過濾基礎(chǔ)知識

1、1HL Filter過濾原理及基本概念過濾原理及基本概念2HL Filter過濾定義 利用多孔介質(zhì)，從流體中去除不需要的雜質(zhì)。 流體：氣態(tài)或液態(tài) 濾后清潔流體濾后清潔流體含雜質(zhì)流體含雜質(zhì)流體過過濾濾介介質(zhì)質(zhì)3HL Filter過濾定義（固/液分離） 將固體液體混合物直接通過“過濾介質(zhì)”（如篩、紙、編織濾布、膜等）將固液兩分離，液相或流動(dòng)的濾液通過過濾介質(zhì)，而固體顆粒被截留。它不是被截留在過濾介質(zhì)表面就是在過濾介質(zhì)里面。斯瓦洛夫斯基4HL Filter日常生活中的過濾5HL Filter常見雜質(zhì)顆粒大小0.3m酵母菌酵母菌假單胞菌假單胞菌霧濁霧濁頭發(fā)頭發(fā)(75 - 100m)硅藻土硅藻土(10

2、m)0.01-0.1 m1-5 m可見顆?？梢婎w粒4040m6HL Filter過濾分離范圍 顆粒尺寸顆粒尺寸 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 濾布濾布篩網(wǎng)和濾網(wǎng)篩網(wǎng)和濾網(wǎng)微濾微濾超濾超濾納濾納濾反滲透反滲透過濾工藝范圍過濾工藝范圍紅細(xì)胞紅細(xì)胞乳膠乳膠油乳劑油乳劑油漆顏料油漆顏料細(xì)菌細(xì)菌沙粒沙粒人發(fā)人發(fā)蛋白蛋白 / 酶酶碳粒碳粒病毒病毒輻射原子輻射原子可溶鹽類可溶鹽類VOC抯抯, PCD, Susp. Oil金屬離子金屬離子膜膜類型類型普通污染物普通污染物的相對尺寸的相對尺

3、寸7HL Filter過濾基本原理 直接攔截 慣性攔截 擴(kuò)散攔截 吸附攔截8HL Filter直接攔截直接攔截9HL Filter慣性攔截慣性攔截10HL Filter擴(kuò)散攔截?cái)U(kuò)散攔截11HL Filter吸附攔截靜電吸附靜電吸附范德華力范德華力表面作用表面作用12HL Filter過濾精度定義過濾精度定義 過濾領(lǐng)域應(yīng)用到兩種過濾精度 公稱精度：過濾廠家“隨意”定義 絕對精度：嚴(yán)格意義講，絕對過濾精度是只出口沒有宣稱的顆粒雜質(zhì)釋放，即過濾效率為100%，實(shí)際上，每個(gè)過濾廠家根據(jù)自己實(shí)際情況定義絕對精度 對于過濾精度沒有統(tǒng)一的定義13HL Filter過濾精度（孔徑）過濾精度（孔徑） 公稱精度公

4、稱精度：生產(chǎn)企業(yè)對外宣稱的濾芯精度。 絕對精度絕對精度：對一定粒徑的顆粒，理論上濾芯可以達(dá)到全部去除，這個(gè)粒徑就是濾芯的絕對精度。（在過濾行業(yè)中，一般約定99%的去除效率） 沒有統(tǒng)一的孔徑分布沒有統(tǒng)一的孔徑分布 沒有行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)沒有行業(yè)標(biāo)準(zhǔn) 14HL Filter過濾效率過濾效率15HL Filter過濾效率值表征 Beta RatioOklahoma State大學(xué)于70年代提出Beta Ratio可以定義為過濾器去除大于粒徑大于X的顆粒的能力() = 進(jìn)口粒徑大于X的顆粒個(gè)數(shù) 出口粒徑大于X的顆粒個(gè)數(shù) 16HL Filter顆粒去除效率與Beta值對比上游進(jìn)口雜質(zhì) 數(shù)量（個(gè)/ml）下游出口雜質(zhì)

5、 數(shù)量（個(gè)/ml）去除效率 (%)Beta 值100005000502100991005099.52001099.91000599.95200017HL Filter孔徑等級 孔徑孔徑 典型應(yīng)用典型應(yīng)用 0.2/0.22 m除菌過濾 0.45 m減少生物負(fù)荷 0.65 m截留真菌 0.8 m 精濾 1.2 m 拋光過濾 3.0 m 去除顆粒18HL Filter雜質(zhì)特征 雜質(zhì)特征對濾芯性能影響明顯 雜質(zhì)特征:a.尺寸大小 ?b.外形 - 規(guī)則 / 不規(guī)則?c.形態(tài) - 剛性 / 可變形?d.穩(wěn)定性 - 剪切敏感?GelParticles.難去除難去除19HL Filter可變形雜質(zhì)過濾介質(zhì)過濾

