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1、TM基本概念第1页/共70页第一页，编辑于星期六：十一点 四十八分。TM滤材孔过滤利用有孔介质从流体(液体或气体)中除去污染物洁净流体(滤出液，下游)污染流体(进料液，上游)第2页/共70页第二页，编辑于星期六：十一点 四十八分。TM1 微米(um)等于:4106 米 103 毫米43.910-5 英寸4又称 micron微米第3页/共70页第三页，编辑于星期六：十一点 四十八分。TM定义过滤/分离范围 颗粒尺寸 10-4 10-3 10-2 10-1 1.0 10 102 103 (微米)平均分子量 100 200 20,000 500,000 不溶有机物不溶有机物Cloth&Depth F
2、iltersScreens&Strainers微滤超滤纳滤反渗透过滤工艺范围Red BloodCellsLatex EmulsionsOil EmulsionsPaint PigmentBacteriaSandHuman HairProtein/EnzymesCarbonBlackVirusAtomicRadii可溶盐类VOC抯,PCD,Susp.Oil金属离子膜类型普通污染物的相对尺寸不溶有机物不溶有机物滤布和深层过滤器筛网和滤网微滤超滤纳滤反渗透过滤工艺范围红细胞乳胶油乳剂油漆颜料细菌沙粒人发蛋白/酶碳粒病毒辐射原子可溶盐类VOC抯,PCD,Susp.Oil金属离子膜类型普通污染物的相对尺
3、寸第4页/共70页第四页，编辑于星期六：十一点 四十八分。TM过滤器的功能过滤器经常被认为是一种简单的网或筛子，过滤/分离是在一个平面上进行的。第5页/共70页第五页，编辑于星期六：十一点 四十八分。TM过滤器的功能 实际上，颇尔生产的过滤器滤材具有深度。“弯曲通道”的结果对于污染物的去除起到了 辅助作用 第6页/共70页第六页，编辑于星期六：十一点 四十八分。TM深度过滤介质4颗粒可以在表面被捕集，4也可以在介质层内被捕集，4因此，提高了容污能力。第7页/共70页第七页，编辑于星期六：十一点 四十八分。TM过 滤 机 理第8页/共70页第八页，编辑于星期六：十一点 四十八分。TM三种过滤机制
4、4直接拦截4惯性撞击4扩散拦截第9页/共70页第九页，编辑于星期六：十一点 四十八分。TM直接拦截4液体中的基本过滤机制4本质是一种筛分效应，机械拦截颗粒4例如：一种简单的筛网可以拦截尺寸 大于其孔径的颗粒第10页/共70页第十页，编辑于星期六：十一点 四十八分。TM直接拦截颗粒大于孔径第11页/共70页第十一页，编辑于星期六：十一点 四十八分。TM直接拦截4当颗粒大于流道孔径时即被该结构去除4容污能力可以用弯曲结构提高 筛网无此作用第12页/共70页第十二页，编辑于星期六：十一点 四十八分。TM直接拦截4通过搭桥作用，尺寸小于滤孔的颗粒也可被拦截0不规则形状的颗粒/方向性0多个颗粒同时撞击到
5、同一个滤孔第13页/共70页第十三页，编辑于星期六：十一点 四十八分。TM直接拦截不规则形状的搭桥第14页/共70页第十四页，编辑于星期六：十一点 四十八分。TM直接拦截多个小颗粒的搭桥第15页/共70页第十五页，编辑于星期六：十一点 四十八分。TM惯性撞击4尺寸小于滤材孔径的颗粒的辅助拦截方式4流体携带的颗粒由于质量和线速度而具有直线 运动的惯性4颗粒离开流体主流而撞击到滤材上第16页/共70页第十六页，编辑于星期六：十一点 四十八分。TM惯性撞击第17页/共70页第十七页，编辑于星期六：十一点 四十八分。TM惯性撞击第18页/共70页第十八页，编辑于星期六：十一点 四十八分。TM惯性撞击4
6、颗粒被机械拦截或被吸附拦截4在气体中比在液体中更有效.4对大于 0.5-1.0 微米的颗粒很有效.第19页/共70页第十九页，编辑于星期六：十一点 四十八分。TM吸附4表面相互作用4不同电荷4范德华力(Van der Waals)拦截尺寸小于滤孔的颗粒 由于:第20页/共70页第二十页，编辑于星期六：十一点 四十八分。TM吸附表面作用 第21页/共70页第二十一页，编辑于星期六：十一点 四十八分。TM扩散拦截4气体分子(作随机运动)碰撞小颗粒或雾滴4布朗运动(Brownian motion)碰撞的结果，增加了颗粒碰撞过滤介质的机会4仅在气体中有效第22页/共70页第二十二页，编辑于星期六：十一
