過濾理論及基本概念培訓(xùn)

1、PALLFiltration.Separation.Solution.TM過濾理論過濾理論及及基本概念PALLFiltration.Separation.Solution.TM濾材濾材孔孔過濾過濾利用有孔介質(zhì)從流體(液體或氣體)中除去污染物潔凈流體潔凈流體(濾出液，下游濾出液，下游)污染流體污染流體(進(jìn)料液，上游進(jìn)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又稱又稱 micron微米微米PALLFiltration.Separation.Solution.T

2、M定義定義過濾過濾 / 分離范圍分離范圍 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 Cloth & Depth FiltersScreens & Strainers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Red BloodCellsLatex EmulsionsOil EmulsionsPaint PigmentBacteriaSandHuman HairProtein / EnzymesCarbonBlackVirusAtomicRadii可溶

3、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(duì)尺寸的相對(duì)尺寸濾布和深層過濾器濾布和深層過濾器篩網(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(duì)尺寸的相對(duì)尺寸PALLFiltration.Separation.Solution.TM過濾器的功能過濾器的功能過濾器經(jīng)常被認(rèn)為是一

4、種簡(jiǎn)單的網(wǎng)或篩子，過濾器經(jīng)常被認(rèn)為是一種簡(jiǎn)單的網(wǎng)或篩子， 過濾過濾 / 分離是在一個(gè)平面上進(jìn)行的。分離是在一個(gè)平面上進(jìn)行的。PALLFiltration.Separation.Solution.TM過濾器的功能過濾器的功能 實(shí)際上，頗爾生產(chǎn)的過濾器濾材具有深度。實(shí)際上，頗爾生產(chǎn)的過濾器濾材具有深度。 “彎曲通道彎曲通道”的結(jié)果對(duì)于污染物的去除起到了的結(jié)果對(duì)于污染物的去除起到了 輔助作用輔助作用 PALLFiltration.Separation.Solution.TM深度過濾介質(zhì)深度過濾介質(zhì)4顆?？梢栽诒砻姹徊都?，4也可以在介質(zhì)層內(nèi)被捕集，4因此，提高了容污能力。PALLFiltration.

5、Separation.Solution.TM過過 濾濾 機(jī)機(jī) 理理PALLFiltration.Separation.Solution.TM三種過濾機(jī)制三種過濾機(jī)制4直接攔截4慣性撞擊4擴(kuò)散攔截PALLFiltration.Separation.Solution.TM直接攔截直接攔截4液體中的基本過濾機(jī)制4本質(zhì)是一種篩分效應(yīng)，機(jī)械攔截顆粒4例如：一種簡(jiǎn)單的篩網(wǎng)可以攔截尺寸 大于其孔徑的顆粒PALLFiltration.Separation.Solution.TM直接攔截直接攔截顆粒大于孔徑顆粒大于孔徑PALLFiltration.Separation.Solution.TM直接攔截直接攔截4當(dāng)

6、顆粒大于流道孔徑時(shí)即被該結(jié)構(gòu)去除4容污能力可以用彎曲結(jié)構(gòu)提高 篩網(wǎng)無此作用PALLFiltration.Separation.Solution.TM直接攔截直接攔截4通過搭橋作用，尺寸小于濾孔的顆粒也可被攔截0不規(guī)則形狀的顆粒 / 方向性0多個(gè)顆粒同時(shí)撞擊到同一個(gè)濾孔PALLFiltration.Separation.Solution.TM直接攔截直接攔截不規(guī)則形狀的搭橋不規(guī)則形狀的搭橋PALLFiltration.Separation.Solution.TM直接攔截直接攔截多個(gè)小顆粒的搭橋多個(gè)小顆粒的搭橋PALLFiltration.Separation.Solution.TM慣性撞擊慣性撞