6、介質(zhì)Back壓差逐漸上升20HL Filter濾芯材質(zhì)和結(jié)構(gòu)濾芯材質(zhì)和結(jié)構(gòu)21HL Filter過濾介質(zhì)材質(zhì) 高分子材料 Media: Nylon, Cellulose, Polyvinylidene Difluoride (PVDF), Polytetrafluoroethylene (PTFE), Polyethylene (PE), Polypropylene (PP), Polysulfone (PSf), Polyether Sulfone (PES), Metal, Ceramic 金屬材料 不銹鋼 304 316 無機(jī)材料 陶瓷22HL Filter濾芯結(jié)構(gòu) 表面過濾 vs. 深

7、層過濾 剛性 vs. 非剛性 非均一孔徑 vs. 均一孔徑23HL Filter深層濾芯Vs表面濾芯深層濾芯深層濾芯1.高容污能力高容污能力2.用于渾濁或高含污溶液用于渾濁或高含污溶液3.常做為上游預(yù)過濾器常做為上游預(yù)過濾器4.很少定義絕對過濾精度很少定義絕對過濾精度表面濾芯表面濾芯1.低容污能力低容污能力2.用于澄清或預(yù)過濾后的溶液用于澄清或預(yù)過濾后的溶液3.常做為下游終端過濾器常做為下游終端過濾器4.常定義為絕對過濾精度常定義為絕對過濾精度24HL Filter示意圖 表面過濾 深層過濾25HL Filter剛性 vs. 非剛性 剛性Rigid當(dāng)壓差變化時(shí)，過濾介質(zhì)孔徑保持穩(wěn)定通過孔徑截留

8、雜質(zhì) 非剛性Non-Rigid當(dāng)壓力變化時(shí)，孔徑會發(fā)生變化被攔截的雜質(zhì)有可能卸載過濾介質(zhì)塌陷變形，導(dǎo)致旁漏26HL Filter非剛性易發(fā)生雜質(zhì)卸載Filter media27HL Filter非均一孔徑 vs. 均一孔徑 非均一孔徑上游孔徑更加開放下游孔徑更加致密雜質(zhì)被攔截在過濾介質(zhì)中澄清過濾 均一孔徑上下游孔徑一致雜質(zhì)被攔截在過濾介質(zhì)表面或靠近上游層作為最終過濾28HL Filter孔徑類型示意圖 均一孔徑 非均一孔徑29HL Filter打褶 增加過濾面積可以：降低 壓差延長使用壽命 同樣體積，打褶設(shè)計(jì)可以增加過濾面積近同樣體積，打褶設(shè)計(jì)可以增加過濾面積近 513倍倍 D = 2 “ D

9、 = 2 ”1010A = 過濾面積過濾面積T = 過濾介質(zhì)厚度過濾介質(zhì)厚度 A = 0.6 ft2A2= 3-8ft2T1T230HL Filter增加濾芯數(shù)量5 個(gè)孔堵塞5 個(gè)孔開放DP = 1 psid 5 個(gè)孔堵塞15 個(gè)孔開放DP = 1/3 psid 10 孔孔 20 孔孔 15個(gè)孔堵塞后才能 達(dá)到 D DP = 1 psid， 使用壽命因此增加了使用壽命因此增加了三倍三倍 10 孔孔 20 孔孔 31HL Filter壓力與壓差壓力 過濾器上游的壓力 壓差(壓力降 DP) 過濾器使用時(shí)上游 下游之間的壓力差別凈壓力新濾芯開始過濾是的壓差 濾芯存在最大允許壓差 濾筒存在最大允許壓力

10、32HL Filter濾芯壓差7 5出口壓力出口壓力5 bar進(jìn)口壓力進(jìn)口壓力7 bar壓差壓差2 bar33HL Filter通量與時(shí)間關(guān)系初始初始D DP時(shí)間時(shí)間(t)恒定流速恒定流速下的下的 D DP 過濾時(shí)顆粒被過濾器濾孔截留壓差逐漸上升過濾時(shí)顆粒被過濾器濾孔截留壓差逐漸上升曲線拐點(diǎn)曲線拐點(diǎn) 34HL Filter開孔率Open area in the filter (porosity)An increase in void volume will lower the flow velocity lower the D DP increase the service lifePoreFiber35HL Filter孔隙率VoidsFiber82.0%18.0%36HL Filter孔隙率孔隙率增加將：孔隙率增加將：0 降低流體線速度降低流體線速度0 降低降低 D DP0 延長使用壽命延長使用壽命孔隙纖維37HL Filter纖維直徑與孔隙率纖維直徑減小，孔隙率增加 (假設(shè)孔徑不變)38HL Filter過濾分類 表面過濾 深