过滤理论及基本概念培训

1、PALLFiltration.Separation.Solution.TM过滤理论过滤理论及及基本概念PALLFiltration.Separation.Solution.TM滤材滤材孔孔过滤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洁净流体(滤出液，下游滤出液，下游)污染流体污染流体(进料液，上游进料液，上游)PALLFiltration.Separation.Solution.TM1 微米微米 (um) 等于等于:4106 米米 103 毫米毫米43.910 -5 英寸英寸4又称又称 micron微米微米PALLFiltration.Separation.Solution.T

2、M定义定义过滤过滤 / 分离范围分离范围 颗粒尺寸颗粒尺寸 10-4 10-3 10-2 10-1 1.0 10 102 103 ( 微米微米) 平均分子量平均分子量 100 200 20,000 500,000 Cloth & Depth FiltersScreens & Strainers微滤微滤超滤超滤纳滤纳滤反渗透反渗透过滤工艺范围过滤工艺范围Red BloodCellsLatex EmulsionsOil EmulsionsPaint PigmentBacteriaSandHuman HairProtein / EnzymesCarbonBlackVirusAtomi

3、cRadii可溶盐类可溶盐类VOC抯抯, PCD, Susp. Oil金属离子金属离子膜膜类型类型普通污染物普通污染物的相对尺寸的相对尺寸滤布和深层过滤器滤布和深层过滤器筛网和滤网筛网和滤网微滤微滤超滤超滤纳滤纳滤反渗透反渗透过滤工艺范围过滤工艺范围红细胞红细胞乳胶乳胶油乳剂油乳剂油漆颜料油漆颜料细菌细菌沙粒沙粒人发人发蛋白蛋白 / 酶酶碳粒碳粒病毒病毒辐射原子辐射原子可溶盐类可溶盐类VOC抯抯, PCD, Susp. Oil金属离子金属离子膜膜类型类型普通污染物普通污染物的相对尺寸的相对尺寸PALLFiltration.Separation.Solution.TM过滤器的功能过滤器的功能过滤

4、器经常被认为是一种简单的网或筛子，过滤器经常被认为是一种简单的网或筛子， 过滤过滤 / 分离是在一个平面上进行的。分离是在一个平面上进行的。PALLFiltration.Separation.Solution.TM过滤器的功能过滤器的功能 实际上，颇尔生产的过滤器滤材具有深度。实际上，颇尔生产的过滤器滤材具有深度。 “弯曲通道弯曲通道”的结果对于污染物的去除起到了的结果对于污染物的去除起到了 辅助作用辅助作用 PALLFiltration.Separation.Solution.TM深度过滤介质深度过滤介质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。PALLFil

5、tration.Separation.Solution.TM过过 滤滤 机机 理理PALLFiltration.Separation.Solution.TM三种过滤机制三种过滤机制4直接拦截4惯性撞击4扩散拦截PALLFiltration.Separation.Solution.TM直接拦截直接拦截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PALLFiltration.Separation.Solution.TM直接拦截直接拦截颗粒大于孔径颗粒大于孔径PALLFiltration.Separation.Solution.TM直接

6、拦截直接拦截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PALLFiltration.Separation.Solution.TM直接拦截直接拦截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PALLFiltration.Separation.Solution.TM直接拦截直接拦截不规则形状的搭桥不规则形状的搭桥PALLFiltration.Separation.Solution.TM直接拦截直接拦截多个小颗粒的搭桥多个小颗粒的搭桥PALLFiltration.Separation.Solution.T

7、M惯性撞击惯性撞击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PALLFiltration.Separation.Solution.TM惯性撞击惯性撞击PALLFiltration.Separation.Solution.TM惯性撞击惯性撞击PALLFiltration.Separation.Solution.TM惯性撞击惯性撞击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.PALLFiltration.Separation.Solution.TM吸附吸附4

8、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拦截尺寸小于滤孔的颗粒 由于: PALLFiltration.Separation.Solution.TM吸附吸附表面作用表面作用 PALLFiltration.Separation.Solution.TM扩散拦截扩散拦截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PALLFiltration.Separation.Solution.TM扩散拦截扩散拦截气体分子作布朗运动气体分子作布朗运动PALLFiltrat

9、ion.Separation.Solution.TM扩散拦截扩散拦截分散在气体分子中的小颗粒分散在气体分子中的小颗粒 或雾滴受到撞击发生位移或雾滴受到撞击发生位移PALLFiltration.Separation.Solution.TM扩散拦截扩散拦截PALLFiltration.Separation.Solution.TM扩散拦截扩散拦截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PALLFiltration.Separation.Solution.TMZeta 正电势正电

10、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 PALLFiltration.Separation.Solution.TMZeta 正电势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带负电的 污染物污染物水溶液水溶液带正电的带正电的滤材滤材PALLFiltration.Separation.Solution.TM吸附吸附 / Zeta 电势电势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PALLFiltration.Separation.Sol