7、擊4尺寸小于濾材孔徑的顆粒的輔助攔截方式4流體攜帶的顆粒由于質(zhì)量和線速度而具有直線 運(yùn)動(dòng)的慣性4顆粒離開流體主流而撞擊到濾材上PALLFiltration.Separation.Solution.TM慣性撞擊慣性撞擊PALLFiltration.Separation.Solution.TM慣性撞擊慣性撞擊PALLFiltration.Separation.Solution.TM慣性撞擊慣性撞擊4顆粒被機(jī)械攔截或被吸附攔截4在氣體中比在液體中更有效.4對(duì)大于 0.5 - 1.0 微米的顆粒很有效.PALLFiltration.Separation.Solution.TM吸附吸附4表面相互作用4不

8、同電荷4范德華力(Van der Waals)攔截尺寸小于濾孔的顆粒攔截尺寸小于濾孔的顆粒 由于: PALLFiltration.Separation.Solution.TM吸附吸附表面作用表面作用 PALLFiltration.Separation.Solution.TM擴(kuò)散攔截?cái)U(kuò)散攔截4氣體分子 (作隨機(jī)運(yùn)動(dòng)) 碰撞小顆?；蜢F滴4布朗運(yùn)動(dòng)(Brownian motion)碰撞的結(jié)果， 增加了顆粒碰撞過濾介質(zhì)的機(jī)會(huì)4僅在氣體中有效PALLFiltration.Separation.Solution.TM擴(kuò)散攔截?cái)U(kuò)散攔截氣體分子作布朗運(yùn)動(dòng)氣體分子作布朗運(yùn)動(dòng)PALLFiltration.Sepa

9、ration.Solution.TM擴(kuò)散攔截?cái)U(kuò)散攔截分散在氣體分子中的小顆粒分散在氣體分子中的小顆粒 或霧滴受到撞擊發(fā)生位移或霧滴受到撞擊發(fā)生位移PALLFiltration.Separation.Solution.TM擴(kuò)散攔截?cái)U(kuò)散攔截PALLFiltration.Separation.Solution.TM擴(kuò)散攔截?cái)U(kuò)散攔截4氣體過濾器能夠去除尺寸遠(yuǎn)小于其液體精度 的污染物4對(duì)細(xì)小顆粒 (0.1 - 0.3微米)非常有效4如果一個(gè)氣體過濾器在濕潤環(huán)境中運(yùn)行， 它的去除能力即變?yōu)橐后w精度PALLFiltration.Separation.Solution.TMZeta 正電勢(shì)正電勢(shì)Zeta 正電

10、勢(shì)是顆粒在水溶液中 表面產(chǎn)生的 動(dòng)電學(xué)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 PALLFiltration.Separation.Solution.TMZeta 正電勢(shì)正電勢(shì)顆粒接觸到濾材表面由于吸引力而被阻截帶負(fù)電的帶負(fù)電的 污染物污染物水溶液水溶液帶正電的帶正電的濾材濾材PALLFiltration.Separation.Solution.TM吸附吸附 / Zeta 電勢(shì)電勢(shì)4細(xì)菌4支原體4病毒4酵母大多數(shù)需過濾的顆粒都帶負(fù)電，例如： 4硅顆粒4細(xì)菌內(nèi)毒素 (熱源)4蛋白分子PALLFiltration.Separation.Solution.TM

11、小結(jié)小結(jié)過濾介質(zhì)的過濾 / 分離效率由于直接攔截直接攔截慣性撞擊慣性撞擊擴(kuò)散攔截?cái)U(kuò)散攔截的共同作用而增強(qiáng) PALLFiltration.Separation.Solution.TM過濾機(jī)理及其效率過濾機(jī)理及其效率0.010.1110100顆粒直徑顆粒直徑 (um)5060708090100效率效率(%)0.3 直直 接接 攔攔 截截?cái)U(kuò)散攔截?cái)U(kuò)散攔截慣性撞擊慣性撞擊PALLFiltration.Separation.Solution.TM三、過濾精度三、過濾精度PALLFiltration.Separation.Solution.TM依據(jù)絕對(duì)精度或公稱精度依據(jù)絕對(duì)精度或公稱精度如何確定過濾器的性

