(一)金属丝网过滤器简介
1.概念:安装过滤网的机器就称为过滤器,安装金属过滤网的过滤器就是金属丝网过滤器。他是一种新型的多孔功能的材料,具有理想均匀的孔径分布和优异的流体渗透性能,强度高,能较好地承受热应力及冲击,可进行机械加工、焊接、清洗再生、尤其适用于高洁净度、高安全性的净化系统。
2.用途:过滤器主要用于水和食物的过滤,有些则主要用于油漆及涂料杂质的过滤。
(二)性能影响因素分析、研究的意义
目前,以刚性烧结金属丝网材料为核心的净化分离技术与设备的开发应用,以被列入国家“九五”重点科技成果推广项目。分析、研究金属丝网过滤器性能的影响因素,对于降低过滤成本、优化过滤器的设计、延长过滤器的使用寿命均具有重要的指导意义。
对金属丝网过滤器性能的影响因素进行了综合分析,为过滤器的良好运行提供建议。在分析过滤机理的基础上,从过滤效率、压降、残余压降三个方面,分析了过滤器性能的影响因素,包括丝网结构、循环次数、过滤速度、流体浓度及温度、颗粒粒径、滤饼的可压缩性、最大允许压降、反吹压力等。结果表明,个因素之间相互影响,实际过滤过程中须综合考虑,以达到过滤器的预期性能。
(三)金属丝网的过滤机理
金属丝网的过滤过程主要包括以下四个阶段:
1.过滤起始阶段:杂志颗粒随流体经过丝网介质时沉积于洁净丝网表面,此时还没有形成连续的颗粒层,压降损失较小,主要靠拦截和扩散机理。
2.过滤中间阶段:逐渐形成连续的过滤层,即滤饼。此时过滤孔径缩小,粉尘的拦截沉积作用大幅提高,过滤效率急剧升高,压差迅速升高。
3.过滤稳定阶段:此阶段主要靠滤饼的过滤筛分作用,丝网起着形成滤饼和支撑加强作用,这时的过滤机理主要为筛分。这时的压差变化缓慢,相对中间阶段近似不变。
4.过滤反吹阶段:随着滤饼的不断增厚,需要进行在线清洗,实现过滤器的循环再生。此时除尘效率略有下降,至此完成一个过滤周期。
(四)过滤器的性能评估与分析
1.内容:包括三个方面,即过滤效率、压降和残余压降。
2.过滤效率:是过滤器出口与过滤器入口的杂质量的比。
(1)过滤效率高说明颗粒被拦截的比例大,所得流体纯度高。
(2)但单纯追求过滤效率,会对过滤器的寿命产生负面影响。
3.压降:是由于丝网表面的颗粒沉积产生的,压降达到预先设定的最大值时,过滤器需要清洗再生。压降高导致过滤运行成本高。
4.残余压降:是由于过滤和再生循环之后过滤介质内一些沉积的颗粒无法移除干净而产生的。
清洗再生效果不理想会导致残余压降升高,当升高至某极限时,过滤过程由于压力损失过高以及循环时间过短而变得不经济,此时需要更换过滤介质。这种情况需要尽量避免。
(五)过滤效率的影响因素
金属丝网的过滤效率可用公式计算:E+1-NdownNup
其中,Ndown为过滤器出口的杂质颗粒数目:Nup为过滤器入口的杂质颗粒数目。
过滤效率主要与过滤介质的结构有关,及杂质粒径与过滤介质孔径之比,同时还包括过滤介质的孔隙率。粒径与孔径之比越大,杂质被拦截的几率也越大,过滤器出口的杂质数量越低,过滤效果越高。重要的一点是,单独考虑粒径或孔径并不能表征过滤效率。此外,孔隙率增加时,杂质透过丝网的几率也增加,过滤效率相应较高。
此外,过滤效率随着过滤循环次数的增加而升高,这是因为过滤器在清洗再生过程结束之后,其表面仍残留有部分未被清洗干净的颗粒,这些颗粒在之后的过滤过程中起到新的过滤介质的作用。