
10 Závěr
Cílem této práce bylo prozkoumat vývoj strukturních parametrů filtračního materiálu v průběhu jeho použití a navrhnout optimální parametry filtru. Porovnat nový materiál, v našem případě tkaný a netkaný materiál, za účelem nalezení nejvhodnějšího materiálu s ohledem na požadované vlastnosti, životnost a tyto informace předat k porovnání s dalšími parametry, např. s ekonomickou stránkou.
Byla provedena literární rešerše , která byla věnována filtraci se zaměřením na filtraci kapalin. Jsou uvedeny parametry filtrace, filtrační zařízení a filtrační materiály.
Vlastnosti filtrů jsou ovlivněny strukturou, složením a povrchovou úpravou filtračního média, suspenzí a zařízením, na kterém se filtrace provádí.
V experimentální části se pomocí měření velikosti porů, prodyšnosti a pokrytí plochy filtru nánosem zkoumala vhodnost použití jiného materiálu.
U měření velikosti porů lze z grafů vyčíst, že velikost porů u tkaniny je menší, tudíž bude kvalitněji filtrovat menší částice. Z hlediska účinnosti je lepší tkanina. Konkrétně u grafu průměrné velikosti porů se u tkaniny jedná zhruba o velikosti mezi 20 a 30 mikrony a u netkané textilie kolem 80 mikronů. Velikost zachycených částic je pro výrobce kaolinu důležitá z hlediska hrubosti kaolinu a následně dalšího zpracování.
U tkaniny se prodyšnost v čase zásadně nemění, ale u netkané textile je změna prodyšnosti na začátků cyklů výrazná. Netkané textilie mají na začátku cyklu větší prodyšnost s menším odporem. Na konci živostnosti jsou z hlediska prodyšnosti všechny měřené materiály na stejných hodnotách.
Dále byla měřena plocha pokrytá nánosem filtrátu. Plocha pokrytá nánosem filtrátu se zvyšuje s narůstajícím počtem cyklů. Z grafu vyplývá, že tkanina PAD a netkaná textilie POP zelený mají podobnou povahu růstu pokrytí plochy filtru. Netkaná textile POP bílý měla pomalejší, ale stále zvyšující se charakter pokrytí. V největším bodě pokrytí byla větší o 15% oproti tkanině PAD a netkané textilii POP zelený.
Z naměřených hodnot je patrné, že je možné nahradit stávající materiál, ale nebyly zde zohledněny i případné další hodnotící parametry, na které odběratel bere ohledy, jako
například přilnavost filtrátu na filtrační plachetku, životnost filtrační plachetky a v době, kdy v každém odvětví roste konkurence i ekonomická stránka. Tyto další
58 parametry jsou subjektivní a jejich podíl na celkovém hodnocení je v plné kompetenci daného subjektu.
Výsledky měření potvrdily, že tkaný materiál PAD je vhodným materiálem do výrobního procesu v keramických závodech. Naměřené hodnoty u velikosti porů jsou lepší než u dosud používaného netkaného materiálu POP. Výsledky měření poukazují na výhodnost filtračních schopností tkaného materiálu, což je podnět k dalšímu zkoumání tkaných filtrů a jejich prodloužení životnosti v daném odvětví.
Doporučuji se zaměřit na tkaniny s hladším povrchem, aby docházelo k lepšímu odpádávání filtračního kláče a menší abrazivosti materiálu. Dále porovnat v tkanině jemnosti dtex materiálů například 940 a 1880 dtex. Pro zvýšení živostnosti by se mohla vyzkoušet keprová vazba 2/2, která má oproti plátnové vazbě výhodu v méně vystupujících vazných bodech, čímž dochází k nižšímu opotřebení materiálu.
59
Seznam použité literatury:
[1] SUTHERLAND, Ken. Filters and filtration hanbook. 5. Vyd. Oxford: Butterworth-Heinemann, 2008. ISBN 978-1-8561-7464-0.
[2] HUTTEN, Irwin. Handbook of Nonwoven filter Media. Oxford: Butterworth-Heinemann, 2007. ISBN 978-1-85617-441-1.
[3] HRŮZA, Jakub. Zlepšování filtračních vlastností vlákenných materiálů. Liberec, 2006. Disertační práce. TUL.
[4] Robert H. Perry and Don W. Green. Perry’s Chemical Engineers’ Handbook.
McGraw–Hill, 8 edition, 2007.
[5] HRŮZA, Jakub. Filtrace a filtrační materiály. Ft.tul.cz [online].
[cit. 2014-08-31].
