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1、Filtration.Separation.Solution.TM,過濾理論,Filtration.Separation.Solution.TM,基本概念,Filtration.Separation.Solution.TM,,濾材,孔,,過濾 利用有孔介質從流體(液體或氣體)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 又稱 micron,微米,Filtration.Separation.Solution.TM,定義,過濾 / 分離范圍,Filtration.Separation.
2、Solution.TM,過濾器的功能,過濾器經常被認為是一種簡單的網或篩子， 過濾 / 分離是在一個平面上進行的。,Filtration.Separation.Solution.TM,過濾器的功能,實際上，頗爾生產的過濾器濾材具有深度。 “彎曲通道”的結果對于污染物的去除起到了 輔助作用,Filtration.Separation.Solution.TM,深度過濾介質,顆?？梢栽诒砻姹徊都?，,也可以在介質層內被捕集， 因此，提高了容污能力。,Filtration.Separation.Solution.TM,過 濾 機 理,Filtration.Separation.Solution.TM
3、,三種過濾機制,,直接攔截 慣性撞擊 擴散攔截,Filtration.Separation.Solution.TM,直接攔截,,液體中的基本過濾機制 本質是一種篩分效應，機械攔截顆粒 例如：一種簡單的篩網可以攔截尺寸 大于其孔徑的顆粒,Filtration.Separation.Solution.TM,直接攔截,,顆粒大于孔徑,,,Filtration.Separation.Solution.TM,直接攔截,當顆粒大于流道孔徑時即被該結構去除 容污能力可以用彎曲結構提高 篩網無此作用,Filtration.Separation.Solution.TM,直接攔截,,通過搭橋作用，
4、尺寸小于濾孔的顆粒也可被攔截 不規(guī)則形狀的顆粒 / 方向性 多個顆粒同時撞擊到同一個濾孔,Filtration.Separation.Solution.TM,直接攔截,,不規(guī)則形狀的搭橋,,,Filtration.Separation.Solution.TM,直接攔截,,多個小顆粒的搭橋,Filtration.Separation.Solution.TM,慣性撞擊,尺寸小于濾材孔徑的顆粒的輔助攔截方式 流體攜帶的顆粒由于質量和線速度而具有直線 運動的慣性 顆粒離開流體主流而撞擊到濾材上,Filtration.Separation.Solution.TM,慣性撞擊,,,,Filtration.S
5、eparation.Solution.TM,慣性撞擊,Filtration.Separation.Solution.TM,慣性撞擊,顆粒被機械攔截或被吸附攔截 在氣體中比在液體中更有效. 對大于 0.5 - 1.0 微米的顆粒很有效.,Filtration.Separation.Solution.TM,吸附,表面相互作用 不同電荷 范德華力(Van der Waals),攔截尺寸小于濾孔的顆粒,由于:,Filtration.Separation.Solution.TM,,,,,,,,,,,,,,,,,吸附,表面作用,Filtration.Separation.Solution.TM,擴散攔截,
6、氣體分子 (作隨機運動) 碰撞小顆?；蜢F滴 布朗運動(Brownian motion)碰撞的結果， 增加了顆粒碰撞過濾介質的機會 僅在氣體中有效,Filtration.Separation.Solution.TM,擴散攔截,氣體分子作布朗運動,Filtration.Separation.Solution.TM,擴散攔截,分散在氣體分子中的小顆粒 或霧滴受到撞擊發(fā)生位移,Filtration.Separation.Solution.TM,擴散攔截,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,Filtration
