過濾理論及基本概念培訓(xùn)演示文稿

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

及基本概念當(dāng)前第2頁\共有68頁\編于星期三\11點(diǎn)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(jìn)料液，上游)當(dāng)前第3頁\共有68頁\編于星期三\11點(diǎn)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(dāng)前第4頁\共有68頁\編于星期三\11點(diǎn)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(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尺寸當(dāng)前第5頁\共有68頁\編于星期三\11點(diǎn)Filtration.Separation.Solution.TM過濾器的功能過濾器經(jīng)常被認(rèn)為是一種簡單的網(wǎng)或篩子，過濾/分離是在一個平面上進(jìn)行的。當(dāng)前第6頁\共有68頁\編于星期三\11點(diǎn)Filtration.Separation.Solution.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)果對于污染物的去除起到了輔助作用當(dāng)前第7頁\共有68頁\編于星期三\11點(diǎn)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(dāng)前第8頁\共有68頁\編于星期三\11點(diǎn)Filtration.Separation.Solution.TM過濾機(jī)理當(dāng)前第9頁\共有68頁\編于星期三\11點(diǎn)Filtration.Separation.Solution.TM三種過濾機(jī)制直接攔截慣性撞擊擴(kuò)散攔截當(dāng)前第10頁\共有68頁\編于星期三\11點(diǎn)Filtration.Separation.Solution.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：一種簡單的篩網(wǎng)可以攔截尺寸大于其孔徑的顆粒當(dāng)前第11頁\共有68頁\編于星期三\11點(diǎn)Filtration.Separation.Solution.TM直接攔截顆粒大于孔徑當(dāng)前第12頁\共有68頁\編于星期三\11點(diǎn)Filtration.Separation.Solution.TM直接攔截當(dāng)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(dāng)前第13頁\共有68頁\編于星期三\11點(diǎn)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(dāng)前第14頁\共有68頁\編于星期三\11點(diǎn)Filtration.Separation.Solution.TM直接攔截不規(guī)則形狀的搭橋當(dāng)前第15頁\共有68頁\編于星期三\11點(diǎn)Filtration.Separation.Solution.TM直接攔截多個小顆粒的搭橋當(dāng)前第16頁\共有68頁\編于星期三\11點(diǎn)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(yùn)動的慣性顆粒離開流體主流而撞擊到濾材上當(dāng)前第17頁\共有68頁\編于星期三\11點(diǎn)Filtration.Separation.Solution.TM慣性撞擊當(dāng)前第18頁\共有68頁\編于星期三\11點(diǎn)Filtration.Separation.Solution.TM慣性撞擊當(dāng)前第19頁\共有68頁\編于星期三\11點(diǎn)Filtration.Separation.Solution.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.對大于0.5-1.0微米的顆粒很有效.當(dāng)前第20頁\共有68頁\編于星期三\11點(diǎn)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(dāng)前第21頁\共有68頁\編于星期三\11點(diǎn)Filtration.Separation.Solution.TM吸附表面作用當(dāng)前第22頁\共有68頁\編于星期三\11點(diǎn)Filtration.Separation.Solution.TM擴(kuò)散攔截氣體分子(作隨機(jī)運(yùn)動)碰撞小顆粒或霧滴布朗運(yùn)動(Brownianmotion)碰撞的結(jié)果，增加了顆粒碰撞過濾介質(zhì)的機(jī)會僅在氣體中有效當(dāng)前第23頁\共有68頁\編于星期三\11點(diǎn)Filtration.Separation.Solution.TM擴(kuò)散攔截氣體分子作布朗運(yùn)動當(dāng)前第24頁\共有68頁\編于星期三\11點(diǎn)Filtration.Separation.Solution.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)生位移當(dāng)前第25頁\共有68頁\編于星期三\11點(diǎn)Filtration.Separation.Solution.TM擴(kuò)散攔截當(dāng)前第26頁\共有68頁\編于星期三\11點(diǎn)Filtration.Separation.Solution.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細(xì)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(yùn)行，它的去除能力即變?yōu)橐后w精度當(dāng)前第27頁\共有68頁\編于星期三\11點(diǎn)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(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當(dāng)前第28頁\共有68頁\編于星期三\11點(diǎn)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(fù)電的污染物水溶液帶正電的濾材當(dāng)前第29頁\共有68頁\編于星期三\11點(diǎn)Filtration.Separation.Solution.TM吸附/Zeta電勢細(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)蛋白分子當(dāng)前第30頁\共有68頁\編于星期三\11點(diǎn)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(kuò)散攔截的共同作用而增強(qiáng)當(dāng)前第31頁\共有68頁\編于星期三\11點(diǎn)Filtration.Separation.Solution.TM過濾機(jī)理及其效率0.010.1110100顆粒直徑(um)5060708090100效率(%)0.3

