TNO Institute of Environmental and Energy Technology (Ympäristö- ja energiateknologian instituutti) Laan van Westenenk 501 P.O. Box 342 7300 AH Apeldoorn Alankomaat Telex 39395 tnoap nl Puh. +31 55 49 34 93 Fax: +31 55 41 98 37 TNO-raportti Suspendoituneen kiintoaineksen erottelu Flamcovent Cleanilla Viitenumero R95-064 Asiakirjanro 112322-25847 Pvm. Helmikuu 1995 NP Tekijät ir. J.W. Assink W.G. van Marwijk avainsanat - vesipiirit - partikkelit - erottelu Kaikki oikeudet pidätetään. Tämän julkaisun mitään osaa ei saa jäljentää ja/tai julkaista painattamalla valokopioimalla, mikrofilmaamalla tai millään muulla tavalla ilman, että siihen on etukäteen pyydetty kirjallinen lupa TNO:ta. Vastaanottaja Flamco B.V. P.O. Box 115 2800 AC Gouda Alankomaat Jos tämä raportti tehtiin ohjeiden pohjalta, sopimuspuolten oikeuksia ja velvollisuuksia koskien noudatetaan joko ehtoja Standard Conditions for Research Instructions given to TNO tai sopimuspuolten mahdollisesti solmimaa sopimusta. Raportin antaminen sellaisten osapuolten tarkastettavaksi, joilla on välitön intressi asiaa kohtaan, on sallittua. TNO Yhdyskunnan kestävän kehityksen välttämättömyyteen perustuen ympäristöja energiateknologian instituutti TNO pyrkii edistämään riittävää ympäristönhoitoa, järkevää energiankulutusta sekä maanalaisten luonnonvarojen oikeaa hoitoa ja käyttöä. Alankomaiden soveltavan tieteellisen tutkimuksen organisaatio Standard Conditions for Research Instructions given to TNO -ehtoja, jotka on arkistoitu Haagin piirioikeuden ja Kauppakamarin rekisterissä, sovelletaan kaikkiin TNO:lle annettuihin ohjeisiin. 18503993
Sisältö 1. Johdanto... 3 2. Tutkimus ja tulokset...4 3. Johtopäätökset...9 4. Oikeellisuus...10 R95-064/112322-25847 2
1 IJohdanto Flamcovent on mikrokuplia poistava ilmanerotin lämmitys- ja jäähdytysjärjestelmiin. Sitä valmistaa hollantilainen Flamco BV. Käytännön kokemus ja aikaisempi tutkimus ovat paljastaneet Flamcoventin kyvyn poistaa myös suspendoituneen kiintoaineksen vesipiireistä. Näiden partikkeleiden erottelu vesipiireistä on aiheellista, sillä ne syövyttävät pumppua ja aiheuttavat tukoksia. Uuden Flamcovent Clean -ilmanerottimen suunnitellussa on otettu huomioon juuri mikrokulpaerottimen kiintoaineen erottelukyvyn parantaminen. Hollantilainen organisaatio TNO, joka tekee soveltavaa tieteellistä tutkimusta, on testannut Flamcovent Cleanin kiintoaineen erottelukyvyn Flamco BV:n toimeksiannosta. Tämä raportti on yhteenveto TNO:n koko raportista (viitenro 94-435, joulukuu 1994). R95-064/112322-25847 3
