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1、Filtration Separation Solution TM 过滤理论 Filtration Separation Solution TM 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 10 6米 10 3毫米3 9 10 5英寸又称 micron 微米 Filtration Separation Solution TM 定义 过滤 分离范围 Filtration Separation Solution TM
2、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 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 Filtra
3、tion Separation 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 Filtrat
4、ion 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 Solution TM 惯
5、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 VanderWaals 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 Brownianmotion 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 Filtration Separation So
6、lution 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 Solution TM Zeta正电势 Zeta正电势是颗粒在水溶液中表面
7、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 Sepa
8、ration 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 noNon fixedporeconstruction 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
9、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 marbleinabarrel 256billion2 mparticles 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 Solution 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 So
10、lution 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 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
11、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 Filtration 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
12、 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 5 m到90 m 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 Filtration Separation Solution TM Beta值 1 000 000Particles X m 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 Fi
13、ltration 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5 13倍 深层和打褶设计的对比 D 2 D 2 10 10 A 0 6ft2 A2 3 8ft2 T 1 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 1psid 5个孔堵塞15个孔开放DP 1 3psid 10孔 20孔 举例 过滤面积倍
14、增的比较 15个孔堵塞后才能达到DP 1psid 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 Separation 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
15、 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 Darcy s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 AQ A称为 流量密度 或 Flux Q KA P 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 Fil
16、tration Separation Solution TM 过滤器寿命曲线 压差和使用时间的关系 曲线拐点 初始DP 时间 t 恒定流速下的DP 过滤时颗粒被过滤器滤孔截留压差上升 Filtration Separation Solution 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 Filtration Separation Solution TM 孔隙率 Filtration Separation Solution TM 孔隙率 过滤器中的开孔体积 孔隙率 孔隙率增加将 降低流体线速度降低DP延长使用寿命 Filtration Separation Solution TM 孔隙率 Filtration Separation Solution 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 Filtration Separation Solution TM 影响滤芯选型的因素 Filtration Separation Solution TM 过滤目的流体类型精度
