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線(xiàn)繞濾芯的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及過(guò)濾原理分析
一、濾芯類(lèi)型
液體過(guò)濾用濾芯種類(lèi)繁多,主要可分為表面過(guò)濾型濾芯與深層過(guò)濾型濾芯兩大類(lèi)。
1. 表面過(guò)濾型濾芯
表面過(guò)濾型濾芯通過(guò)濾芯表面捕捉污染物,一旦表面被堵塞,濾芯即無(wú)法繼續(xù)使用,因此使用壽命較短。盡管有人認(rèn)為,可通過(guò)液體與壓縮空氣混合進(jìn)行反沖洗來(lái)重復(fù)使用濾芯,但此方法難以徹底清潔濾芯。反沖洗時(shí),沖洗液優(yōu)先通過(guò)阻力較小的區(qū)域,導(dǎo)致局部通道暢通后,所有沖洗液均從這些通道流過(guò),其他區(qū)域反而堵塞更嚴(yán)重,孔隙變小。若要徹底清潔濾芯,方法是采用超聲波清洗,以純凈水為清洗液,但成本較高;也可采用化學(xué)溶解法,如污染物為酸溶性,則可用稀酸清洗,但需注意可能引起濾芯孔徑腐蝕與擴(kuò)大,清洗后需用純凈水沖洗干凈并檢驗(yàn)合格后方可繼續(xù)使用。電鍍液過(guò)濾中常用的濾芯,如早期的燒結(jié)型聚氯乙烯過(guò)濾棒,以及當(dāng)前的聚丙烯熔噴濾芯、聚丙烯PP濾紙、純木漿濾紙等,均屬于表面過(guò)濾型濾芯。
2. 深層過(guò)濾型濾芯
濾芯清洗繁瑣,提高濾芯納污量、延長(zhǎng)使用壽命可減少清洗頻率,深層過(guò)濾型濾芯正是基于此設(shè)計(jì)。深層過(guò)濾型濾芯在過(guò)濾過(guò)程中,污染物在濾芯內(nèi)部按顆粒大小分層截留,因此濾渣負(fù)荷能力高,使用壽命長(zhǎng),能長(zhǎng)期維持標(biāo)稱(chēng)過(guò)濾精度。其制作材料多樣,適用于各種液體和氣體過(guò)濾。電鍍液過(guò)濾中常用的是全聚丙烯制成的線(xiàn)繞濾芯,俗稱(chēng)棉芯,具有壓差小、流量大、過(guò)濾精度高、使用壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn),能在過(guò)濾過(guò)程中長(zhǎng)期保持精度。
二、線(xiàn)繞濾芯結(jié)構(gòu)特點(diǎn)
線(xiàn)繞濾芯制作時(shí),將帶絨毛的特制粗紗交叉卷繞在多孔骨架上,直至達(dá)到所需直徑。粗紗在骨架上交叉卷繞,形成含有上千個(gè)菱形孔的過(guò)濾層。濾芯上靠近骨架處過(guò)濾層的菱形孔小,越往外,菱形孔越大,zui外層菱形孔zui大,菱形孔內(nèi)外貫通形成通道。為增加液體在濾芯內(nèi)的流程,菱形孔通道呈彎曲散射狀,各層菱形孔依然相通,彎曲延長(zhǎng)了通道,相當(dāng)于增加了濾芯過(guò)濾層的厚度,提高了過(guò)濾效果,實(shí)現(xiàn)了深層過(guò)濾。紗線(xiàn)以一定參數(shù)纏繞,濾芯內(nèi)部形成由表到里、由大變小的菱形彎曲過(guò)濾通道。濾芯zui內(nèi)層菱形孔的大小是決定濾芯精度的關(guān)鍵,菱形孔越小,濾芯精度越高;菱形孔越大,濾芯精度越低。正規(guī)濾芯生產(chǎn)企業(yè)均有特定的濾芯精度與菱形孔數(shù)量對(duì)照表,不同通道數(shù)代表不同濾芯精度。例如,8通道精度為100μm,15通道精度為20μm,19通道精度為10μm。
三、線(xiàn)繞濾芯過(guò)濾特點(diǎn)
線(xiàn)繞濾芯的另一特性是能通過(guò)較大流量。每種過(guò)濾精度的線(xiàn)繞濾芯均有固定通道數(shù)目D,過(guò)濾精度確定后,通道數(shù)L根據(jù)濾芯長(zhǎng)度增減。通道總數(shù)計(jì)算公式為:通道總數(shù) = D×L×2。