直接攔截擴(kuò)散攔截慣性撞擊當(dāng)前第32頁\共有68頁\編于星期三\11點(diǎn)Filtration.Separation.Solution.TM三、過濾精度當(dāng)前第33頁\共有68頁\編于星期三\11點(diǎn)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(dāng)前第34頁\共有68頁\編于星期三\11點(diǎn)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?jǐn)?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(xì)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(dāng)前第35頁\共有68頁\編于星期三\11點(diǎn)Filtration.Separation.Solution.TM重量與數(shù)量One?”marbleinabarrel.256billion2μmparticles

?12.6mg/l?當(dāng)前第36頁\共有68頁\編于星期三\11點(diǎn)Filtration.Separation.Solution.TM絕對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。當(dāng)前第37頁\共有68頁\編于星期三\11點(diǎn)Filtration.Separation.Solution.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當(dāng)前第38頁\共有68頁\編于星期三\11點(diǎn)Filtration.Separation.Solution.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當(dāng)前第39頁\共有68頁\編于星期三\11點(diǎn)Filtration.Separation.Solution.TM絕對精度試驗(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分析膜片當(dāng)前第40頁\共有68頁\編于星期三\11點(diǎn)Filtration.Separation.Solution.TM玻璃珠試驗(yàn)顯微鏡評估原理穿透試驗(yàn)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(dāng)前第41頁\共有68頁\編于星期三\11點(diǎn)Filtration.Separation.Solution.TM什么是F-2試驗(yàn)?采用“單次通過”方式I評價水相應(yīng)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(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)”當(dāng)前第42頁\共有68頁\編于星期三\11點(diǎn)Filtration.Separation.Solution.TMF-2試驗(yàn)裝置示意圖Test

FilterFlowmeterPumpReservoirSlurryTestElementp

AutomaticParticleCountersClean-up

Filter當(dāng)前第43頁\共有68頁\編于星期三\11點(diǎn)Filtration.Separation.Solution.TMF-2試驗(yàn)優(yōu)點(diǎn)所用SAE（美國汽車工程師學(xué)會）中等試驗(yàn)粉尖對實(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。對整個過濾器性能可得到更多信息。當(dāng)前第44頁\共有68頁\編于星期三\11點(diǎn)Filtration.Separation.Solution.TM結(jié)果表達(dá)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(dāng)前第45頁\共有68頁\編于星期三\11點(diǎn)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(dāng)前第46頁\共有68頁\編于星期三\11點(diǎn)Filtration.Separation.Solution.TMPall絕對精度由F-2試驗(yàn)確定經(jīng)F-2試驗(yàn)評定的Pall過濾器給定“絕對精度”。對這類過濾器，Beta值>5000當(dāng)前第47頁\共有68頁\編于星期三\11點(diǎn)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(dāng)前第48頁\共有68頁\編于星期三\11點(diǎn)Filtration.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)當(dāng)前第49頁\共有68頁\編于星期三\11點(diǎn)Filtration.Separation.Solution.TM過濾面積與壽命當(dāng)前第50頁\共有68頁\編于星期三\11點(diǎn)Filtration.Separation.Solution.TM同樣體積，打褶設(shè)計可以增加過濾面積近5－13倍深層和打褶設(shè)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(dāng)前第51頁\共有68頁\編于星期三\11點(diǎn)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(dāng)前第52頁\共有68頁\編于星期三\11點(diǎn)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(dá)到

DP=1psid，使用壽命因此增加了三倍過濾面積當(dāng)前第53頁\共有68頁\編于星期三\11點(diǎn)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(dāng)前第54頁\共有68頁\編于星期三\11點(diǎn)Filtration.Separation.Solution.TM七、壓差與濾芯差壓計算當(dāng)前第55頁\共有68頁\編于星期三\11點(diǎn)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(dāng)前第56頁\共有68頁\編于星期三\11點(diǎn)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(dāng)前第57頁\共有68頁\編于星期三\11點(diǎn)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(dāng)前第58頁\共有68頁\編于星期三\11點(diǎn)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(dāng)前第59頁\共有68頁\編于星期三\11點(diǎn)Filtration.Separation.Solution.TM濾芯壓差計算p=pc.Q.M/A p