过滤理论及基本概念培训演示文稿

过滤理论及基本概念培训演示文稿当前第1页\共有67页\编于星期一\15点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)当前第2页\共有67页\编于星期一\15点1微米(um)等于:

10－6

米＝10－3

毫米3.9×10-5

英寸又称"micron"微米当前第3页\共有67页\编于星期一\15点定义过滤/分离范围

颗粒尺寸10-410-310-210-11.010102103(微米)

平均分子量10020020,000500,000

不溶有机物Cloth&DepthFiltersScreens&Strainers微滤超滤纳滤反渗透过滤工艺范围RedBloodCellsLatexEmulsionsOilEmulsionsPaintPigmentBacteriaSandHumanHairProtein/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当前第4页\共有67页\编于星期一\15点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。当前第5页\共有67页\编于星期一\15点过滤器的功能

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当前第6页\共有67页\编于星期一\15点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。当前第7页\共有67页\编于星期一\15点过滤机理当前第8页\共有67页\编于星期一\15点三种过滤机制直接拦截惯性撞击扩散拦截当前第9页\共有67页\编于星期一\15点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当前第10页\共有67页\编于星期一\15点直接拦截颗粒大于孔径当前第11页\共有67页\编于星期一\15点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当前第12页\共有67页\编于星期一\15点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当前第13页\共有67页\编于星期一\15点直接拦截不规则形状的搭桥当前第14页\共有67页\编于星期一\15点直接拦截多个小颗粒的搭桥当前第15页\共有67页\编于星期一\15点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当前第16页\共有67页\编于星期一\15点惯性撞击当前第17页\共有67页\编于星期一\15点惯性撞击当前第18页\共有67页\编于星期一\15点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.当前第19页\共有67页\编于星期一\15点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:当前第20页\共有67页\编于星期一\15点吸附表面作用当前第21页\共有67页\编于星期一\15点扩散拦截气体分子(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当前第22页\共有67页\编于星期一\15点扩散拦截气体分子作布朗运动当前第23页\共有67页\编于星期一\15点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当前第24页\共有67页\编于星期一\15点扩散拦截当前第25页\共有67页\编于星期一\15点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当前第26页\共有67页\编于星期一\15点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当前第27页\共有67页\编于星期一\15点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当前第28页\共有67页\编于星期一\15点吸附/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)蛋白分子当前第29页\共有67页\编于星期一\15点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当前第30页\共有67页\编于星期一\15点过滤机理及其效率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当前第31页\共有67页\编于星期一\15点三、过滤精度当前第32页\共有67页\编于星期一\15点依据绝对精度或公称精度如何确定过滤器的性能呢？当前第33页\共有67页\编于星期一\15点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 Non-fixedporeconstruction1. 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. 非固定孔结构当前第34页\共有67页\编于星期一\15点重量与数量One½”marbleinabarrel.256billion2µmparticles

»12.6mg/l»当前第35页\共有67页\编于星期一\15点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。当前第36页\共有67页\编于星期一\15点过滤精度挑战试验方法(1µm)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当前第37页\共有67页\编于星期一\15点过滤精度挑战试验方法(1µm)生物学挑战细菌支原体噬菌体热原当前第38页\共有67页\编于星期一\15点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当前第39页\共有67页\编于星期一\15点玻璃珠试验显微镜评估原理穿透试验过滤器的最大玻璃珠？用显微镜刻度评定最大玻璃珠尺寸1.4当前第40页\共有67页\编于星期一\15点什么是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“改进OSU-F-2试验”当前第41页\共有67页\编于星期一\15点F-2试验装置示意图Test

FilterFlowmeterPumpReservoirSlurryTestElementp

AutomaticParticleCountersClean-up

Filter当前第42页\共有67页\编于星期一\15点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。当前第43页\共有67页\编于星期一\15点结果表达由计数器读数计算“过滤比”或称“Beta比”，符号

上游大于直径x的微粒数x=下游大于直径x的微粒数当前第44页\共有67页\编于星期一\15点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。当前第45页\共有67页\编于星期一\15点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当前第46页\共有67页\编于星期一\15点Beta值1,000,000ParticlesXm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%效率当前第47页\共有67页\编于星期一\15点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当前第48页\共有67页\编于星期一\15点过滤面积与寿命当前第49页\共有67页\编于星期一\15点同样体积，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=过滤面积T=过滤介质厚度

A=0.6ft2A2=3-8ft2T1T2当前第50页\共有67页\编于星期一\15点过滤面积增加过滤面积可以：降低DP延长使用寿命当前第51页\共有67页\编于星期一\15点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当前第52页\共有67页\编于星期一\15点过滤面积通常过滤面积增大一倍，寿命延长到2-4倍当前第53页\共有67页\编于星期一\15点七、压差与滤芯差压计算当前第54页\共有67页\编于星期一\15点压差定义压差 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 的压差当前第55页\共有67页\编于星期一\15点压差DP1.由流体阻力产生...2.对干净的过滤器，由滤孔产生当前第56页\共有67页\编于星期一\15点压差最大允许压差:

过滤器结构不受破坏的最大压差极限值当前第57页\共有67页\编于星期一\15点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pQ/AQ/A称为“流量密度”或‘Flux’Q=(KAP)/t当前第58页\共有67页\编于