Disseny de filtres de seguretat i selecció de càlcul

Els filtres de seguretat s'utilitzen principalment per eliminar partícules petites (com sòlids en suspensió, col·loides, microorganismes, etc.) dels líquids per protegir equips aigües avall (com membranes d'osmosi inversa, resines d'intercanvi iònic, etc.). El seu disseny i selecció requereixen una consideració exhaustiva de factors com ara les propietats del fluid, la precisió de filtració, el cabal, la caiguda de pressió i la compatibilitat del material. Els següents són els passos bàsics i els punts clau de la selecció de disseny i càlcul:

1. Definiu els requisits de filtració

Medi filtrant: líquid (aigua, oli, solució química).

Contaminants objectiu: tipus de partícula (per exemple, llim, òxid, microorganismes), rang de mida de partícula, concentració.

Precisió de filtració: normalment 1 ~ 100 micres (normalment 1 μm, 5 μm, 10 μm), determinada segons els requisits de l'equip aigües avall.

Requisits de cabal: cabal màxim/mínim (m³/h o L/min).

Condicions de funcionament: temperatura, pressió (pressió de treball i pressió màxima de suport), valor de pH, compatibilitat química.

2. Seleccionant el tipus de filtre

Filtre de cartutx: adequat per a escenaris d'alta-precisió i baix-flux (p. ex., pretractament d'osmosi inversa).

Filtre de bossa: adequat per a cabals elevats i precisió mitjana (10 ~ 100 μm).

Filtre d'espelma: apte per a mitjans amb alta viscositat o alt contingut de sòlids.

Filtre d'auto{0}neteja: adequat per a escenaris que requereixen una gran automatització i un manteniment mínim.

3. Selecció de material

Cartutx de filtre: polipropilè (PP), politetrafluoroetilè (PTFE), niló, metall sinteritzat.

Material de la carcassa: acer inoxidable (304/316L), acer al carboni (amb revestiment anticorrosió), PP/UPVC (resistent a la corrosió).

Material de segellat: EPDM, silicona, goma fluorada (seleccionada en funció de les propietats químiques del medi).

4. Determinació dels paràmetres del cartutx de filtre

Àrea de filtració: determina la capacitat de retenció de la brutícia i la caiguda de pressió; requereix el càlcul del cabal.

Longitud del cartutx de filtre: les mides estàndard són 10 polzades, 20 polzades, 30 polzades i 40 polzades.

Tipus de connexió: tipus mandril, tipus roscat, tipus brida.

1. 1. Càlcul de l'àrea de filtre

A: Àrea total de filtració (m²);

Q: Caudal (m³/h);

V: velocitat del medi de filtre (m/h), generalment 0,1 ~ 0,3 m³/(m²·h) (ajustada segons el tipus de suport de filtre);

η: taxa d'utilització del cartutx de filtre (normalment 0,8 ~ 0,9).

2. Càlcul de la quantitat de cartutx de filtre

N: quantitat de cartutx de filtre;

A (únic): àrea de filtració efectiva d'un cartutx de filtre únic (proporcionat pel fabricant, per exemple, 0,5 ~ 1,5 m²/cartutx).

3. Estimació de la caiguda de pressió

▲P: Caiguda de pressió inicial (Pa);

μ: viscositat del fluid (Pa·s);

L: gruix del cartutx de filtre (m);

K: Coeficient de permeabilitat del medi filtrant (m², requereix dades experimentals o del fabricant).

Nota: la caiguda de pressió real augmentarà amb l'acumulació de contaminants; Es requereix un marge de seguretat d'1,5 ~ 2 vegades.

4. Càlcul de la capacitat de retenció de la brutícia

C: Capacitat de retenció de brutícia (g);

ρ: Densitat de brutícia (g/m³);

V: Volum del cartutx de filtre (m³);

ηc: porositat del cartutx de filtre (proporcionat pel fabricant, per exemple, 60% ~ 90%)

Coincidència de precisió de filtració: Requisits d'equips aigües avall: per exemple, els sistemes d'osmosi inversa requereixen una precisió inferior a 5 μm. Distribució real de partícules: seleccioneu un nivell de precisió adequat mitjançant proves de comptador de partícules.

Balanç de cabal i caiguda de pressió: un cabal excessiu pot provocar una caiguda de pressió excessiva o escurçar la vida útil del cartutx del filtre. Seleccioneu el nombre i l'àrea dels cartutxos de filtre en funció de les limitacions de pressió del sistema.

Verificació de la compatibilitat química: els mitjans de filtre i els materials de segellat han de ser resistents a la corrosió del medi (consulteu la verificació de compatibilitat química). (Taula de compatibilitat química).

Manteniment i optimització de costos: freqüència de substitució del filtre: per a escenaris d'alta-contaminació, trieu filtres de gran-capacitat o dissenys d'auto-neteja. Economia: compareu els-costos a llarg termini dels filtres d'un sol ús i rentables.

Protecció prèvia a la-filtració: instal·leu un filtre gruixut (p. ex., 100 μm) abans del filtre de seguretat per allargar la vida útil del filtre.

Escapament i drenatge: el disseny de l'habitatge ha de tenir en compte les vàlvules d'escapament i drenatge per evitar l'obstrucció i la sedimentació d'aire.

Prova de validació: passa la prova del punt de bombolla (per verificar la integritat del filtre) i la prova de la taxa de rebuig de partícules.

Marge de seguretat: es recomana tenir un 10% ~ 20% més de cartutxos de filtre per fer front a la contaminació sobtada o les fluctuacions de flux.