过滤理论及基本概念培训.pptx
TM滤材孔过滤利用有孔介质从流体(液体或气体)中除去污染物洁净流体(滤出液，下游)污染流体(进料液，上游)第1页/共68页TM1 微米(um)等于:4106 米 103 毫米43.910-5 英寸4又称 micron微米第2页/共68页TM定义过滤/分离范围 颗粒尺寸 10-4 10-3 10-2 10-1 1.0 10 102 103 (微米)平均分子量 100 200 20,000 500,000 不溶有机物不溶有机物Cloth&Depth FiltersScreens&Strainers微滤超滤纳滤反渗透过滤工艺范围Red BloodCellsLatex EmulsionsOil EmulsionsPaint PigmentBacteriaSandHuman HairProtein/EnzymesCarbonBlackVirusAtomicRadii可溶盐类VOC抯,PCD,Susp.Oil金属离子膜类型普通污染物的相对尺寸不溶有机物不溶有机物滤布和深层过滤器筛网和滤网微滤超滤纳滤反渗透过滤工艺范围红细胞乳胶油乳剂油漆颜料细菌沙粒人发蛋白/酶碳粒病毒辐射原子可溶盐类VOC抯,PCD,Susp.Oil金属离子膜类型普通污染物的相对尺寸第3页/共68页TM过滤器的功能过滤器经常被认为是一种简单的网或筛子，过滤/分离是在一个平面上进行的。第4页/共68页TM过滤器的功能 实际上，颇尔生产的过滤器滤材具有深度。“弯曲通道”的结果对于污染物的去除起到了 辅助作用 第5页/共68页TM深度过滤介质4颗粒可以在表面被捕集，4也可以在介质层内被捕集，4因此，提高了容污能力。第6页/共68页TM过 滤 机 理第7页/共68页TM三种过滤机制4直接拦截4惯性撞击4扩散拦截第8页/共68页TM直接拦截4液体中的基本过滤机制4本质是一种筛分效应，机械拦截颗粒4例如：一种简单的筛网可以拦截尺寸 大于其孔径的颗粒第9页/共68页TM直接拦截颗粒大于孔径第10页/共68页TM直接拦截4当颗粒大于流道孔径时即被该结构去除4容污能力可以用弯曲结构提高 筛网无此作用第11页/共68页TM直接拦截4通过搭桥作用，尺寸小于滤孔的颗粒也可被拦截0不规则形状的颗粒/方向性0多个颗粒同时撞击到同一个滤孔第12页/共68页TM直接拦截不规则形状的搭桥第13页/共68页TM直接拦截多个小颗粒的搭桥第14页/共68页TM惯性撞击4尺寸小于滤材孔径的颗粒的辅助拦截方式4流体携带的颗粒由于质量和线速度而具有直线 运动的惯性4颗粒离开流体主流而撞击到滤材上第15页/共68页TM惯性撞击第16页/共68页TM惯性撞击第17页/共68页TM惯性撞击4颗粒被机械拦截或被吸附拦截4在气体中比在液体中更有效.4对大于 0.5-1.0 微米的颗粒很有效.第18页/共68页TM吸附4表面相互作用4不同电荷4范德华力(Van der Waals)拦截尺寸小于滤孔的颗粒 由于:第19页/共68页TM吸附表面作用 第20页/共68页TM扩散拦截4气体分子(作随机运动)碰撞小颗粒或雾滴4布朗运动(Brownian motion)碰撞的结果，增加了颗粒碰撞过滤介质的机会4仅在气体中有效第21页/共68页TM扩散拦截气体分子作布朗运动第22页/共68页TM扩散拦截分散在气体分子中的小颗粒 或雾滴受到撞击发生位移第23页/共68页TM扩散拦截第24页/共68页TM扩散拦截4气体过滤器能够去除尺寸远小于其液体精度 的污染物4对细小颗粒(0.1-0.3微米)非常有效4如果一个气体过滤器在湿润环境中运行，它的去除能力即变为液体精度第25页/共68页TMZeta 正电势Zeta 正电势是颗粒在水溶液中 表面产生的 动电学吸引力(电荷)带电的颗粒将被带相反电荷的滤材表面吸引并由于这些力而被牢固阻截 第26页/共68页TMZeta 正电势颗粒接触到滤材表面由于吸引力而被阻截带负电的 污染物水溶液带正电的滤材第27页/共68页TM吸附/Zeta 电势4细菌4支原体4病毒4酵母大多数需过滤的颗粒都带负电，例如：4硅颗粒4细菌内毒素(热源)4蛋白分子第28页/共68页TM小结过滤介质的过滤/分离效率由于直接拦截惯性撞击扩散拦截的共同作用而增强 第29页/共68页TM过滤机理及其效率0.010.1110100颗粒直径(um)5060708090100效率(%)0.3 直 接 拦 截扩散拦截惯性撞击第30页/共68页TM三、过滤精度第31页/共68页TM依据绝对精度或公称精度如何确定过滤器的性能呢？第32页/共68页TM公称精度公称精度的定义：基于大于或等于给定尺寸所有颗粒的某一重量去除百分数，由过滤器厂商指定的有争议的微米数值。它几乎没有好的详细说明，也无再现性。noNon-fixed pore construction1.有争议的微米精度2.由制造商自己指定3.去除重量百分比4.可变的、不可再现的下游流体质量5.非固定孔结构第33页/共68页TM重量与数量One ”marble in a barrel.256 billion 2 m particles 12.6 mg/l 第34页/共68页TM绝对精度定义在指定试验条件下能够通过过滤器的最大刚性球形颗粒的直径。