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1、过滤原理及基本概念,过滤定义,利用多孔介质，从流体中去除不需要的杂质。流体：气态或液态,滤后清洁流体,含杂质流体,过滤介质,过滤定义（固/液分离）,将固体液体混合物直接通过“过滤介质”（如筛、纸、编织滤布、膜等）将固液两分离，液相或流动的滤液通过过滤介质，而固体颗粒被截留。它不是被截留在过滤介质表面就是在过滤介质里面。,斯瓦洛夫斯基,日常生活中的过滤,常见杂质颗粒大小,0.3m,酵母菌,假单胞菌,雾浊,头发(75 - 100m),硅藻土(10 m),0.01-0.1 m,1-5 m,可见颗粒40m,过滤分离范围,过滤基本原理,直接拦截惯性拦截扩散拦截吸附拦截,直接拦截,惯性拦截,扩散拦截,吸附
2、拦截,静电吸附范德华力表面作用,过滤精度定义,过滤领域应用到两种过滤精度公称精度：过滤厂家“随意”定义绝对精度：严格意义讲，绝对过滤精度是只出口没有宣称的颗粒杂质释放，即过滤效率为100%，实际上，每个过滤厂家根据自己实际情况定义绝对精度对于过滤精度没有统一的定义,过滤精度（孔径）,公称精度：生产企业对外宣称的滤芯精度。绝对精度：对一定粒径的颗粒，理论上滤芯可以达到全部去除，这个粒径就是滤芯的绝对精度。（在过滤行业中，一般约定99%的去除效率）没有统一的孔径分布没有行业标准,过滤效率,过滤效率值表征,Beta RatioOklahoma State大学于70年代提出Beta Ratio可以定义
3、为过滤器去除大于粒径大于X的颗粒的能力() = 进口粒径大于X的颗粒个数 出口粒径大于X的颗粒个数,颗粒去除效率与Beta值对比,孔径等级,孔径 典型应用 0.2/0.22 m除菌过滤 0.45 m减少生物负荷 0.65 m截留真菌 0.8 m 精滤 1.2 m 抛光过滤 3.0 m 去除颗粒,杂质特征,杂质特征对滤芯性能影响明显杂质特征:尺寸大小 ?外形 - 规则 / 不规则?形态 - 刚性 / 可变形?稳定性 - 剪切敏感?,Gel,Particles.,难去除,可变形杂质,过滤介质,Back,压差逐渐上升,滤芯材质和结构,过滤介质材质,高分子材料 Media: Nylon, Cellul
4、ose, Polyvinylidene Difluoride (PVDF), Polytetrafluoroethylene (PTFE), Polyethylene (PE), Polypropylene (PP), Polysulfone (PSf), Polyether Sulfone (PES), Metal, Ceramic金属材料 不锈钢 304 316无机材料 陶瓷,滤芯结构,表面过滤 vs. 深层过滤刚性 vs. 非刚性非均一孔径 vs. 均一孔径,深层滤芯Vs表面滤芯,深层滤芯高容污能力用于浑浊或高含污溶液常做为上游预过滤器很少定义绝对过滤精度,表面滤芯低容污能力用于澄清或预
5、过滤后的溶液常做为下游终端过滤器常定义为绝对过滤精度,示意图,表面过滤,深层过滤,刚性 vs. 非刚性,刚性Rigid当压差变化时，过滤介质孔径保持稳定通过孔径截留杂质,非刚性Non-Rigid当压力变化时，孔径会发生变化被拦截的杂质有可能卸载过滤介质塌陷变形，导致旁漏,非刚性易发生杂质卸载,Filter media,非均一孔径 vs. 均一孔径,非均一孔径上游孔径更加开放下游孔径更加致密杂质被拦截在过滤介质中澄清过滤,均一孔径上下游孔径一致杂质被拦截在过滤介质表面或靠近上游层作为最终过滤,孔径类型示意图,均一孔径,非均一孔径,打褶,增加过滤面积可以：降低 压差延长使用寿命,同样体积，打褶设计
6、可以增加过滤面积近 513倍,D = 2 “,D = 2 ”,10,10,A = 0.6 ft2,A2= 3-8ft2,T,1,T,2,增加滤芯数量,5 个孔堵塞5 个孔开放DP = 1 psid,5 个孔堵塞15 个孔开放DP = 1/3 psid,10 孔,20 孔,15个孔堵塞后才能 达到 DP = 1 psid， 使用寿命因此增加了三倍,10 孔,20 孔,压力与压差,压力 过滤器上游的压力 压差(压力降 DP) 过滤器使用时上游 下游之间的压力差别净压力新滤芯开始过滤是的压差 滤芯存在最大允许压差 滤筒存在最大允许压力,滤芯压差,出口压力5 bar,进口压力7 bar,压差2 bar
7、,通量与时间关系,初始DP,时间(t),恒定流速下的 DP,过滤时颗粒被过滤器滤孔截留压差逐渐上升,曲线拐点,开孔率,Open area in the filter (porosity)An increase in void volume will lower the flow velocity lower the P increase the service life,孔隙率,孔隙率,孔隙率增加将： 降低流体线速度 降低 DP 延长使用寿命,纤维直径与孔隙率,纤维直径减小，孔隙率增加 (假设孔径不变),过滤分类,表面过滤,深层过滤,流向,过滤介质深度,影响过滤的因素,杂质含量杂质性质粒径分布过滤介质相容性过滤器使用过滤要求,流量温度粘度系统压力P,不同粘度,内容安排,