2 Tutkimus ja tulokset Flamcoventin kiintoaineen erottelukyky testattiin pienessä nestekiertojärjestelmässä (500 litraa), jossa hiekkapartikkeleita käytettiin suspendoituneena kiintoaineksena. Hiekkanäyte koostui viidestä erilaisesta partikkelikokoalueesta välillä 38-250 µm ja hiekan tiheys oli 2650 kg/m 3. Tutkimukset tehtiin Flamcovent Cleanilla, joka on varustettu erityisellä irrotettavalla alalevyllä, mikä mahdollistaa ilmanerottimen sisäpuolen huuhtelun. Piirin virtausnopeus oli joko 0,5 m/s (3,5 m 3 /h) tai 1,0 m/s (7,1 m 3 /h). Flamcoventiin ja vesipiiriin jääneiden partikkeleiden määrä selvitettiin 20 ja 50 kiertojakson jälkeen, eli kun piirin vesitilavuus oli läpäissyt Flamcoventin 20 ja 50 kertaa. Kiintoaineen erottelukyky laskettiin alla olevan kaavan mukaisesti: massa Flamcoventissa massa Flamcoventissa + massa piirissä Erottelukyky määritettiin sekä koko hiekkanäytteelle että kokoalueille 38-63 µm, 63-106 µm, 106-150 µm, 150-212 µm ja 212-250 µm. Neljän testin tulokset on esitetty taulukoissa 1-4 sekä kaavioissa 1-4. Taulukossa 5 on yhteenveto testeistä 3-6. Kaavio 5 esittää Flamcoventin kokonaiserottelukykyä kiertojakson ja virtausnopeuden funktiona. Kaavion käyrät perustuvat oletukseen, että kiertojakson ja kiintoaineen erottelun välillä on logaritminen suhde. Taulukko 1. Flamcovent Clean testi nro 3; kiertojakso = 20; v = 1,0 m/s Partikkelikoko Flamcoventin Piiriin Yhteensä Erottelukyky poistama jäänyt (µm) (g) (g) (g) (%) 32-38 0,2 0,18 0,38 52,6 38-63 11,59 5,73 17,32 66,9 63-106 39,14 6,39 45,53 86,0 106-150 31,87 1,48 33,35 95,6 150-212 36,92 0,43 37,35 98,9 212-250 17,23 0,05 17,28 99,7 Kumulatiivinen 136,95 14,26 151,21 90,6 R95-064/112322-25847 4
Taulukko 2. Flamcovent Clean testi nro 4; kiertojakso = 20; v = 0,5 m/s Partikkelikoko Flamcoventin Piiriin Yhteensä Erottelukyky poistama jäänyt (µm) (g) (g) (g) (%) 32-38 0,37 0,04 0,41 90,2 38-63 17,21 0,64 17,85 96,4 63-106 46,53 0,61 47,14 98,7 106-150 31,65 0,2 31,85 99,4 150-212 37,3 0,17 37,47 99,6 212-250 17,65 0,06 17,91 99,7 Kumulatiivinen 150,91 1,72 152,63 98,9 Taulukko 3. Flamcovent Clean testi nro 5; kiertojakso = 50; v = 0,5 m/s Partikkelikoko Flamcoventin Piiriin Yhteensä Erottelukyky poistama jäänyt (µm) (g) (g) (g) (%) 32-38 0,36 0,02 0,38 94,7 38-63 18,16 0,18 18,34 99,0 63-106 46,73 0,23 46,96 99,5 106-150 33,49 0,06 33,55 99,8 150-212 38,58 0,06 38,64 99,8 212-250 18,74 0,03 18,77 99,8 Kumulatiivinen 156,06 0,56 156,64 99,6 Taulukko 4. Flamcovent Clean testi nro 6; kiertojakso = 50; v = 1,0 m/s Partikkelikoko Flamcoventin Piiriin Yhteensä Erottelukyky poistama jäänyt (µm) (g) (g) (g) (%) 32-38 0,27 0,03 0,30 90,0 38-63 16,81 1,83 18,63 90,2 63-106 45,56 1,31 46,87 97,2 106-150 33,63 0,24 33,87 99,3 150-212 37,22 0,19 37,41 99,5 212-250 18,45 0,02 18,47 99,9 Kumulatiivinen 151,94 0,56 156,64 97,7 R95-064/112322-25847 5
