過濾理論及基本概念培訓演示文稿

過濾理論及基本概念培訓演示文稿當前第1頁\共有68頁\編于星期三\11點Filtration.Separation.Solution.TM過濾理論

及基本概念當前第2頁\共有68頁\編于星期三\11點Filtration.Separation.Solution.TM濾材孔過濾利用有孔介質(zhì)從流體(液體或氣體)中除去污染物潔凈流體(濾出液，下游)污染流體(進料液，上游)當前第3頁\共有68頁\編于星期三\11點Filtration.Separation.Solution.TM1微米(um)等于:

10－6

米＝10－3

毫米3.9×10-5

英寸又稱"micron"微米當前第4頁\共有68頁\編于星期三\11點Filtration.Separation.Solution.TM定義過濾/分離范圍

顆粒尺寸10-410-310-210-11.010102103(微米)

平均分子量10020020,000500,000

不溶有機物Cloth&DepthFiltersScreens&Strainers微濾超濾納濾反滲透過濾工藝范圍RedBloodCellsLatexEmulsionsOilEmulsionsPaintPigmentBacteriaSandHumanHairProtein/EnzymesCarbonBlackVirusAtomicRadii可溶鹽類VOC抯,PCD,Susp.Oil金屬離子膜類型普通污染物的相對尺寸不溶有機物濾布和深層過濾器篩網(wǎng)和濾網(wǎng)微濾超濾納濾反滲透過濾工藝范圍紅細胞乳膠油乳劑油漆顏料細菌沙粒人發(fā)蛋白/酶碳粒病毒輻射原子可溶鹽類VOC抯,PCD,Susp.Oil金屬離子膜類型普通污染物的相對尺寸當前第5頁\共有68頁\編于星期三\11點Filtration.Separation.Solution.TM過濾器的功能過濾器經(jīng)常被認為是一種簡單的網(wǎng)或篩子，過濾/分離是在一個平面上進行的。當前第6頁\共有68頁\編于星期三\11點Filtration.Separation.Solution.TM過濾器的功能

實際上，頗爾生產(chǎn)的過濾器濾材具有深度?！皬澢ǖ馈钡慕Y(jié)果對于污染物的去除起到了輔助作用當前第7頁\共有68頁\編于星期三\11點Filtration.Separation.Solution.TM深度過濾介質(zhì)顆?？梢栽诒砻姹徊都部梢栽诮橘|(zhì)層內(nèi)被捕集，因此，提高了容污能力。當前第8頁\共有68頁\編于星期三\11點Filtration.Separation.Solution.TM過濾機理當前第9頁\共有68頁\編于星期三\11點Filtration.Separation.Solution.TM三種過濾機制直接攔截慣性撞擊擴散攔截當前第10頁\共有68頁\編于星期三\11點Filtration.Separation.Solution.TM直接攔截液體中的基本過濾機制本質(zhì)是一種篩分效應，機械攔截顆粒例如：一種簡單的篩網(wǎng)可以攔截尺寸大于其孔徑的顆粒當前第11頁\共有68頁\編于星期三\11點Filtration.Separation.Solution.TM直接攔截顆粒大于孔徑當前第12頁\共有68頁\編于星期三\11點Filtration.Separation.Solution.TM直接攔截當顆粒大于流道孔徑時即被該結(jié)構(gòu)去除容污能力可以用彎曲結(jié)構(gòu)提高篩網(wǎng)無此作用當前第13頁\共有68頁\編于星期三\11點Filtration.Separation.Solution.TM直接攔截通過搭橋作用，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當前第14頁\共有68頁\編于星期三\11點Filtration.Separation.Solution.TM直接攔截不規(guī)則形狀的搭橋當前第15頁\共有68頁\編于星期三\11點Filtration.Separation.Solution.TM直接攔截多個小顆粒的搭橋當前第16頁\共有68頁\編于星期三\11點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(zhì)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當前第17頁\共有68頁\編于星期三\11點Filtration.Separation.Solution.TM慣性撞擊當前第18頁\共有68頁\編于星期三\11點Filtration.Separation.Solution.TM慣性撞擊當前第19頁\共有68頁\編于星期三\11點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.當前第20頁\共有68頁\編于星期三\11點Filtration.Separation.Solution.TM吸附表面相互作用不同電荷范德華力(VanderWaals)攔截尺寸小于濾孔的顆粒由于:當前第21頁\共有68頁\編于星期三\11點Filtration.Separation.Solution.TM吸附表面作用當前第22頁\共有68頁\編于星期三\11點Filtration.Separation.Solution.TM擴散攔截氣體分子(作隨機運動)碰撞小顆?；蜢F滴布朗運動(Brownianmotion)碰撞的結(jié)果，增加了顆粒碰撞過濾介質(zhì)的機會僅在氣體中有效當前第23頁\共有68頁\編于星期三\11點Filtration.Separation.Solution.TM擴散攔截氣體分子作布朗運動當前第24頁\共有68頁\編于星期三\11點Filtration.Separation.Solution.TM擴散攔截分散在氣體分子中的小顆?；蜢F滴受到撞擊發(fā)生位移當前第25頁\共有68頁\編于星期三\11點Filtration.Separation.Solution.TM擴散攔截當前第26頁\共有68頁\編于星期三\11點Filtration.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精度當前第27頁\共有68頁\編于星期三\11點Filtration.Separation.Solution.TMZeta正電勢Zeta正電勢是顆粒在水溶液中表面產(chǎn)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當前第28頁\共有68頁\編于星期三\11點Filtration.Separation.Solution.TMZeta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液帶正電的濾材當前第29頁\共有68頁\編于星期三\11點Filtration.Separation.Solution.TM吸附/Zeta電勢細菌支原體病毒酵母大多數(shù)需過濾的顆粒都帶負電，例如：硅顆粒細菌內(nèi)毒素(熱源)蛋白分子當前第30頁\共有68頁\編于星期三\11點Filtration.Separation.Solution.TM小結(jié)過濾介質(zhì)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當前第31頁\共有68頁\編于星期三\11點Filtration.Separation.Solution.TM過濾機理及其效率0.010.1110100顆粒直徑(um)5060708090100效率(%)0.3