12、能呢？PALLFiltration.Separation.Solution.TM公稱精度 公稱精度的定義：基于大于或等于給定尺公稱精度的定義：基于大于或等于給定尺寸所有顆粒的某一重量去除百分?jǐn)?shù)，由過寸所有顆粒的某一重量去除百分?jǐn)?shù)，由過濾器廠商指定的有爭(zhēng)議的微米數(shù)值。它幾濾器廠商指定的有爭(zhēng)議的微米數(shù)值。它幾乎沒有好的詳細(xì)說明，也無再現(xiàn)性。乎沒有好的詳細(xì)說明，也無再現(xiàn)性。 noNon-fixed pore construction1. 有爭(zhēng)議的微米精度有爭(zhēng)議的微米精度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.可變的、不可再現(xiàn)的下游流體質(zhì)量可變的、不可再現(xiàn)的下游流體質(zhì)量

13、5.非固定孔結(jié)構(gòu)非固定孔結(jié)構(gòu)PALLFiltration.Separation.Solution.TM重量與數(shù)量One ” marble in a barrel.256 billion 2 m particles 12.6 mg/l PALLFiltration.Separation.Solution.TM絕對(duì)精度定義在指定試驗(yàn)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(biāo)志。PALLFiltration.Separation.Solution.TM過濾精度挑戰(zhàn)試驗(yàn)方法( 1 m)微粒挑戰(zhàn) 玻璃珠 中等硅土試驗(yàn)粉塵 粗硅土試驗(yàn)粉塵 乳膠球形顆粒 聚苯乙烯球形顆粒P

14、SLPALLFiltration.Separation.Solution.TM過濾精度挑戰(zhàn)試驗(yàn)方法( 1 m)生物學(xué)挑戰(zhàn) 細(xì)菌 支原體 噬菌體 熱原PALLFiltration.Separation.Solution.TM絕對(duì)精度試驗(yàn)程序污染懸浮物壓力罐污染懸浮物壓力罐試驗(yàn)過濾器試驗(yàn)過濾器收集容器收集容器顯微檢測(cè)分析膜片顯微檢測(cè)分析膜片PALLFiltration.Separation.Solution.TM玻璃珠試驗(yàn)顯微鏡評(píng)估原理穿透試驗(yàn)過濾器穿透試驗(yàn)過濾器的最大玻璃珠？的最大玻璃珠？用顯微鏡刻用顯微鏡刻度評(píng)定最大度評(píng)定最大玻璃珠尺寸玻璃珠尺寸1.4PALLFiltration.Separa

15、tion.Solution.TM什么是F-2試驗(yàn)? 采用“單次通過” 方式I評(píng)價(jià)水相應(yīng)用過濾器的一種快速半自動(dòng)方法 基于評(píng)價(jià)液壓過濾器的“多次通過”方式試驗(yàn)系統(tǒng). . . 最初由最初由 Oklahoma 州立大學(xué)開發(fā)并州立大學(xué)開發(fā)并稱之為稱之為“OSU試驗(yàn)試驗(yàn)”。 F-2 試驗(yàn)現(xiàn)在也稱之為試驗(yàn)現(xiàn)在也稱之為“改進(jìn)改進(jìn) OSU-F-2 試驗(yàn)試驗(yàn)”PALLFiltration.Separation.Solution.TMF-2 試驗(yàn)裝置示意圖TestFilterFlowmeterPumpReservoirSlurryTest Element p Automatic Particle Counters

16、 Clean-upFilterPALLFiltration.Separation.Solution.TMF-2 試驗(yàn)優(yōu)點(diǎn) 所用 SAE（美國汽車工程師學(xué)會(huì)）中等試驗(yàn)粉尖 對(duì)實(shí)際污染物具有很好的代表性。 污物載荷更符合實(shí)際。 挑戰(zhàn)能進(jìn)行至過濾器堵塞。 對(duì)整個(gè)過濾器性能可得到更多信息。PALLFiltration.Separation.Solution.TM結(jié)果表達(dá)由計(jì)數(shù)器讀數(shù)計(jì)算由計(jì)數(shù)器讀數(shù)計(jì)算“過濾比過濾比”或稱或稱 “Beta 比比”，符號(hào)，符號(hào) 上游大于直徑上游大于直徑 x 的微粒數(shù)的微粒數(shù) x =下游大于直徑下游大于直徑 x 的微粒數(shù)的微粒數(shù)PALLFiltration.Separati

