過濾理論及基本概念培訓(xùn)

過濾理論及基本概念培訓(xùn)TM第1頁，課件共65頁，創(chuàng)作于2023年2月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(jìn)料液，上游)第2頁，課件共65頁，創(chuàng)作于2023年2月TM1微米(um)等于:

10－6

米＝10－3

毫米3.9×10-5

英寸又稱"micron"微米第3頁，課件共65頁，創(chuàng)作于2023年2月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(jī)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(duì)尺寸不溶有機(jī)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(xì)胞乳膠油乳劑油漆顏料細(xì)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(duì)尺寸第4頁，課件共65頁，創(chuàng)作于2023年2月TM過濾器的功能過濾器經(jīng)常被認(rèn)為是一種簡(jiǎn)單的網(wǎng)或篩子，過濾/分離是在一個(gè)平面上進(jìn)行的。第5頁，課件共65頁，創(chuàng)作于2023年2月TM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?！皬澢ǖ馈钡慕Y(jié)果對(duì)于污染物的去除起到了輔助作用第6頁，課件共65頁，創(chuàng)作于2023年2月TM深度過濾介質(zhì)顆?？梢栽诒砻姹徊都?，也可以在介質(zhì)層內(nèi)被捕集，因此，提高了容污能力。第7頁，課件共65頁，創(chuàng)作于2023年2月TM過濾機(jī)理第8頁，課件共65頁，創(chuàng)作于2023年2月TM三種過濾機(jī)制直接攔截慣性撞擊擴(kuò)散攔截第9頁，課件共65頁，創(chuàng)作于2023年2月TM直接攔截液體中的基本過濾機(jī)制本質(zhì)是一種篩分效應(yīng)，機(jī)械攔截顆粒例如：一種簡(jiǎn)單的篩網(wǎng)可以攔截尺寸大于其孔徑的顆粒第10頁，課件共65頁，創(chuàng)作于2023年2月TM直接攔截顆粒大于孔徑第11頁，課件共65頁，創(chuàng)作于2023年2月TM直接攔截當(dāng)顆粒大于流道孔徑時(shí)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)無此作用第12頁，課件共65頁，創(chuàng)作于2023年2月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(gè)顆粒同時(shí)撞擊到同一個(gè)濾孔第13頁，課件共65頁，創(chuàng)作于2023年2月TM直接攔截不規(guī)則形狀的搭橋第14頁，課件共65頁，創(chuàng)作于2023年2月TM直接攔截多個(gè)小顆粒的搭橋第15頁，課件共65頁，創(chuàng)作于2023年2月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(yùn)動(dòng)的慣性顆粒離開流體主流而撞擊到濾材上第16頁，課件共65頁，創(chuàng)作于2023年2月TM慣性撞擊第17頁，課件共65頁，創(chuàng)作于2023年2月TM慣性撞擊第18頁，課件共65頁，創(chuàng)作于2023年2月TM慣性撞擊顆粒被機(jī)械攔截或被吸附攔截在氣體中比在液體中更有效.對(duì)大于0.5-1.0微米的顆粒很有效.第19頁，課件共65頁，創(chuàng)作于2023年2月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:第20頁，課件共65頁，創(chuàng)作于2023年2月TM吸附表面作用第21頁，課件共65頁，創(chuàng)作于2023年2月TM擴(kuò)散攔截氣體分子(作隨機(jī)運(yùn)動(dòng))碰撞小顆粒或霧滴布朗運(yùn)動(dòng)(Brownianmotion)碰撞的結(jié)果，增加了顆粒碰撞過濾介質(zhì)的機(jī)會(huì)僅在氣體中有效第22頁，課件共65頁，創(chuàng)作于2023年2月TM擴(kuò)散攔截氣體分子作布朗運(yùn)動(dòng)第23頁，課件共65頁，創(chuàng)作于2023年2月TM擴(kuò)散攔截分散在氣體分子中的小顆粒或霧滴受到撞擊發(fā)生位移第24頁，課件共65頁，創(chuàng)作于2023年2月TM擴(kuò)散攔截第25頁，課件共65頁，創(chuàng)作于2023年2月TM擴(kuò)散攔截氣體過濾器能夠去除尺寸遠(yuǎn)小于其液體精度的污染物對(duì)細(xì)小顆粒(〈0.1-0.3微米)非常有效如果一個(gè)氣體過濾器在濕潤(rùn)環(huán)境中運(yùn)行，它的去除能力即變?yōu)橐后w精度第26頁，課件共65頁，創(chuàng)作于2023年2月TMZeta正電勢(shì)Zeta正電勢(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第27頁，課件共65頁，創(chuàng)作于2023年2月TMZeta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)電的污染物水溶液帶正電的濾材第28頁，課件共65頁，創(chuàng)作于2023年2月TM吸附/Zeta電勢(shì)細(xì)菌支原體病毒酵母大多數(shù)需過濾的顆粒都帶負(fù)電，例如：硅顆粒細(xì)菌內(nèi)毒素(熱源)蛋白分子第29頁，課件共65頁，創(chuàng)作于2023年2月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(kuò)散攔截的共同作用而增強(qiáng)第30頁，課件共65頁，創(chuàng)作于2023年2月TM過濾機(jī)理及其效率0.010.1110100顆粒直徑(um)5060708090100效率(%)0.3