7、.Separation.Solution.TM,擴散攔截,氣體過濾器能夠去除尺寸遠小于其液體精度 的污染物 對細小顆粒 (0.1 - 0.3微米)非常有效 如果一個氣體過濾器在濕潤環(huán)境中運行， 它的去除能力即變?yōu)橐后w精度,Filtration.Separation.Solution.TM,Zeta 正電勢,Zeta 正電勢是顆粒在水溶液中 表面產生的 動電學吸引力 (電荷) 帶電的顆粒將被帶相反電荷的濾材表面吸引并由于這些力而被牢固阻截,Filtration.Separation.Solution.TM,Zeta 正電勢,顆粒接觸到濾材表面由于吸引力而被阻截,帶負電的 污染物,水溶
8、液,帶正電的 濾材,,,,Filtration.Separation.Solution.TM,吸附 / Zeta 電勢,細菌 支原體 病毒 酵母,大多數需過濾的顆粒都帶負電，例如：,硅顆粒 細菌內毒素 (熱源) 蛋白分子,Filtration.Separation.Solution.TM,小結,過濾介質的過濾 / 分離效率由于 直接攔截 慣性撞擊 擴散攔截 的共同作用而增強,Filtration.Separation.Solution.TM,過濾機理及其效率,Filtration.Separation.Solution.TM,三、過濾精度,Filtration.Separation.Solut
9、ion.TM,依據絕對精度或公稱精度,如何確定過濾器的性能呢？,Filtration.Separation.Solution.TM,公稱精度,公稱精度的定義：基于大于或等于給定尺寸所有顆粒的某一重量去除百分數，由過濾器廠商指定的有爭議的微米數值。它幾乎沒有好的詳細說明，也無再現性。,noNon-fixed pore construction,1. 有爭議的微米精度 2.由制造商自己指定 3.去除重量百分比 4.可變的、不可再現的下游流體質量 5.非固定孔結構,Filtration.Separation.Solution.TM,重量與數量,One ” marble in a barrel.,25
10、6 billion 2 m particles,Filtration.Separation.Solution.TM,絕對精度,定義 在指定試驗條件下能夠通過過濾器的最大剛性球形顆粒的直徑。 它是過濾器元件中最大開孔的標志。,Filtration.Separation.Solution.TM,過濾精度挑戰(zhàn)試驗方法( 1 m),微粒挑戰(zhàn) 玻璃珠 中等硅土試驗粉塵 粗硅土試驗粉塵 乳膠球形顆粒 聚苯乙烯球形顆粒PSL,Filtration.Separation.Solution.TM,過濾精度挑戰(zhàn)試驗方法( 1 m),生物學挑戰(zhàn) 細菌 支原體 噬菌體 熱原,Filtration.Separation
11、.Solution.TM,絕對精度試驗程序,污染懸浮物壓力罐,試驗過濾器,收集容器,顯微檢測分析膜片,,,,,Filtration.Separation.Solution.TM,玻璃珠試驗顯微鏡評估原理,1.4,Filtration.Separation.Solution.TM,什么是F-2試驗?,采用“單次通過” 方式I評價水相應用過濾器的一種快速半自動方法 基于評價液壓過濾器的“多次通過”方式試驗系統(tǒng),. . . 最初由 Oklahoma 州立大學開發(fā)并稱之為“OSU試驗”。,F-2 試驗現在也稱之為“改進 OSU-F-2 試驗”,Filtration.Separation.Solutio
12、n.TM,F-2 試驗裝置示意圖,Filtration.Separation.Solution.TM,F-2 試驗優(yōu)點,所用 SAE（美國汽車工程師學會）中等試驗粉尖 對實際污染物具有很好的代表性。 污物載荷更符合實際。 挑戰(zhàn)能進行至過濾器堵塞。 對整個過濾器性能可得到更多信息。,Filtration.Separation.Solution.TM,結果表達,由計數器讀數計算“過濾比” 或稱 “Beta 比”，符號 ,,x =,,,下游大于直徑 x 的微粒數,Filtration.Separation.Solution.TM,取得數據,兩臺自動計數器，上、下游各一臺。 每臺都能測量六擋或更多擋直
