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过滤器内部流动是如何工作的?

日期:2021-08-02    发布人:杭州菲跃   阅读量:0

过滤器的流速(流量),特别是叶片式过滤器,是一个非常重要的参数。由于滤饼、泵的特性曲线和压差都与流量有关,所以在过滤系统中必须不断调整流量控制。了解过滤器内部发生了什么,就能很好地理解流速差异引起的问题和解决方法。
 

流速是多少?
 

流速是指在一定时间内,有多少液体通过某个特定区域的过滤介质,通常以每小时1平方米(l/h*m)计量。这是在过滤系统设计阶段计算过滤器规格尺寸时非常重要的信息。
 

值得注意的是,这一速度并非固定的,它随着液体的性质而变化,例如粘度,固体的预期百分比,固体的性质,以及添加助滤剂。这两种变化都会影响平均理想流量,即在设计阶段,我们使用的是平均介质流量。这类介质来自于市场上已存在的能正常工作的系统,如叶片过滤器的过滤叶片。
 

然而,当新系统启动时,流量会沿着第一个过滤周期进行调整,因为过程的输入永远不会相同。(这就是为什么在新设计中,我们建议使用流量来控制泵系统,以便检测流量并根据需要进行调整(压差增加)。
 

我们只能说,在我们的设计阶段,我们通常使用我们在几十年的应用中积累的各种材料的平均流量。例如,以催化油浆为例,平均固体含量为3000ppm,理想流量为250L/h*m。这种理想的流速可以形成固体含量高、易于拆卸的良好滤饼层。
 

内部流动是如何工作的?:内部流动和滤饼形成。
 

举例来说:使用立式叶片过滤器,假设待过滤材料是催化油浆(根据上述规格)和纤维素预涂层。
 

从填充过滤器开始:过滤器是空的,必须填充干净的液体。这些液体可以来自洁净产品罐、预涂罐或正在运行的过滤器(如果有两个过滤器并联)。因此,我们需要打开排气口,同时关闭出口。一旦过滤器充满液体,我们可以关闭排气口,开始泵送预涂液,建立一点正压,最后打开预涂液循环出口。值得一提的是,纤维素预涂层的流速应高于主过滤流速,因为我们想创建一个均匀整齐的预涂层。更高的流速将有助于纤维素材料形成牢固的涂层,而不会使其过于紧凑。
 

无论预涂装工艺的流速是否高,其原理与主过滤相同。此时,纤维素平均浓度为5%的液体进入过滤器,这些粒子在过滤器中扩散,分布在自由空间周围的同时,液体通过时,大量的纤维素粒子被过滤器叶片复盖。
 

起初,较大的颗粒将首先被保留。久而久之,在现有滤网上创建另一层孔隙率较低的预涂层,会使较小的颗粒被这一新层捕捉,从而创建一层孔隙率较低的新层。别把它想象成一层纸堆在另一层,它更像是一个随机扩散的颗粒。大部分时间,颗粒都会穿过所有形成的预涂层,然后循环,直到它们能穿过并被拦截。因此,我们需要一定的时间来进行预涂循环,直到所有的颗粒都被拦截。
 

理想流速。
 

当流量理想时,滤饼应该是覆盖在滤网上的均匀纤维素材料,也适用于主过滤。
 

如果您有一种合格的预涂层,并且您以适当的流速开始主过滤,那么颗粒就会以同样的方式被截获,除了从一开始就没有任何颗粒通过预涂层,纤维素预涂层就起到了屏障作用。事实上,在主过滤过程中,所有的颗粒都会被截获到预涂层的某一层。
 

然而,相反,在其他不同的情况下,预涂成形,可以通过观察预涂层或最终滤饼的形状来确认。
 

低流速。
 

举个流速过低的例子吧。当我们开始向过滤器注入纤维素预涂液时,问题就开始出现了。缓慢的流量给了颗粒沉降的机会,不能均匀地将颗粒送入过滤器。这并不意味着它们都会积聚在容器的底部,但是颗粒不会均匀地分布在过滤叶片上。
 

这时,颗粒开始从下往上穿过网格。因此,最终不是在网格周围均匀地形成一层,而是从底部形成。颗粒不会到达网格上的更高处,否则就不容易在较低的地方被捕获。所以滤饼是以不同的速度建造的。这形成了一层类似雨滴或梨形的预涂层——叶底有较厚的预涂层,叶顶有时甚至没有预涂层。
 

你可以想象,这意味着会有很多问题。即使你有一个好的主过滤流量,这种不好的滤饼形成的预涂层仍然会带来很多问题。
 

高流速。
 

第二个例子:如果我们的预涂层是以过高的流量建造的,问题不会立即开始。当纤维素混合物进入过滤容器时,颗粒会很好地扩散到过滤器的所有可用区域,当涂层开始形成时,问题就开始了。
 

捕获(保留)的颗粒形成第一层,只有大颗粒会留在过滤网上。记住,这些颗粒会形成不同但孔隙率较低的新层。考虑到新层是由不均匀的长度和厚度纤维素形成的,每当纤维素被截留时,周围区域的孔隙率就会降低,这与纤维素在距离过滤网相似的距离截留时的情况不同。
 

切记,在理想的流速下,纤维素会有一定的自由流动,试图在滤饼周围找到一个可以通过的区域,直到它被保留下来。如果流速过高,纤维素就会被推到任何有足够渗透性的区域,试图通过。考虑到这一点,不难想象预涂层的某些区域会有大量的颗粒相互挤压,很快就会在这些区域产生很低的渗透性,从而导致部分堵塞。
 

这是因为预涂层会形成一种不均匀的扩散层,看上去就像大海一样,在预涂层上到处都是凹陷的地方。沿波边、较薄的区域,渗透率较低(如果没有完全堵塞),这种预涂层会严重影响过滤器的公称过滤面积。
 

理想预涂滤饼。
 

既然我们知道预涂层的三种可能结果,我们就必须知道这些结果可能带来的影响。它们是从低流速到高流速依次形成的,也就是说,你可以沿着这条线找到一些偏差,知道颗粒的行为和滤饼的形状是如何形成的,这将使你很好地了解现有的滤饼状态和离理想的滤饼有多远。

 


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