直接攔截?cái)U(kuò)散攔截慣性撞擊第31頁，課件共65頁，創(chuàng)作于2023年2月TM三、過濾精度第32頁，課件共65頁，創(chuàng)作于2023年2月TM依據(jù)絕對(duì)精度或公稱精度如何確定過濾器的性能呢？第33頁，課件共65頁，創(chuàng)作于2023年2月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?jǐn)?shù)，由過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。 no Non-fixedporeconstruction1. 有爭(zhēng)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)第34頁，課件共65頁，創(chuàng)作于2023年2月TM重量與數(shù)量One?”marbleinabarrel.256billion2μmparticles

?12.6mg/l?第35頁，課件共65頁，創(chuàng)作于2023年2月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。第36頁，課件共65頁，創(chuàng)作于2023年2月TM過濾精度挑戰(zhàn)試驗(yàn)方法(1μm)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PSL第37頁，課件共65頁，創(chuàng)作于2023年2月TM過濾精度挑戰(zhàn)試驗(yàn)方法(1μm)生物學(xué)挑戰(zhàn)細(xì)菌支原體噬菌體熱原第38頁，課件共65頁，創(chuàng)作于2023年2月TM絕對(duì)精度試驗(yàn)程序污染懸浮物壓力罐試驗(yàn)過濾器收集容器顯微檢測(cè)分析膜片第39頁，課件共65頁，創(chuàng)作于2023年2月TM玻璃珠試驗(yàn)顯微鏡評(píng)估原理穿透試驗(yàn)過濾器的最大玻璃珠？用顯微鏡刻度評(píng)定最大玻璃珠尺寸1.4第40頁，課件共65頁，創(chuàng)作于2023年2月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Oklahoma州立大學(xué)開發(fā)并稱之為“OSU試驗(yàn)”。

F-2試驗(yàn)現(xiàn)在也稱之為“改進(jìn)OSU-F-2試驗(yàn)”第41頁，課件共65頁，創(chuàng)作于2023年2月TMF-2試驗(yàn)裝置示意圖Test

FilterFlowmeterPumpReservoirSlurryTestElementp

AutomaticParticleCountersClean-up

Filter第42頁，課件共65頁，創(chuàng)作于2023年2月TMF-2試驗(yàn)優(yōu)點(diǎn)所用SAE（美國(guó)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。第43頁，課件共65頁，創(chuàng)作于2023年2月TM結(jié)果表達(dá)由計(jì)數(shù)器讀數(shù)計(jì)算“過濾比”或稱“Beta比”，符號(hào)

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)第44頁，課件共65頁，創(chuàng)作于2023年2月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。第45頁，課件共65頁，創(chuàng)作于2023年2月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>5000第46頁，課件共65頁，創(chuàng)作于2023年2月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%效率第47頁，課件共65頁，創(chuàng)作于2023年2月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)第48頁，課件共65頁，創(chuàng)作于2023年2月TM過濾面積與壽命第49頁，課件共65頁，創(chuàng)作于2023年2月TM同樣體積，打褶設(shè)計(jì)可以增加過濾面積近5－13倍深層和打褶設(shè)計(jì)的對(duì)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第50頁，課件共65頁，創(chuàng)作于2023年2月TM過濾面積增加過濾面積可以：降低DP延長(zhǎng)使用壽命第51頁，課件共65頁，創(chuàng)作于2023年2月TM5個(gè)孔堵塞5個(gè)孔開放DP=1psid

5個(gè)孔堵塞15個(gè)孔開放DP=1/3psid

10孔

20孔舉例:過濾面積倍增的比較15個(gè)孔堵塞后才能達(dá)到

DP=1psid，使用壽命因此增加了三倍過濾面積第52頁，課件共65頁，創(chuàng)作于2023年2月TM過濾面積通常過濾面積增大一倍，壽命延長(zhǎng)到2-4倍第53頁，課件共65頁，創(chuàng)作于2023年2月TM七、壓差與濾芯差壓計(jì)算第54頁，課件共65頁，創(chuàng)作于2023年2月TM壓差定義壓差 過濾器使用時(shí)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(shí) 的壓差第55頁，課件共65頁，創(chuàng)作于2023年2月TM壓差DP1.由流體阻力產(chǎn)生...2.對(duì)干凈的過濾器，由濾孔產(chǎn)生第56頁，課件共65頁，創(chuàng)作于2023年2月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第57頁，課件共65頁，創(chuàng)作于2023年2月TMDarcy’s定律K = 透過性常數(shù)A = 面積p = 壓差

t = 厚度式中p =Qt