7、点 四十八分。TM扩散拦截气体分子作布朗运动第23页/共70页第二十三页，编辑于星期六：十一点 四十八分。TM扩散拦截分散在气体分子中的小颗粒 或雾滴受到撞击发生位移第24页/共70页第二十四页，编辑于星期六：十一点 四十八分。TM扩散拦截第25页/共70页第二十五页，编辑于星期六：十一点 四十八分。TM扩散拦截4气体过滤器能够去除尺寸远小于其液体精度 的污染物4对细小颗粒(0.1-0.3微米)非常有效4如果一个气体过滤器在湿润环境中运行，它的去除能力即变为液体精度第26页/共70页第二十六页，编辑于星期六：十一点 四十八分。TMZeta 正电势Zeta 正电势是颗粒在水溶液中 表面产生的 动
8、电学吸引力(电荷)带电的颗粒将被带相反电荷的滤材表面吸引并由于这些力而被牢固阻截 第27页/共70页第二十七页，编辑于星期六：十一点 四十八分。TMZeta 正电势颗粒接触到滤材表面由于吸引力而被阻截带负电的 污染物水溶液带正电的滤材第28页/共70页第二十八页，编辑于星期六：十一点 四十八分。TM吸附/Zeta 电势4细菌4支原体4病毒4酵母大多数需过滤的颗粒都带负电，例如：4硅颗粒4细菌内毒素(热源)4蛋白分子第29页/共70页第二十九页，编辑于星期六：十一点 四十八分。TM小结过滤介质的过滤/分离效率由于直接拦截惯性撞击扩散拦截的共同作用而增强 第30页/共70页第三十页，编辑于星期六：
9、十一点 四十八分。TM过滤机理及其效率0.010.1110100颗粒直径(um)5060708090100效率(%)0.3 直 接 拦 截扩散拦截惯性撞击第31页/共70页第三十一页，编辑于星期六：十一点 四十八分。TM三、过滤精度第32页/共70页第三十二页，编辑于星期六：十一点 四十八分。TM依据绝对精度或公称精度如何确定过滤器的性能呢？第33页/共70页第三十三页，编辑于星期六：十一点 四十八分。TM公称精度公称精度的定义：基于大于或等于给定尺寸所有颗粒的某一重量去除百分数，由过滤器厂商指定的有争议的微米数值。它几乎没有好的详细说明，也无再现性。noNon-fixed pore cons
10、truction1.有争议的微米精度2.由制造商自己指定3.去除重量百分比4.可变的、不可再现的下游流体质量5.非固定孔结构第34页/共70页第三十四页，编辑于星期六：十一点 四十八分。TM重量与数量One ”marble in a barrel.256 billion 2 m particles 12.6 mg/l 第35页/共70页第三十五页，编辑于星期六：十一点 四十八分。TM绝对精度定义在指定试验条件下能够通过过滤器的最大刚性球形颗粒的直径。它是过滤器元件中最大开孔的标志。第36页/共70页第三十六页，编辑于星期六：十一点 四十八分。TM过滤精度挑战试验方法(1 m)微粒挑战玻璃珠中等
11、硅土试验粉尘粗硅土试验粉尘乳胶球形颗粒聚苯乙烯球形颗粒PSL第37页/共70页第三十七页，编辑于星期六：十一点 四十八分。TM过滤精度挑战试验方法(1 m)生物学挑战细菌支原体噬菌体热原第38页/共70页第三十八页，编辑于星期六：十一点 四十八分。TM绝对精度试验程序污染悬浮物压力罐试验过滤器收集容器显微检测分析膜片第39页/共70页第三十九页，编辑于星期六：十一点 四十八分。TM玻璃珠试验显微镜评估原理穿透试验过滤器穿透试验过滤器的最大玻璃珠？的最大玻璃珠？用显微镜刻用显微镜刻度评定最大度评定最大玻璃珠尺寸玻璃珠尺寸1.4第40页/共70页第四十页，编辑于星期六：十一点 四十八分。TM什么是
12、F-2试验?采用“单次通过”方式I评价水相应用过滤器的一种快速半自动方法基于评价液压过滤器的“多次通过”方式试验系统.最初由最初由 Oklahoma 州立大学开发并州立大学开发并称之为称之为“OSU试验试验”。F-2 试验现在也称之为试验现在也称之为“改进改进 OSU-F-2 试验试验”第41页/共70页第四十一页，编辑于星期六：十一点 四十八分。TMF-2 试验装置示意图TestFilterFlowmeterPumpReservoirSlurryTest Element p Automatic Particle Counters Clean-upFilter第42页/共70页第四十二页，编辑
13、于星期六：十一点 四十八分。TMF-2 试验优点所用 SAE（美国汽车工程师学会）中等试验粉尖 对实际污染物具有很好的代表性。污物载荷更符合实际。挑战能进行至过滤器堵塞。对整个过滤器性能可得到更多信息。第43页/共70页第四十三页，编辑于星期六：十一点 四十八分。TM结果表达由计数器读数计算由计数器读数计算“过滤比过滤比”或称或称“Beta 比比”，符号，符号 上游大于直径上游大于直径 x 的微粒数的微粒数 x=下游大于直径 x 的微粒数第44页/共70页第四十四页，编辑于星期六：十一点 四十八分。TM取得数据两台自动计数器，上、下游各一台。每台都能测量六挡或更多挡直径微粒数。对广范围微粒尺寸