13、徑微粒數。 對廣范圍微粒尺寸，例如0.5m到90m，在上游和下游可以使用兩臺計數器。,Filtration.Separation.Solution.TM,Pall絕對精度由F-2試驗確定,經F-2試驗評定的Pall過濾器給定“絕對精度”。 對這類過濾器， Beta 值 5000,Filtration.Separation.Solution.TM,Beta 值,1,000,000 Particles Xm,效率,Filtration.Separation.Solution.TM,Beta標定過濾器的特征,截留微粒尺寸清楚 流體質量能夠再現 固定孔結構 公認的精度標準,Filtration.Sep
14、aration.Solution.TM,過濾面積與壽命,Filtration.Separation.Solution.TM,同樣體積，打褶設計可以增加過濾面積近 513倍,深層和打褶設計的對比,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,D = 2 “,D = 2 ”,,,,,,,10,10,A = 0.6 ft2,A2= 3-8ft2,,T,1,,T,2,Filtration.Separation.Solution.TM,過濾面積,增加過濾面積可以： 降低 DP 延長使用壽命,Filtration.Separation.Solution.TM,5 個孔堵塞 5
15、 個孔開放 DP = 1 psid,,5 個孔堵塞 15 個孔開放 DP = 1/3 psid,,,,10 孔,,,20 孔,舉例: 過濾面積倍增的比較,15個孔堵塞后才能 達到 DP = 1 psid， 使用壽命因此增加了三倍,過濾面積,Filtration.Separation.Solution.TM,過濾面積,通常過濾面積增大一倍，壽命延長到2-4倍,Filtration.Separation.Solution.TM,七、壓差與濾芯差壓計算,Filtration.Separation.Solution.TM,壓差,定義 壓差 過濾器使用時上游和 (壓力降 DP) 下游之間的壓力差
16、 凈壓差 過濾器開始使用未捕 集任何污染物之前時 的壓差,Filtration.Separation.Solution.TM,壓差,1. 由流體阻力產生... 2. 對干凈的過濾器，由濾孔產生,Filtration.Separation.Solution.TM,壓差,最大允許壓差: 過濾器結構不受破壞的最大壓差極限值,Filtration.Separation.Solution.TM,Darcys 定律,K =透過性常數 A =面積 p =壓差 t =厚度 式中 p = Qt / KA 或 p Q/A Q/A 稱為“流量密度”或 Flux,Q = (KAP) / t,Filtra
17、tion.Separation.Solution.TM,濾芯壓差計算,p = pc.Q.M / A pc = 凈壓差 Q = 流量 M=粘度（cp） A=面積 （ft2, m2 或10“）,Filtration.Separation.Solution.TM,恒流與恒壓過濾,Filtration.Separation.Solution.TM,過濾器壽命曲線,壓差和使用時間的關系,曲線拐點,初始 DP,時間(t),恒定流速 下的 DP,過濾時顆粒被過濾器濾孔截留壓差上升,Filtration.Separation.Solution.TM,過濾器壽命曲線,流速和使用時間的關系,曲線拐點,初始 流速,
18、時間(t),恒定壓力 下的流速,過濾時顆粒被過濾器濾孔截留，流速衰減,,,,Filtration.Separation.Solution.TM,孔隙率,Filtration.Separation.Solution.TM,孔隙率,過濾器中的開孔體積 (孔隙率) 孔隙率增加將： 降低流體線速度 降低 DP 延長使用壽命,Filtration.Separation.Solution.TM,孔隙率,Filtration.Separation.Solution.TM,纖維直徑對孔隙率和容污力的重要性,纖維直徑減小，孔隙率增加 (假設孔徑不變),Filtration.Separation.Solution.TM,影響濾芯選型的因素,Filtration.Separation.Solution.TM,過濾目的 流體類型 精度 溫度 壓力 流量,化學相容性 污染物類型及含量 流體價格 過濾器價格 預過濾器 其它？？？,影響濾芯選型的因素,Filtration.Separation.Solution.TM,請?zhí)釂枺?
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