以長(zhǎng)為250mm的濾芯為例,若過(guò)濾精度為20μm,直徑上通道數(shù)目為15個(gè),長(zhǎng)度縱向通道數(shù)目為51個(gè),則該濾芯共有通道數(shù)為15×51×2 = 1530個(gè),即1530個(gè)獨(dú)立通道。若過(guò)濾流速為0.5m3/h(以清水為例),即8.3L/min,液體被分散流入1530個(gè)獨(dú)立通道過(guò)濾,每個(gè)通道內(nèi)流量實(shí)際下降為5.4ml/min。
若過(guò)濾精度為3μm,通道數(shù)目為27個(gè),長(zhǎng)度縱向通道數(shù)目為91個(gè),則該濾芯共有通道數(shù)為27×91×2 = 4914個(gè)。對(duì)于3μm精度的濾芯,盡管過(guò)濾介質(zhì)(纖維絨毛)更密實(shí),但過(guò)濾通道增至4914個(gè),通道內(nèi)流量?jī)H為1.7ml/min,此時(shí)流量可稱(chēng)為“虹吸流量”。
由此可見(jiàn),線(xiàn)繞濾芯過(guò)濾時(shí)能以大流量通過(guò)濾芯,卻以分散流量的結(jié)構(gòu)方式,使濾芯在較小壓差下仍能保持良好的過(guò)濾性能。這種結(jié)構(gòu)形式的濾芯還有利于濾除液體中的膠狀或凝膠性物質(zhì)。線(xiàn)繞濾芯能以較大的濾孔過(guò)濾掉比孔徑細(xì)小得多的顆粒,因此常被稱(chēng)作精密過(guò)濾元件。
四、線(xiàn)繞濾芯的選用
由于競(jìng)爭(zhēng)激烈,多數(shù)濾芯廠(chǎng)家爭(zhēng)相壓縮成本,主要方法及不良影響如下:
簡(jiǎn)化繞線(xiàn)方式:雖提高生產(chǎn)效率,但造成濾芯過(guò)濾通道大量堵塞,形成盲孔(簡(jiǎn)化繞線(xiàn)方式會(huì)使表層菱形孔被下層紗線(xiàn)攔截,形成盲孔),使線(xiàn)繞濾芯退化成表面過(guò)濾型濾芯。
改變內(nèi)、外徑標(biāo)準(zhǔn),減少濾芯厚度:雖節(jié)省紗線(xiàn)原料,但導(dǎo)致過(guò)濾層變薄,過(guò)濾通道縮短,過(guò)濾效果變差,穩(wěn)定性降低。
使用劣等原料:雖降低成本,但造成濾芯腐蝕。
因此,在選擇濾芯供應(yīng)廠(chǎng)商時(shí),應(yīng)考察其是否有完備的濾芯質(zhì)量管理機(jī)制,是否有能力確保濾芯質(zhì)量。
選用線(xiàn)繞濾芯時(shí)應(yīng)注意以下問(wèn)題:
觀(guān)察濾芯濾孔是否貫通:濾孔大量堵塞而成盲孔的濾芯已失去繞線(xiàn)濾芯的效果。
檢查濾芯內(nèi)、外徑:看過(guò)濾層次是否已被縮減。
觀(guān)察濾芯的紗線(xiàn)、骨架是否有腐蝕情況:腐蝕會(huì)弱化過(guò)濾效果,造成電鍍?nèi)芤何廴尽?/span>
五、線(xiàn)繞濾芯的應(yīng)用領(lǐng)域
線(xiàn)繞濾芯具有流量大、低壓差、適用于低粘度介質(zhì)、抗腐蝕性強(qiáng)等特點(diǎn),因此廣泛應(yīng)用于大流量純水系統(tǒng)的前置過(guò)濾、電廠(chǎng)鋼廠(chǎng)的水污水及循環(huán)水處理、食品行業(yè)(如食用油、蔬菜油、糖漿、巧克力等漿液的過(guò)濾處理)、化學(xué)工業(yè)制劑處理(如電鍍液藥液、油漆、油料、涂料、機(jī)械用油、切削油、重油、燃油、高粘度樹(shù)脂、油脂的過(guò)濾)、制藥過(guò)濾等領(lǐng)域。