11、ution.TM小结小结过滤介质的过滤 / 分离效率由于直接拦截直接拦截惯性撞击惯性撞击扩散拦截扩散拦截的共同作用而增强 PALLFiltration.Separation.Solution.TM过滤机理及其效率过滤机理及其效率0.010.1110100颗粒直径颗粒直径 (um)5060708090100效率效率(%)0.3 直直 接接 拦拦 截截扩散拦截扩散拦截惯性撞击惯性撞击PALLFiltration.Separation.Solution.TM三、过滤精度三、过滤精度PALLFiltration.Separation.Solution.TM依据绝对精度或公称精度依据绝对精度或公称精度如

12、何确定过滤器的性能呢？PALLFiltration.Separation.Solution.TM公称精度 公称精度的定义：基于大于或等于给定尺公称精度的定义：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。乎没有好的详细说明，也无再现性。 noNon-fixed pore construction1. 有争议的微米精度有争议的微米精度2.由制造商自己指定由制造商自己指定3.去除重量百分比去除重量百分比4.可变的、不可再现的下游流体质量可变的、不可再

13、现的下游流体质量5.非固定孔结构非固定孔结构PALLFiltration.Separation.Solution.TM重量与数量One ” marble in a barrel.256 billion 2 m particles 12.6 mg/l PALLFiltration.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。PALLFiltration.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

14、苯乙烯球形颗粒PSLPALLFiltration.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PALLFiltration.Separation.Solution.TM绝对精度试验程序污染悬浮物压力罐污染悬浮物压力罐试验过滤器试验过滤器收集容器收集容器显微检测分析膜片显微检测分析膜片PALLFiltration.Separation.Solution.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1.4PALLFiltratio

15、n.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”PALLFiltration.Separation.Solution.TMF-2 试验装置示意图TestFilterFlowmeterPumpReservoirSlurryTest Element p Automatic Particle

16、Counters Clean-upFilterPALLFiltration.Separation.Solution.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。PALLFiltration.Separation.Solution.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 =下游大于直径下游大于直径 x 的微粒数的微粒数PALLFiltration.

17、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。PALLFiltration.Separation.Solution.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 值值 5000PALLFiltration.Separation.Solution.TMBeta 值值1,000,000Particles Xm下游微粒数下游微粒数x=2050,00095%x=7513,00098.

18、7%x=2005,00099.5%x=1000100099.9%x=500020099.98%x=2500,00050%效率效率PALLFiltration.Separation.Solution.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PALLFiltration.Separation.Solution.TM过滤面积与寿命过滤面积与寿命PALLFiltration.Separation.Solution.TM同样体积，打褶设计可以增加过滤面积近同样体积，打褶设计可以增加过滤面积近 513倍倍深层和打褶设计的对比深层和打褶设计的对比 D =

19、2 “ D = 2 ”1010A = 过滤面积过滤面积T = 过滤介质厚度过滤介质厚度 A = 0.6 ft2A2= 3-8ft2T1T2PALLFiltration.Separation.Solution.TM过滤面积过滤面积4增加过滤面积可以：0降低 P0延长使用寿命PALLFiltration.Separation.Solution.TM5 个孔堵塞5 个孔开放P = 1 psid 5 个孔堵塞15 个孔开放P = 1/3 psid 10 孔孔 20 孔孔 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使用寿命因此增加了三倍三倍过滤面积过滤

20、面积PALLFiltration.Separation.Solution.TM过滤面积过滤面积 通常过滤面积增大一倍，寿命延长到2-4倍PALLFiltration.Separation.Solution.TM七、压差与滤芯差压计算七、压差与滤芯差压计算PALLFiltration.Separation.Solution.TM压差压差定义定义 压差 过滤器使用时上游和 (压力降 P) 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PALLFiltration.Separation.Solution.TM压差压差P1. 由流体阻力产生由流体阻力产生.2. 对干净的过滤器

21、，由滤孔产生对干净的过滤器，由滤孔产生PALLFiltration.Separation.Solution.TM压差压差最大允许压差最大允许压差:过滤器结构不受破坏的最大压差极限值过滤器结构不受破坏的最大压差极限值PALLFiltration.Separation.Solution.TMDarcys 定律定律K =透过性常数透过性常数A =面积面积 p =压差压差 t =厚度厚度式中式中 p = Qt / KA 或或 p Q/A Q/A 称为称为“流量密度流量密度”或或 FluxQ = (KA P) / tPALLFiltration.Separation.Solution.TM滤芯压差计算 p = pc.Q.M / A pc = 净压差净压差Q = 流量流量M =粘度（粘度（cp）A=面积面积 （ft2, m2 或或10“）PALLFiltration.Separation.Solution.TM恒流与恒压过滤恒流与恒压过滤PALLFiltration.Separation.Solution.TM过滤器寿命曲线过滤器寿命曲线压差和使用时间