Flamcovent Clean 80 80 Paino (g) 60 60 40 40 Erottelu (%) 20 20 0 0 38-63 63-105 105-150 150-212 212-250 Partikkelikoko (µm) Flamcovent Koko järjestelmä Erottelukyky (oikea y-akseli) Kaavio 1. Suspendoituneiden partikkeleiden erottelu, testi nro 3 v = 1,0 m/s ja kiertojakso = 20 Flamcovent Clean 80 80 Paino (g) 60 60 40 40 Erottelu (%) 20 20 0 0 38-63 63-105 105-150 150-212 212-250 Partikkelikoko (µm) Flamcovent Koko järjestelmä Erottelukyky (oikea y-akseli) Kaavio 2. Suspendoituneiden partikkeleiden erottelu, testi nro 4 v = 0,5 m/s ja kiertojakso = 20 R95-064/112322-25847 6
Flamcovent Clean 80 80 Paino (g) 60 60 40 40 Erottelu (%) 20 20 0 0 38-63 63-105 105-150 150-212 212-250 Partikkelikoko (µm) Flamcovent Koko järjestelmä Erottelukyky (oikea y-akseli) Kaavio 3. Suspendoituneiden partikkeleiden erottelu, testi nro 5 v = 0,5 m/s ja kiertojakso = 50 Flamcovent Clean 80 80 Paino (g) 60 60 40 40 Erottelu (%) 20 20 0 0 38-63 63-105 105-150 150-212 212-250 Partikkelikoko (µm) Flamcovent Koko järjestelmä Erottelukyky (oikea y-akseli) Kaavio 4. Suspendoituneiden partikkeleiden erottelu, testi nro 6 v = 1,0 m/s ja kiertojakso = 50 R95-064/112322-25847 7
Taulukko 5. Yhteenveto tuloksista Testinro Virtausnopeus Kierto- Erottelukyky (%) (m/s) jakso Kaikki Hienojakoiset Karkeat (38-250 µm) (38-63 µm) (212-250 µm) 3 1,0 20 90,6 66,9 99,7 6 1,0 50 97,7 90,2 99,9 4 0,5 20 98,9 96,4 99,7 5 0,5 50 99,6 99,0 99,8 90 80 Kokonaiserottelukyky (%) 70 60 50 40 30 20 Virtaus = 0,5 m/s 10 Virtaus = 1,0 m/s 0 0 15 30 45 60 75 Kiertojakso Kaavio 5. Flamcovent Cleanin kokonaiserottelukyky (partikkelit 38-250 µm) kahdella eri virtausnopeudella R95-064/112322-25847 8
3 Johtopäätökset Flamcovent Cleanin kyky erotella suspendoituneet partikkelit on parempi kuin tavallisen Flamcoventin (vertaa TNO-raportti 92-384). Tämä pätee sekä hienojakoisiin että karkeisiin partikkeleihin. Suspendoituneiden partikkeleiden erottelukyky paranee: - virtausnopeuden laskiessa - kiertojaksojen lisääntyessä - partikkeleiden laskeutumisnopeuden lisääntyessä, eli suurempien ja tiheämpien partikkeleiden yhteydessä. Flamcovent pystyy todistetusti erottelemaan suspendoituneita partikkeleita vesipiiristä tehokkaasti. Se erottelee yli 38 µm:n kokoiset hiekkapartikkelit (tai partikkelit, joiden sedimentaatiokäyttäytyminen on samanlainen) yli 99 %:n tarkkuudella kiertojaksolla 50 ja virtausnopeudella 0,5 m/s. Vaikka virtausnopeudella 1,0 m/s saadaankin heikompi erottelukyky, silti yli 90 % hienojakoisista partikkeleista (38-63 µm) ja yli 99 % karkeista partikkeleista (212-250 µm) poistetaan kiertojaksolla 50. R95-064/112322-25847 9
4 Oikeellisuus Toimeksiantaja Flamco BV P.O. Box 115 2800 AC Gouda Alankomaat Avustajat J.W. Assink (tutkimuskoordinaattori) W.G. van Marwijk (tutkija) Laitokset, joiden tehtäväksi on annettu osa tutkimusta Päivämäärä tai ajankohta, jolloin tutkimus tehtiin Syyskuu - joulukuu 1994 Ir J.W. Assink tutkimuskoordinaattori ir. C.L. van Deelen Ympäristöteknologiaosaston päällikkö R95-064/112322-25847 10