它是过滤器元件中最大开孔的标志。第35页/共68页TM过滤精度挑战试验方法(1 m)微粒挑战玻璃珠中等硅土试验粉尘粗硅土试验粉尘乳胶球形颗粒聚苯乙烯球形颗粒PSL第36页/共68页TM过滤精度挑战试验方法(1 m)生物学挑战细菌支原体噬菌体热原第37页/共68页TM绝对精度试验程序污染悬浮物压力罐试验过滤器收集容器显微检测分析膜片第38页/共68页TM玻璃珠试验显微镜评估原理穿透试验过滤器穿透试验过滤器的最大玻璃珠？的最大玻璃珠？用显微镜刻用显微镜刻度评定最大度评定最大玻璃珠尺寸玻璃珠尺寸1.4第39页/共68页TM什么是F-2试验?采用“单次通过”方式I评价水相应用过滤器的一种快速半自动方法基于评价液压过滤器的“多次通过”方式试验系统.最初由最初由 Oklahoma 州立大学开发并州立大学开发并称之为称之为“OSU试验试验”。F-2 试验现在也称之为试验现在也称之为“改进改进 OSU-F-2 试验试验”第40页/共68页TMF-2 试验装置示意图TestFilterFlowmeterPumpReservoirSlurryTest Element p Automatic Particle Counters Clean-upFilter第41页/共68页TMF-2 试验优点所用 SAE（美国汽车工程师学会）中等试验粉尖 对实际污染物具有很好的代表性。污物载荷更符合实际。挑战能进行至过滤器堵塞。对整个过滤器性能可得到更多信息。第42页/共68页TM结果表达由计数器读数计算由计数器读数计算“过滤比过滤比”或称或称“Beta 比比”，符号，符号 上游大于直径上游大于直径 x 的微粒数的微粒数 x=下游大于直径 x 的微粒数第43页/共68页TM取得数据两台自动计数器，上、下游各一台。每台都能测量六挡或更多挡直径微粒数。对广范围微粒尺寸，例如0.5m到90m，在上游和下游可以使用两台计数器。第44页/共68页TMPall绝对精度由F-2试验确定经F-2试验评定的Pall过滤器给定“绝对精度”。对这类过滤器，Beta 值 5000第45页/共68页TMBeta 值值1,000,000Particles Xm下游微粒数下游微粒数x=2050,00095%x=7513,00098.7%x=2005,00099.5%x=1000100099.9%x=500020099.98%x=2500,00050%效率第46页/共68页TMBeta标定过滤器的特征截留微粒尺寸清楚流体质量能够再现固定孔结构公认的精度标准第47页/共68页TM过滤面积与寿命第48页/共68页TM同样体积，打褶设计可以增加过滤面积近 513倍深层和打褶设计的对比 D=2“D=2”1010A=过滤面积T=过滤介质厚度 A=0.6 ft2A2=3-8ft2T1T2第49页/共68页TM过滤面积4增加过滤面积可以：0降低 DP0延长使用寿命第50页/共68页TM5 个孔堵塞5 个孔开放DP=1 psid 5 个孔堵塞15 个孔开放DP=1/3 psid 10 孔 20 孔 举例:过滤面积倍增的比较15个孔堵塞后才能 达到 P=1 psid，使用寿命因此增加了三倍过滤面积第51页/共68页TM过滤面积通常过滤面积增大一倍，寿命延长到2-4倍第52页/共68页TM七、压差与滤芯差压计算第53页/共68页TM压差定义 压差 过滤器使用时上游和 (压力降 DP)下游之间的压力差 净压差 过滤器开始使用未捕 集任何污染物之前时 的压差第54页/共68页TM压差DP1.由流体阻力产生.2.对干净的过滤器，由滤孔产生第55页/共68页TM压差最大允许压差:过滤器结构不受破坏的最大压差极限值第56页/共68页TMDarcys 定律K =透过性常数A =面积 p=压差 t =厚度式中Dp=Qt/KA 或 p Q/A DQ/A 称为“流量密度”或 FluxQ=(KA P)/t第57页/共68页TM滤芯压差计算 p=pc.Q.M/A pc=净压差Q=流量M=粘度（cp）A=面积（ft2,m2 或10“）第58页/共68页TM恒流与恒压过滤第59页/共68页TM过滤器寿命曲线压差和使用时间的关系曲线拐点 初始 P时间(t)恒定流速下的 P 过滤时颗粒被过滤器滤孔截留压差上升第60页/共68页TM过滤器寿命曲线流速和使用时间的关系曲线拐点 初始流速时间(t)恒定压力下的流速过滤时颗粒被过滤器滤孔截留，流速衰减第61页/共68页TM孔隙率第62页/共68页TM孔隙率过滤器中的开孔体积(孔隙率)4孔隙率增加将：0 降低流体线速度0 降低 P0 延长使用寿命滤孔纤维第63页/共68页TM孔隙率孔隙纤维82.0%18.0%第64页/共68页TM纤维直径对孔隙率和容污力的重要性纤维直径减小，孔隙率增加(假设孔径不变)第65页/共68页TM影响滤芯选型的因素第66页/共68页TM过滤目的流体类型精度温度压力流量化学相容性污染物类型及含量流体价格过滤器价格预过滤器其它？影响滤芯选型的因素影响滤芯选型的因素第67页/共68页Filtration.Separation.Solution.TM感谢您的观看。第68页/共68页
