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金屬絲網(wǎng)過(guò)濾器及其性能影響因素研究(下)

(六)壓降的影響因素

整個(gè)過(guò)濾介質(zhì)的壓降由三部分組成:流體在純流體區(qū)的壓降、在絲網(wǎng)介質(zhì)中的壓降以及在濾餅中的壓降。流體區(qū)的壓降變化很小,與其他兩項(xiàng)壓降損失相比所占比例??;

1.過(guò)濾速度:隨著過(guò)濾流速的增加,壓降增加的速度也逐漸加快。這是由于提高流速的過(guò)濾初始濾餅形成階段,會(huì)有更多的顆粒堵塞濾芯的孔隙,直到濾餅形成時(shí)壓降已經(jīng)很高了,所以提高過(guò)濾速度要以壓降的急劇升高為代價(jià)。有關(guān)文獻(xiàn)指出,常溫下,濾速對(duì)燒結(jié)金屬絲網(wǎng)過(guò)濾效率的影響不大,隨著濾速的增加,燒結(jié)金屬絲網(wǎng)過(guò)濾效率略有提高,因此,適合于在高濾速下工作,濾速的增加不會(huì)帶來(lái)過(guò)濾效率的降低。

2.流體濃度:在同一流速下,流體濃度越大,壓差升高得越快。因?yàn)闈舛鹊奶岣?,在相同的過(guò)濾速度下,顆粒堵塞孔隙的幾率越大,造成過(guò)濾壓差增加變快。

3.流體溫度:相關(guān)文獻(xiàn)指出,對(duì)于金屬過(guò)濾器,壓降與過(guò)濾流體的溫度有關(guān)。溫度升高時(shí),由于熱脹冷縮,導(dǎo)致孔徑增大,壓降降低。

4.顆粒粒徑:對(duì)于粒徑越小的顆粒,壓降增長(zhǎng)得越快。因?yàn)楣腆w顆粒粒徑越小,越容易進(jìn)入過(guò)濾介質(zhì)內(nèi)部,堵塞濾芯內(nèi)的孔隙,過(guò)濾通道減小,導(dǎo)致過(guò)濾壓降升高。相反,粒徑較大的顆粒,越容易在濾芯表面形成架橋,而阻止小顆粒進(jìn)入介質(zhì)內(nèi)部形成絕對(duì)的堵塞。壓差增加得比較緩慢,有利于過(guò)濾過(guò)程的進(jìn)行。

5.濾餅的可壓縮性:對(duì)于不可壓縮濾餅,壓降在過(guò)濾初始階段增加得比較快,之后隨著濾餅弧度的增加而線性增加。這是因?yàn)榻饘俳z網(wǎng)在過(guò)濾初始的濾餅形成階段,由于顆粒直接堵塞濾芯內(nèi)部的孔隙,而導(dǎo)致壓差增長(zhǎng)很快。在濾餅形成后,壓差的增長(zhǎng)主要是由于濾餅的不斷增厚而導(dǎo)致的,所以增長(zhǎng)速度變緩。對(duì)于可壓縮濾餅,壓降則呈指數(shù)增加,并很快達(dá)到最大允許壓降,而且循環(huán)周期非常短,過(guò)濾器壽命也變短。

(七)殘余壓降的影響因素

殘余壓降是由于過(guò)濾器再生之后,殘留在過(guò)濾介質(zhì)內(nèi)部深處無(wú)法徹底清除的雜質(zhì)顆粒引起的。濾餅的可壓縮性是殘余壓降的主要因素,此外還包括最大允許壓降、過(guò)濾速度等。

1.濾餅的可壓縮性:可壓縮濾餅的過(guò)濾行為比不可壓縮濾餅要復(fù)雜得多。對(duì)于不可壓縮濾餅、殘余壓降一般保持在一個(gè)較低值,且在循環(huán)過(guò)程中基本恒定。而對(duì)于可壓縮濾餅,由于粒子間的作用力相對(duì)較小,幾個(gè)過(guò)濾再生循環(huán)之后,殘余壓降升高非???。

2.最大允許壓降Pmax:過(guò)濾過(guò)程結(jié)束之后,過(guò)濾器需要再生時(shí)的壓降即為最大允許壓降Pmax。最大允許壓降較高時(shí),過(guò)濾時(shí)間相對(duì)較長(zhǎng),形成的濾餅更厚,過(guò)濾介質(zhì)內(nèi)部產(chǎn)生的壓縮應(yīng)力更大。這意味著,增加Pmax將導(dǎo)致過(guò)濾介質(zhì)內(nèi)部顆粒的壓縮,即導(dǎo)致更高的殘余壓降。

3.反吹壓力:反吹壓力是指利用儲(chǔ)氣罐的高壓氣體反吹時(shí)的壓力。有關(guān)文獻(xiàn)對(duì)五種不同反吹壓力進(jìn)行了對(duì)比實(shí)驗(yàn),發(fā)現(xiàn)反吹壓力越高,殘余壓降上升得越緩慢。但若反吹壓力過(guò)高,會(huì)造成二次卷吸。另一方面,若反吹壓力剛剛達(dá)到再生要求,隨著循環(huán)次數(shù)的增加,從某一時(shí)刻起,絲網(wǎng)表面某些區(qū)域堆積的粉塵會(huì)迅速增厚,導(dǎo)致絲網(wǎng)內(nèi)外壓差增大而使反吹壓力達(dá)不到此時(shí)的再生要求。因此,應(yīng)選擇一個(gè)恰當(dāng)?shù)姆创祲毫Γ饶鼙WC過(guò)濾器的長(zhǎng)周期穩(wěn)定云頂,又能節(jié)省反吹氣體的耗量。

4.過(guò)濾速度:過(guò)濾速度對(duì)殘余壓降的影響包括兩個(gè)方面。首先,過(guò)濾速度增加時(shí),濾餅層壓降也增加,總壓降更高,即壓縮應(yīng)力也會(huì)更高,殘余壓降將升高。其次,過(guò)濾速度的增加將提高過(guò)濾效率,這意味著更多的過(guò)濾介質(zhì)的上部將有更多的雜質(zhì)顆粒被攔截,而滲透至過(guò)濾介質(zhì)深處的雜質(zhì)顆粒將減少。殘余壓降將降低。實(shí)際上,這兩個(gè)方面密不可分。

(八)結(jié)論

通過(guò)分析金屬絲網(wǎng)過(guò)濾器的過(guò)濾行為,研究得出影響過(guò)濾性能的主要因素有顆粒粒徑與絲網(wǎng)孔徑之比、過(guò)濾再生循環(huán)次數(shù)、過(guò)濾速度、流體濃度及溫度、濾餅的可壓縮性、最大允許壓降、反吹壓力等。因此,在過(guò)濾過(guò)濾中,須綜合考慮以上因素,不能單獨(dú)追求過(guò)高的過(guò)濾效率而忽略壓降和殘余壓降的變化,否則會(huì)導(dǎo)致運(yùn)行成本過(guò)高而且縮短過(guò)濾器的壽命。

 

 

 

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