过滤理论及基本概念培训概要

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1、Filtration.Separation.Solution.TM,过滤理论 及基本概念,Filtration.Separation.Solution.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,Filtration.Separation.Solution.TM,1 微米 (um) 等于: 106 米 103 毫米 3.910 -5 英寸 又称 “micron“,微米,Filtration.Separation.Solution.TM,定义,过滤 / 分离范围,Filtration.Separation.Solution.TM,过滤器的功能,过滤器经常被认为是一种简单的

2、网或筛子， 过滤 / 分离是在一个平面上进行的。,Filtration.Separation.Solution.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,Filtration.Separation.Solution.TM,深度过滤介质,颗粒可以在表面被捕集，,也可以在介质层内被捕集， 因此，提高了容污能力。,Filtration.Separation.Solution.TM,过 滤 机 理,Filtration.Separation.Solution.TM,三种过滤机制,直接拦截 惯性撞击 扩散拦截,Filtration.S

3、eparation.Solution.TM,直接拦截,液体中的基本过滤机制 本质是一种筛分效应，机械拦截颗粒 例如：一种简单的筛网可以拦截尺寸 大于其孔径的颗粒,Filtration.Separation.Solution.TM,直接拦截,颗粒大于孔径,Filtration.Separation.Solution.TM,直接拦截,当颗粒大于流道孔径时即被该结构去除 容污能力可以用弯曲结构提高 筛网无此作用,Filtration.Separation.Solution.TM,直接拦截,通过搭桥作用，尺寸小于滤孔的颗粒也可被拦截 不规则形状的颗粒 / 方向性 多个颗粒同时撞击到同一个滤孔,Filt

4、ration.Separation.Solution.TM,直接拦截,不规则形状的搭桥,Filtration.Separation.Solution.TM,直接拦截,多个小颗粒的搭桥,Filtration.Separation.Solution.TM,惯性撞击,尺寸小于滤材孔径的颗粒的辅助拦截方式 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 颗粒离开流体主流而撞击到滤材上,Filtration.Separation.Solution.TM,惯性撞击,Filtration.Separation.Solution.TM,惯性撞击,Filtration.Separation.Solutio

5、n.TM,惯性撞击,颗粒被机械拦截或被吸附拦截 在气体中比在液体中更有效. 对大于 0.5 - 1.0 微米的颗粒很有效.,Filtration.Separation.Solution.TM,吸附,表面相互作用 不同电荷 范德华力(Van der Waals),拦截尺寸小于滤孔的颗粒,由于:,Filtration.Separation.Solution.TM,吸附,表面作用,Filtration.Separation.Solution.TM,扩散拦截,气体分子 (作随机运动) 碰撞小颗粒或雾滴 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 仅在气体中有效

6、,Filtration.Separation.Solution.TM,扩散拦截,气体分子作布朗运动,Filtration.Separation.Solution.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,Filtration.Separation.Solution.TM,扩散拦截,Filtration.Separation.Solution.TM,扩散拦截,气体过滤器能够去除尺寸远小于其液体精度 的污染物 对细小颗粒 (0.1 - 0.3微米)非常有效 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,Filtration.Separation.Solu

7、tion.TM,Zeta 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,Filtration.Separation.Solution.TM,Zeta 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,Filtration.Separation.Solution.TM,吸附 / Zeta 电势,细菌 支原体 病毒 酵母,大多数需过滤的颗粒都带负电，例如：,硅颗粒 细菌内毒素 (热源) 蛋白分子,Filtration.Separation.Solution.TM,小

8、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,Filtration.Separation.Solution.TM,过滤机理及其效率,Filtration.Separation.Solution.TM,三、过滤精度,Filtration.Separation.Solution.TM,依据绝对精度或公称精度,如何确定过滤器的性能呢？,Filtration.Separation.Solution.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。,no N

9、on-fixed pore construction,1. 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,Filtration.Separation.Solution.TM,重量与数量,One ” marble in a barrel.,256 billion 2 m particles,Filtration.Separation.Solution.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。,Filtration.Separation.Solutio

10、n.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,Filtration.Separation.Solution.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,Filtration.Separation.Solution.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,Filtration.Separation.Solution.TM,玻璃珠试验显微镜评估原理,1.4,Filtration.Separation.Solution.TM,什么是F-

11、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 Oklahoma 州立大学开发并称之为“OSU试验”。,F-2 试验现在也称之为“改进 OSU-F-2 试验”,Filtration.Separation.Solution.TM,F-2 试验装置示意图,Filtration.Separation.Solution.TM,F-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。,Filt

12、ration.Separation.Solution.TM,结果表达,由计数器读数计算“过滤比” 或称 “Beta 比”，符号 ,x =,下游大于直径 x 的微粒数,Filtration.Separation.Solution.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。,Filtration.Separation.Solution.TM,Pall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,Filtrati

13、on.Separation.Solution.TM,Beta 值,1,000,000 Particles Xm,效率,Filtration.Separation.Solution.TM,Beta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,Filtration.Separation.Solution.TM,过滤面积与寿命,Filtration.Separation.Solution.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 ”,10“,10“,A = 0.6 ft2,A2= 3-8ft2,T,1,

14、T,2,Filtration.Separation.Solution.TM,过滤面积,增加过滤面积可以： 降低 DP 延长使用寿命,Filtration.Separation.Solution.TM,5 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 DP = 1 psid， 使用寿命因此增加了三倍,过滤面积,Filtration.Separation.Solution.TM,过滤面积,通常过滤面积增大一倍，寿命延长到2-4倍,Filtration.Separat

15、ion.Solution.TM,七、压差与滤芯差压计算,Filtration.Separation.Solution.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,Filtration.Separation.Solution.TM,压差,1. 由流体阻力产生. 2. 对干净的过滤器，由滤孔产生,Filtration.Separation.Solution.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,Filtration.Separation.Solution.TM,Darcys 定律,K = 透过性常数 A = 面积 p = 压差 t = 厚度 式中 p = Qt / KA 或 p Q/A Q/A 称为“流量密度”或 Flux,Q = (KAP) / t,Filtration.Separation.Solution.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“）,Filtration.Separation.Solution.TM,恒流与恒压过滤,Filtration.Sep