Dostupné z http://www.ft.tul.cz/depart/knt/nove/dokumenty/studmaterialy/filtr.pdf [6] ŠVÉDOVÁ, J. Technické textilie. Praha: SNTL – Nakladatelství technické literatury ve Středisku interních publikací, 1978.
[7] ANON. Kalolisy. Envites.cz [online]. ©2014 [cit. 2014-08-30].
Dostupné z http://www.envites.cz/cs/produkty/kalolisy#oblasti [8] ANON. Úvod. Zitex-filtry.cz [online]. 2014 [cit. 2014-08-30].
Dostupné z: http://www.zitex-filtry.cz/
[9] ANON. Vložky a pásy do odstředivek. Zitex-filtry.cz [online]. 2014
[cit. 2014-08-30]. Dostupné z: http://www.zitex-filtry.cz/vyrobni-sortiment/filtrace-a-technicka-konfekce/vlozky-a-pasy-do-odstredivek/
[10] ANON. Úvod. Zitex-filtry.cz [online]. 2014 [cit.2014-08-30].
Dostupné z: http://www.zitex-filtry.cz/
[11] ANON. Filtrační nuče. Zitex-filtry.cz [online]. 2014 [cit.2014-08-30].
60 Dostupné z:
http://www.zitex-filtry.cz/vyrobni-sortiment/filtrace-a-technicka-konfekce/filtracni-nuce/
[12] ANON. O společnosti. lb-minerals.cz [online]. 2014 [cit.2014-08-30].
Dostupné z: http://www.lb-minerals.cz/cz/o-spolecnosti [13]ANON. Přístroje. ft.tul.cz [online]. 2014 [cit.2014-08-30].
Dostupné z:
http://www.ft.tul.cz/depart/ktm/zkouseni_textilii/ulohy/prodysnost/pristroje8.htm [14] ČSN EN ISO 5084. Zjišťování tloušťky textilií a textilních výrobků, 1998.
[15] BERAN, J. Plavení kaolinu. Stráž – tiskařské závody n. p. Plzeň, 1984
[16] DOSTÁLOVÁ, M., KŘIVÁNKOVÁ, M. Základy textilní a oděvní výroby.
Liberec: Technická univerzita v Liberci, 2001. ISBN 80-7083-504-4
[17] ANON. Spunlace. ft.tul.cz [online]. 2014 [cit.2014-11-10]. Dostupné z:
http://www.ft.tul.cz/depart/knt/web/index2.php?option=com_docman&task=doc_view
&gid=323&Itemid=36
[18] ANON. Filtrace. Users.fs.cvut.cz [online]. 2014 [cit.2014-11-20].
Dostupné z: http://users.fs.cvut.cz/tomas.jirout/vyuka/hmz/hmz4.pdf
[19] PICH, J.Teorie filtrace aerosolů vláknitými a membránovými filtry. Praha, 1964.
Disertační práce. ČSAV. Ústav fyzikální chemie.
[20] GOOIJER, H. Flow resistence of textile materials. Thesis UT Enschede, 1998.
ISBN 90-36511240
[21] NECKÁŘ. B. Morfologie a strukturní mechanika obecných vlákenných útvarů.TU Liberec, 1998. ISBN 80-7083-473-0
[22] ANON. Odstředivka. cs.wikipedia.org [online]. 2014 [cit.2014-12-20].
Dostupné z: http://cs.wikipedia.org/wiki/Odst%C5%99edivka
61 [23] ANON. Vakuový filtr. is.mendelu.cz [online]. 2014 [cit.2014-12-10].