線(xiàn)繞濾芯的結(jié)構(gòu)以防止纖維方式纏繞在骨架上,具有較高的過(guò)濾壓力承受能力,同時(shí)不損失壓力,使用壽命長(zhǎng)。聚丙烯纖維無(wú)毒無(wú)害,加工工藝為熱熔非膠粘,非常適用于食品飲料工業(yè)。礦泉水、糖漿、酒類(lèi)、食用油、飲料用水、可樂(lè)飲料等產(chǎn)品的生產(chǎn),以及純水、有機(jī)溶劑、印制線(xiàn)路板、電鍍等行業(yè)和醫(yī)藥衛(wèi)生領(lǐng)域,均對(duì)線(xiàn)繞濾芯有很高的依賴(lài)性。線(xiàn)繞濾芯能有效除去液體中懸浮物、微粒等,流量大,壓力損失小,濾渣負(fù)荷高,使用壽命長(zhǎng),能承受較高的過(guò)濾壓力。根據(jù)被過(guò)濾液體的性質(zhì),濾芯有多種材質(zhì)可供選擇,確保濾芯與濾液有良好的相容性。
六、線(xiàn)繞濾芯的過(guò)濾原理
線(xiàn)繞濾芯過(guò)濾除依靠濾芯粗紗交叉重疊而成的孔徑柵格攔截作用外,還包括通道壁上纖維的掛鉤作用和顆粒在通道內(nèi)的沉積作用。
1. 濾芯通道壁上纖維的掛鉤作用
液體從濾芯外層流經(jīng)窄長(zhǎng)而彎曲的通道進(jìn)入內(nèi)層,通道壁上布滿(mǎn)卷曲的纖維絨毛,能將液體中的顆粒鉤住并滯留在通道內(nèi)。
2. 顆粒在濾芯通道內(nèi)的沉積作用
濾芯通道窄長(zhǎng)而彎曲,液體以一定流速通過(guò)時(shí)會(huì)反復(fù)撞擊通道壁,液體中的顆粒逐漸沉積在通道內(nèi),如同河水流經(jīng)河道彎曲處時(shí)污泥沉積下來(lái)一樣。
3. 過(guò)濾原理
待過(guò)濾液體由濾器進(jìn)口壓入,經(jīng)濾芯自外向里透過(guò)濾層而被過(guò)濾成清澄液體,然后經(jīng)出口排出。雜質(zhì)被截留在濾芯的深層及表面,達(dá)到過(guò)濾目的。液體先由進(jìn)口管進(jìn)入過(guò)濾器殼體的下部,然后從外向內(nèi)流過(guò)濾芯,較粗的顆粒立即沉淀下來(lái),由排污閥放出,較小的顆粒被濾芯攔截。zui后潔凈的液體經(jīng)濾芯托盤(pán)匯集后,由出口管流出。待過(guò)濾液體流入線(xiàn)繞濾芯,然后分流于濾芯內(nèi)部,經(jīng)過(guò)過(guò)濾、破乳、水分子長(zhǎng)大、聚結(jié)的過(guò)程,過(guò)濾后液體從出口流出,雜質(zhì)截留在濾芯內(nèi),聚結(jié)的水珠沉降于沉淀槽中,通過(guò)放污閥排出。
4. 線(xiàn)繞濾芯保養(yǎng)
防止顆粒物質(zhì)進(jìn)入濾芯內(nèi)部:使用除塵濾芯(如PP濾芯、線(xiàn)繞濾芯)時(shí),要防止顆粒物質(zhì)進(jìn)入濾芯內(nèi)部,堵塞或卡住系統(tǒng)內(nèi)部。
定期維護(hù)和保養(yǎng):使用一段時(shí)間后,要對(duì)濾芯進(jìn)行維護(hù)和保養(yǎng)。
定期清洗:濾芯經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間使用后,系統(tǒng)中會(huì)沉積大量雜質(zhì)或其他污染物,需進(jìn)行清洗以發(fā)揮濾芯的zui大作用。
保持濾紙濕潤(rùn):要保證濾紙始終處于濕潤(rùn)狀態(tài),不能出現(xiàn)干燥情況,以延長(zhǎng)使用時(shí)間并保證過(guò)濾精度。
纖維式過(guò)濾法保養(yǎng):通過(guò)纖維式過(guò)濾法,粉塵容易進(jìn)入除塵濾芯中的儲(chǔ)塵器中,再經(jīng)過(guò)反吹剝落濾筒上的粘性物質(zhì),不會(huì)影響濾筒過(guò)濾效果,也能更好保護(hù)環(huán)境,zui大程度上延長(zhǎng)其使用時(shí)間。
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