直接攔截擴散攔截慣性撞擊當前第32頁\共有68頁\編于星期三\11點Filtration.Separation.Solution.TM三、過濾精度當前第33頁\共有68頁\編于星期三\11點Filtration.Separation.Solution.TM依據(jù)絕對精度或公稱精度如何確定過濾器的性能呢？當前第34頁\共有68頁\編于星期三\11點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(shù)，由過濾器廠商指定的有爭議的微米數(shù)值。它幾乎沒有好的詳細說明，也無再現(xiàn)性。 no Non-fixedporeconstruction1. 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(xiàn)的下游流體質(zhì)量5. 非固定孔結(jié)構(gòu)當前第35頁\共有68頁\編于星期三\11點Filtration.Separation.Solution.TM重量與數(shù)量One?”marbleinabarrel.256billion2μmparticles

?12.6mg/l?當前第36頁\共有68頁\編于星期三\11點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。當前第37頁\共有68頁\編于星期三\11點Filtration.Separation.Solution.TM過濾精度挑戰(zhàn)試驗方法(1μm)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當前第38頁\共有68頁\編于星期三\11點Filtration.Separation.Solution.TM過濾精度挑戰(zhàn)試驗方法(1μm)生物學挑戰(zhàn)細菌支原體噬菌體熱原當前第39頁\共有68頁\編于星期三\11點Filtration.Separation.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當前第40頁\共有68頁\編于星期三\11點Filtration.Separation.Solution.TM玻璃珠試驗顯微鏡評估原理穿透試驗過濾器的最大玻璃珠？用顯微鏡刻度評定最大玻璃珠尺寸1.4當前第41頁\共有68頁\編于星期三\11點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(xiàn)在也稱之為“改進OSU-F-2試驗”當前第42頁\共有68頁\編于星期三\11點Filtration.Separation.Solution.TMF-2試驗裝置示意圖Test

FilterFlowmeterPumpReservoirSlurryTestElementp

AutomaticParticleCountersClean-up

Filter當前第43頁\共有68頁\編于星期三\11點Filtration.Separation.Solution.TMF-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。當前第44頁\共有68頁\編于星期三\11點Filtration.Separation.Solution.TM結(jié)果表達由計數(shù)器讀數(shù)計算“過濾比”或稱“Beta比”，符號

上游大于直徑x的微粒數(shù)x=下游大于直徑x的微粒數(shù)當前第45頁\共有68頁\編于星期三\11點Filtration.Separation.Solution.TM取得數(shù)據(jù)兩臺自動計數(shù)器，上、下游各一臺。每臺都能測量六擋或更多擋直徑微粒數(shù)。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(shù)器。當前第46頁\共有68頁\編于星期三\11點Filtration.Separation.Solution.TMPall絕對精度由F-2試驗確定經(jīng)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當前第47頁\共有68頁\編于星期三\11點Filtration.Separation.Solution.TMBeta值1,000,000ParticlesXm下游微粒數(shù)x=2050,00095%x=7513,00098.7%x=2005,00099.5%x=1000100099.9%x=500020099.98%x=2500,00050%效率當前第48頁\共有68頁\編于星期三\11點Filtration.Separation.Solution.TMBeta標定過濾器的特征截留微粒尺寸清楚流體質(zhì)量能夠再現(xiàn)固定孔結(jié)構(gòu)公認的精度標準當前第49頁\共有68頁\編于星期三\11點Filtration.Separation.Solution.TM過濾面積與壽命當前第50頁\共有68頁\編于星期三\11點Filtration.Separation.Solution.TM同樣體積，打褶設計可以增加過濾面積近5－13倍深層和打褶設計的對比D=2“D=2”10"10"A=過濾面積T=過濾介質(zhì)厚度

A=0.6ft2A2=3-8ft2T1T2當前第51頁\共有68頁\編于星期三\11點Filtration.Separation.Solution.TM過濾面積增加過濾面積可以：降低DP延長使用壽命當前第52頁\共有68頁\編于星期三\11點Filtration.Separation.Solution.TM5個孔堵塞5個孔開放DP=1psid

5個孔堵塞15個孔開放DP=1/3psid

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=1psid，使用壽命因此增加了三倍過濾面積當前第53頁\共有68頁\編于星期三\11點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倍當前第54頁\共有68頁\編于星期三\11點Filtration.Separation.Solution.TM七、壓差與濾芯差壓計算當前第55頁\共有68頁\編于星期三\11點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

凈壓差 過濾器開始使用未捕 集任何污染物之前時 的壓差當前第56頁\共有68頁\編于星期三\11點Filtration.Separation.Solution.TM壓差DP1.由流體阻力產(chǎn)生...2.對干凈的過濾器，由濾孔產(chǎn)生當前第57頁\共有68頁\編于星期三\11點Filtration.Separation.Solution.TM壓差最大允許壓差:

過濾器結(jié)構(gòu)不受破壞的最大壓差極限值當前第58頁\共有68頁\編于星期三\11點Filtration.Separation.Solution.TMDarcy’s定律K = 透過性常數(shù)A = 面積p = 壓差

t = 厚度式中p =Qt/KA或pQ/AQ/A稱為“流量密度”或‘Flux’Q=(KAP)/t當前第59頁\共有68頁\編于星期三\11點Filtration.Separation.Solution.TM濾芯壓差計算p=pc.Q.M/A p