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【原创】顶部过滤探讨—推荐一种更简化更合理的顶滤设计

只看楼主收藏回复

为了给自己的鱼缸做顶部过滤,最近查阅了不少相关的图纸和资料。
如下是一个非常经典的顶部过滤设计图,常常被大家引用和模仿:

经过一番研究之后,我对上面的设计提出了自己的质疑。
在这个贴子中,我想提出新的设计方案,意在简化设计,去除那些我认为不起作用的部分,以达到方便制作,方便维护,并实现更多功能的目的。
如果有说得不对之处,欢迎讨论。


1楼2013-08-25 12:53回复
    此贴最早挂贴是在热带鱼吧,网址如下:
    http://tieba.baidu.com/p/1995107841?see_lz=1
    之所以在这里重新挂出,是因为很多吧友都对此提出了很多问题,我希望能在这个贴吧给大家进行解答和探讨。


    3楼2013-08-25 12:57
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      先看几个我在贴吧和其它地方查阅或收集到的图纸和实例图:



      图一,是从武2狼的帖子上选取的图片,间隔距离还是比较合理的,但是我认为双挡板的做法没有必要。
      图二,是从吧友闲散老鬼提供的图纸,属于概念化设计,本身也是可以的,但仍然不赞同双挡板的设计。
      图三,是吧友bluemomery的实例照,除了双挡板的设计以外,我认为距离过长了,这种情况容易发生水流大部分在槽子的上面流过的现象。


      5楼2013-08-25 12:59
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        【传统顶滤注水过程】
        对于上面的顶部过滤实样和图纸,我做了gif文件,来展示注水过程和水体流动的过程。



        6楼2013-08-25 13:00
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          【对于传统顶滤设计的理解】
          为什么传统的顶滤设计中,总是包含两块距离很近的玻璃板呢?
          我的理解是:其目的在于利用这个的玻璃挡板,使得水流由下往上升,从而达到前一格滤材被彻底浸润的目的。



          7楼2013-08-25 13:00
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            然而,我认为上面这种两块紧挨着的挡板的设计是没有必要的。
            我们可以看下面的图片:由于后面一块玻璃挡板的存在,前一格滤材被彻底浸润的目的一样可以达到。



            8楼2013-08-25 13:01
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              【水流特性研究】
              那么,如何设计一个合理的顶部过滤呢?
              让我们先来了解一下水流的几个个基本特性。


              9楼2013-08-25 13:01
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                【流体流动形态-稳流】
                在一根水管中,假如管子足够光滑,当水流的流速在某个速度以内的时候,流体是以直线的方式前进的。流体这种流动形态,被称为稳流。

                流体在稳流的状态下,如果在管道的中心点存在某种溶质(假设是一滴红墨水),溶质的扩散只是以热扩散的形式向四周缓慢散开,而没有搅动扩散的效果,因此,扩散的效果很差。
                稳流不是我们期望的水流形态。


                11楼2013-08-25 13:02
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                  【流体流体形态-湍流】
                  而当流体的流速超过某个流速的时候,边会发生湍流现象,在这种状态下,流体的分子不是以直线的方式前进,而是不断改变着前进的方向。水体的这种流动方式被称为湍流。

                  流体在湍流的状态下,其各个部分的混合效果非常好,溶质的浓度在各个位置很快变得均匀一致。
                  在鱼缸的过滤中,为了达到水流均匀混合的效果,让水流以湍流的方式流动,是我们希望达到的效果。


                  12楼2013-08-25 13:03
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                    【强制湍流】
                    在鱼缸的过滤系统中,为了达到水流和陶瓷环或者其它滤材充分接触的目的,湍流是我们所希望的,而稳流则是我们竭力避免的。
                    然后我们基本不必担心稳流形态的发生。
                    由于陶瓷环的存在,水流在行进过程中,不断地被滤材进行拆散,汇聚,再拆散,再汇聚。这样,水流的流动方式,便是一种强制湍流的方式。

                    很多人喜欢把陶瓷环放得整整齐齐,这当然比较美观,但从强制湍流的效果来看,不如随机堆放。


                    13楼2013-08-25 13:04
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                      【河床水流上下层流速差异现象】
                      在河里流动的水流,其上层的流速,总是比底部的流速大。

                      为什么会产生造成这种现象呢?
                      除了河里底部的障碍物造成的阻力原因以外,还有一个重要的因素:由于流体自身的重力,下层的水流就像被压实的小球,流动的阻力就会增加,而上层水流由于受到的重力比较小,流动速度就相对比较快。
                      这种现象,体现在顶部过滤槽中,就是下层水流会有在顶滤槽上方流动的趋势。



                      14楼2013-08-25 13:04
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                        【漩涡现象】
                        大家都知道河流中存在漩涡现象。可是漩涡是怎样产生的呢?
                        流体产生漩涡现象,有几个重要的成因:
                        1. 高速度的流体速度
                        2. 局部流速差异
                        3. 由于阻碍物或者其它因素造成的流速差异

                        在顶滤中,在那些角落部分的水体,由于存在和主体水流流速的差异,水流通常是以漩涡方式流动的。见下图:

                        然而,由于陶瓷环的存在,漩涡运动的阻力比较大,所以角落的水流相对就比较缓慢。


                        15楼2013-08-25 13:05
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                          【推荐的顶滤设计图】
                          根据上面的水流研究,我推荐的顶部过滤设计图纸如下:

                          【特别说明】:这种形式适合比较窄的过滤器,如果过滤器有足够的宽度,我愿意推荐左右绕行式的过滤形式。


                          17楼2013-08-25 13:08
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                            【上面这种设计有以下几个优点】
                            1. 采用单块挡板的顶滤模式,降低了顶滤了制作难度,而且方便清洗。
                            它只是将原来的有上而下的流动方式改为“上—>下—>上。。。。这样交替的流动模式。
                            2. 限制挡板的距离,可以避免大部分水流在上方流动并造成下面水流形成“死水”的现象。
                            3. 底部开孔,让部分水流流出的做法,是这个设计的亮度,我在下一楼予以讨论。
                            还有一个优点:可以省下有效的空间,多放滤材。


                            18楼2013-08-25 13:09
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                              【底下挡板底部开孔的好处】
                              1.可以减少下面水流的死角
                              2.更重要的是,在必须搬动顶部过滤的情况下,可以通过关掉水泵的电源,放空顶滤槽里面全部的水,从而减少其重量。
                              3.平时偶尔关闭电源放空顶滤的水,然后开启电源重新注水,可以促使顶滤的各个部分的水质均匀化。


                              19楼2013-08-25 13:10
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