17、on.Solution.TM取得數(shù)據(jù) 兩臺(tái)自動(dòng)計(jì)數(shù)器，上、下游各一臺(tái)。 每臺(tái)都能測(cè)量六擋或更多擋直徑微粒數(shù)。 對(duì)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(tái)計(jì)數(shù)器。PALLFiltration.Separation.Solution.TMPall絕對(duì)精度由F-2試驗(yàn)確定 經(jīng)F-2試驗(yàn)評(píng)定的Pall過濾器給定“絕對(duì)精度”。 對(duì)這類過濾器， Beta 值值 5000PALLFiltration.Separation.Solution.TMBeta 值值1,000,000Particles Xm下游微粒數(shù)下游微粒數(shù)x=2050,00095%x=7513,00098.7%x=2005

18、,00099.5%x=1000100099.9%x=500020099.98%x=2500,00050%效率效率PALLFiltration.Separation.Solution.TMBeta標(biāo)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(rèn)的精度標(biāo)準(zhǔn)PALLFiltration.Separation.Solution.TM過濾面積與壽命過濾面積與壽命PALLFiltration.Separation.Solution.TM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倍倍深層和打褶設(shè)計(jì)的對(duì)比深層和打褶設(shè)計(jì)的對(duì)比 D = 2 “ D =

19、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= 3-8ft2T1T2PALLFiltration.Separation.Solution.TM過濾面積過濾面積4增加過濾面積可以：0降低 P0延長(zhǎng)使用壽命PALLFiltration.Separation.Solution.TM5 個(gè)孔堵塞5 個(gè)孔開放P = 1 psid 5 個(gè)孔堵塞15 個(gè)孔開放P = 1/3 psid 10 孔孔 20 孔孔 舉例: 過濾面積倍增的比較15個(gè)孔堵塞后才能 達(dá)到 P = 1 psid， 使用壽命因此增加了使用壽命因此增加了三倍三倍過濾面積過濾面積PALLFi

20、ltration.Separation.Solution.TM過濾面積過濾面積 通常過濾面積增大一倍，壽命延長(zhǎng)到2-4倍PALLFiltration.Separation.Solution.TM七、壓差與濾芯差壓計(jì)算七、壓差與濾芯差壓計(jì)算PALLFiltration.Separation.Solution.TM壓差壓差定義定義 壓差 過濾器使用時(shí)上游和 (壓力降 P) 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(shí) 的壓差PALLFiltration.Separation.Solution.TM壓差壓差P1. 由流體阻力產(chǎn)生由流體阻力產(chǎn)生.2. 對(duì)干凈的過濾器，由濾孔產(chǎn)生對(duì)干

21、凈的過濾器，由濾孔產(chǎn)生PALLFiltration.Separation.Solution.TM壓差壓差最大允許壓差最大允許壓差:過濾器結(jié)構(gòu)不受破壞的最大壓差極限值過濾器結(jié)構(gòu)不受破壞的最大壓差極限值PALLFiltration.Separation.Solution.TMDarcys 定律定律K =透過性常數(shù)透過性常數(shù)A =面積面積 p =壓差壓差 t =厚度厚度式中式中 p = Qt / KA 或或 p Q/A Q/A 稱為稱為“流量密度流量密度”或或 FluxQ = (KA P) / tPALLFiltration.Separation.Solution.TM濾芯壓差計(jì)算 p = pc.Q.M / A pc = 凈壓差凈壓差Q = 流量流量M =粘度（粘度（cp）A=面積面積 （ft2, m2 或或10“）PALLFiltration.Separation.Solution.TM恒流與恒壓過濾恒流與恒壓過濾PALLFiltration.Separation.Solution.TM過濾器壽命曲線過濾器壽命曲線壓差和使用時(shí)間的