Dostupné z : https://is.mendelu.cz/eknihovna/opory/zobraz_cast.pl?cast=58529
62
Seznam obrázků
Obrázek 1: Rozdělení filtrace podle velikosti částic [1] 11
Obrázek 2: Povrchová filtrace [5] 12
Obrázek 3: Hloubková filtrace [5] 12
Obrázek 4: Schéma plochého filtru [5] 17
Obrázek 5: Schéma skládaného filtru [5] 17
Obrázek 6: Schéma kapsového filtru [5] 18
Obrázek 7: Schéma svíčkového filtru [5] 18
Obrázek 8: Schéma hadicového filtru [5] 18
Obrázek 14: Graf závislosti velikosti největšího póru na počtu cyklů 37 Obrázek 15: Graf závislosti velikosti průměrného póru na počtu cyklů 39
Obrázek 16: Přístroj METEFEM typ FF-12A [13] 40
Obrázek 17: Graf závislosti prodyšnosti na počtu cyklů POP (bílý) 42
Obrázek 18: Graf chybové úsečky POP (bílý) 43
Obrázek 19: Graf závislosti prodyšnosti na počtu cyklů POP (zelený) 44
Obrázek 20: Graf chybové úsečky POP (zelený) 48
Obrázek 21: Graf závislosti prodyšnosti na počtu cyklů PAD 49
Obrázek 22: Graf chybové úsečky PAD 51
Obrázek 23: Závislost relativní prodyšnosti na počtu cyklů 52
Obrázek 24: Vzorek PAD bez nánosu kaolinu 53
Obrázek 25: Vzorek PAD po 200 cyklech 53
Obrázek 26: Vzorek PAD po 400 cyklech 54
63 Obrázek 27: Vzorek PAD po 680 cyklech (na konci životnosti) 54 Obrázek 28: Graf závislosti pokrytí plochy povrchu na počtu cyklů 55
Seznam tabulek
Tab. 1 Vlastnosti filtračních materiálů 16
Tab. 2 Parametry pro výpočty 41
Tab. 3 Shrnutí naměřených dat POP bílý 48
Tab. 4 Shrnutí naměřených dat POP zelený 50
Tab. 5 Shrnutí naměřených dat PAD 51
64
Význam použitých značek
E [1] Efektivnost filtru
G1 [kg.m-2.s-1] Hmotnostní proud částic před filtrem G2 [kg.m-2.s-1] Hmotnostní proud částic za filtrem
G3 [kg.m-2.s-1] Hmotnostní množství částic zachycených filtrem za určitý čas
P [1] Průnik filtru
∆p [Pa] Celkový tlakový spád
p1 [Pa] Tlak před filtrem
p2 [Pa] Tlak za filtrem
∆p1, ∆p2 [Pa] Tlakové spády jednotlivých filtrů
d [m] Průměr vlákna (ekvivalentní průměr vlákna)
Pr [1*m-2*sec-1] Prodyšnost
Vc [m3] Celkový objem vlákenného útvaru
V [m3] Objem vláken
μ [1] Zaplnění vlákenného útvaru
Ψ [1] Porozita
L [m] Úhrnná délka všech vláken
A [m2] Povrch vláken
ρ [kg.m-3] Měrná hmotnost (hustota) vláken
dp [m] Ekvivalentní průměr póru (analogie
ekvivalentního průměru vláken)
qp [1] Tvarový faktor póru (analogie tvarového faktoru vláken)
q [1] Tvarový faktor vláken
p [m] Obvod příčného řezu vlákna
65 σ [1] Součinitel poréznosti filtračního materiálu
Ap [m2] Povrch pórů
Vp [m3] Objem pórů
Lp [m] Délka pórových kapilár ve vlákenném útvaru (analogie úhrnné délky vláken)
pp [m] Obvod příčného řezu pórem
CV [%] Variační koeficient
s dle q v Směrodatná odchylka
t [mm] Tloušťka textilie
α [-] Hladina významnosti
66
67
68
38 0,001 9,80036 0,0000208 75 0,0104 0,00106118 39 0,001 9,80036 0,0000319 115 0,01595 0,00162749 40 0,001 9,80036 0,0000208 75 0,0104 0,00106118
průměr 0,00002886 104 0,01443 0,001472
směr.od 0,0000158976 57,1533 0,007949 0,000811
variační koef. 55,085% 54,955% 55,086% 55,095%
POP bílý po 1200 cyklech
Počet měření Výška [m] Tlak [Pa] Průtok [m3/s] Průtok [l/h] Prodyšnost
POP bílý po 1500 cyklech Počet měření Výška [m] Tlak [Pa] Průtok [m3/s] Průtok [l/h]
69 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
70
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%
71
POP zelený po 300 cyklech
Počet měření Výška [m] Tlak [Pa] Průtok [m3/s] Průtok [l/h] Prodyšnost
POP zelený po 500 cyklech
Počet měření Výška [m] Tlak [Pa] Průtok [m3/s] Průtok [l/h] Prodyšnost
72
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%
POP zelený po 900 cyklech Počet měření Výška [m] Tlak [Pa] Průtok [m3/s] Průtok [l/h]
73
74
75
38 0,001 9,80036 0,00005004 180 0,02502 0,002552967 39 0,001 9,80036 0,0001112 400 0,0556 0,005673260 40 0,001 9,80036 0,0000556 200 0,0278 0,002836630
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%
76
39 0,001 9,80036 0,00002224 80 0,01112 0,001134652 40 0,001 9,80036 0,00002919 105 0,014595 0,001489231
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%