14、，例如0.5m到90m，在上游和下游可以使用两台计数器。第45页/共70页第四十五页，编辑于星期六：十一点 四十八分。TMPall绝对精度由F-2试验确定经F-2试验评定的Pall过滤器给定“绝对精度”。对这类过滤器，Beta 值 5000第46页/共70页第四十六页，编辑于星期六：十一点 四十八分。TMBeta 值1,000,000Particles Xm下游微粒数x=2050,00095%x=7513,00098.7%x=2005,00099.5%x=1000100099.9%x=500020099.98%x=2500,00050%效率第47页/共70页第四十七页，编辑于星期六：十一点 四
15、十八分。TMBeta标定过滤器的特征截留微粒尺寸清楚流体质量能够再现固定孔结构公认的精度标准第48页/共70页第四十八页，编辑于星期六：十一点 四十八分。TM过滤面积与寿命第49页/共70页第四十九页，编辑于星期六：十一点 四十八分。TM同样体积，打褶设计可以增加过滤面积近 513倍深层和打褶设计的对比 D=2“D=2”1010A=过滤面积T=过滤介质厚度 A=0.6 ft2A2=3-8ft2T1T 2第50页/共70页第五十页，编辑于星期六：十一点 四十八分。TM过滤面积4增加过滤面积可以：0降低 DP0延长使用寿命第51页/共70页第五十一页，编辑于星期六：十一点 四十八分。TM5 个孔堵
16、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 举例:过滤面积倍增的比较15个孔堵塞后才能 达到 P=1 psid，使用寿命因此增加了三倍过滤面积第52页/共70页第五十二页，编辑于星期六：十一点 四十八分。TM过滤面积通常过滤面积增大一倍，寿命延长到2-4倍第53页/共70页第五十三页，编辑于星期六：十一点 四十八分。TM七、压差与滤芯差压计算第54页/共70页第五十四页，编辑于星期六：十一点 四十八分。TM压差定义 压差 过滤器使用时上游和 (压力降 DP)下游之间的压力差 净压差 过滤器开始使用未捕 集任何污染物之前时 的压差第55
17、页/共70页第五十五页，编辑于星期六：十一点 四十八分。TM压差DP1.由流体阻力产生.2.对干净的过滤器，由滤孔产生第56页/共70页第五十六页，编辑于星期六：十一点 四十八分。TM压差最大允许压差:过滤器结构不受破坏的最大压差极限值第57页/共70页第五十七页，编辑于星期六：十一点 四十八分。TMDarcys 定律K =透过性常数A =面积 p=压差 t =厚度式中Dp=Qt/KA 或 p Q/A DQ/A 称为“流量密度”或 FluxQ=(KA P)/t第58页/共70页第五十八页，编辑于星期六：十一点 四十八分。TM滤芯压差计算 p=pc.Q.M/A pc=净压差Q=流量M=粘度（cp
18、）A=面积（ft2,m2 或10“）第59页/共70页第五十九页，编辑于星期六：十一点 四十八分。TM恒流与恒压过滤第60页/共70页第六十页，编辑于星期六：十一点 四十八分。TM过滤器寿命曲线压差和使用时间的关系曲线拐点 初始 P时间(t)恒定流速下的 P 过滤时颗粒被过滤器滤孔截留压差上升第61页/共70页第六十一页，编辑于星期六：十一点 四十八分。TM过滤器寿命曲线流速和使用时间的关系曲线拐点 初始流速时间(t)恒定压力下的流速过滤时颗粒被过滤器滤孔截留，流速衰减第62页/共70页第六十二页，编辑于星期六：十一点 四十八分。TM孔隙率第63页/共70页第六十三页，编辑于星期六：十一点 四
19、十八分。TM孔隙率过滤器中的开孔体积(孔隙率)4孔隙率增加将：0 降低流体线速度0 降低 P0 延长使用寿命滤孔纤维第64页/共70页第六十四页，编辑于星期六：十一点 四十八分。TM孔隙率孔隙纤维82.0%18.0%第65页/共70页第六十五页，编辑于星期六：十一点 四十八分。TM纤维直径对孔隙率和容污力的重要性纤维直径减小，孔隙率增加(假设孔径不变)第66页/共70页第六十六页，编辑于星期六：十一点 四十八分。TM影响滤芯选型的因素第67页/共70页第六十七页，编辑于星期六：十一点 四十八分。TM过滤目的流体类型精度温度压力流量化学相容性污染物类型及含量流体价格过滤器价格预过滤器其它？影响滤芯选型的因素第68页/共70页第六十八页，编辑于星期六：十一点 四十八分。TM请提问？第69页/共70页第六十九页，编辑于星期六：十一点 四十八分。Filtration.Separation.Solution.TM感谢您的观看。第70页/共70页第七十页，编辑于星期六：十一点 四十八分。