Bộ lọc an ninh chủ yếu được sử dụng để loại bỏ các hạt nhỏ (như chất rắn lơ lửng, chất keo, vi sinh vật, v.v.) khỏi chất lỏng để bảo vệ các thiết bị hạ nguồn (như màng thẩm thấu ngược, nhựa trao đổi ion, v.v.). Thiết kế và lựa chọn của họ đòi hỏi phải xem xét toàn diện các yếu tố như tính chất chất lỏng, độ chính xác của quá trình lọc, tốc độ dòng chảy, giảm áp suất và khả năng tương thích vật liệu. Sau đây là các bước cốt lõi và các điểm chính của việc lựa chọn thiết kế và tính toán:
I. Các bước thiết kế
1. Xác định yêu cầu lọc
Phương tiện lọc: Chất lỏng (nước, dầu, dung dịch hóa học).
Chất gây ô nhiễm mục tiêu: Loại hạt (ví dụ: bùn, rỉ sét, vi sinh vật), phạm vi kích thước hạt, nồng độ.
Độ chính xác của quá trình lọc: Thông thường là 1 ~ 100 micron (thường là 1μm, 5μm, 10μm), được xác định theo yêu cầu của thiết bị hạ nguồn.
Yêu cầu về tốc độ dòng chảy: Tốc độ dòng chảy tối đa/tối thiểu (m³/h hoặc L/min).
Điều kiện hoạt động: Nhiệt độ, áp suất (áp suất làm việc và áp suất chịu được tối đa), giá trị pH, khả năng tương thích hóa học.
2. Chọn loại bộ lọc
Bộ lọc hộp mực: Thích hợp cho các tình huống có-độ chính xác cao,-lưu lượng thấp (ví dụ: tiền xử lý bằng thẩm thấu ngược).
Bộ lọc dạng túi: Thích hợp cho tốc độ dòng chảy cao và độ chính xác trung bình (10~100μm).
Bộ lọc nến: Thích hợp cho môi trường có độ nhớt cao hoặc hàm lượng chất rắn cao.
Bộ lọc tự làm sạch: Thích hợp cho các tình huống yêu cầu tự động hóa cao và bảo trì tối thiểu.
3. Lựa chọn vật liệu
Hộp lọc: Polypropylene (PP), Polytetrafluoroethylene (PTFE), Nylon, Kim loại thiêu kết.
Chất liệu vỏ: Thép không gỉ (304/316L), Thép cacbon (có-lớp lót chống ăn mòn), PP/UPVC (chống ăn mòn).
Vật liệu bịt kín: EPDM, Silicone, Fluororubber (được chọn dựa trên đặc tính hóa học của môi trường).
4. Xác định thông số hộp lọc
Vùng lọc: Xác định khả năng giữ bụi bẩn và giảm áp suất; yêu cầu tính toán tốc độ dòng chảy.
Chiều dài hộp lọc: Kích thước tiêu chuẩn là 10 inch, 20 inch, 30 inch và 40 inch.
Loại kết nối: Loại đầu cặp, loại có ren, loại mặt bích.
II. Các tính toán chính và công thức lựa chọn
1. 1. Tính toán vùng lọc
A: Tổng diện tích lọc (m2);
Q: Tốc độ dòng chảy (m³/h);
V: Vận tốc vật liệu lọc (m/h), thường là 0,1~0,3 m³/(m2·h) (điều chỉnh theo loại vật liệu lọc);
η: Tỷ lệ sử dụng hộp lọc (thường là 0,8 ~ 0,9).
2. Tính toán số lượng hộp lọc
N: Số lượng hộp lọc;
A (đơn): Diện tích lọc hiệu quả của một hộp lọc đơn (do nhà sản xuất cung cấp, ví dụ: 0,5 ~ 1,5 m2/hộp).
3. Ước tính sụt áp
▲P: Độ giảm áp suất ban đầu (Pa);
μ: Độ nhớt của chất lỏng (Pa·s);
L: Độ dày lõi lọc (m);
K: Hệ số thấm của vật liệu lọc (m2, yêu cầu dữ liệu thử nghiệm hoặc nhà sản xuất).
Lưu ý: Độ giảm áp suất thực tế sẽ tăng lên khi chất gây ô nhiễm tích tụ; cần có biên độ an toàn là 1,5 ~ 2 lần.
4. Tính toán khả năng giữ bụi bẩn
C: Khả năng giữ bụi bẩn (g);
ρ: Mật độ bụi bẩn (g/m³);
V: Thể tích hộp lọc (m³);
ηc: Độ xốp của hộp lọc (do nhà sản xuất cung cấp, ví dụ: 60%~90%)
III. Cân nhắc lựa chọn
Phù hợp với độ chính xác của quá trình lọc: Yêu cầu về thiết bị hạ nguồn: Ví dụ: hệ thống thẩm thấu ngược yêu cầu độ chính xác dưới 5μm. Phân phối hạt thực tế: Chọn mức độ chính xác thích hợp thông qua thử nghiệm máy đếm hạt.
Tốc độ dòng chảy và cân bằng giảm áp suất: Tốc độ dòng chảy quá mức có thể dẫn đến giảm áp suất quá mức hoặc rút ngắn tuổi thọ của hộp lọc. Chọn số lượng và diện tích hộp lọc dựa trên giới hạn áp suất của hệ thống.
Xác minh khả năng tương thích hóa học: Vật liệu lọc và vật liệu bịt kín phải có khả năng chống ăn mòn phương tiện (tham khảo xác minh khả năng tương thích hóa học). (Bảng tương thích hóa học).
Tối ưu hóa chi phí và bảo trì: Tần suất thay thế bộ lọc: Đối với các trường hợp ô nhiễm-cao, hãy chọn các bộ lọc có công suất lớn hoặc-tự làm sạch. Tính kinh tế: So sánh-chi phí dài hạn của bộ lọc dùng một lần và bộ lọc có thể giặt được.
IV. Các biện pháp phòng ngừa
Bảo vệ-lọc trước: Cài đặt bộ lọc thô (ví dụ: 100μm) trước bộ lọc bảo mật để kéo dài tuổi thọ của bộ lọc.
Xả và thoát nước: Thiết kế nhà ở phải xem xét van xả và thoát nước để tránh tắc nghẽn và lắng đọng không khí.
Kiểm tra xác nhận: Vượt qua kiểm tra điểm bong bóng (để xác minh tính toàn vẹn của bộ lọc) và kiểm tra tỷ lệ loại bỏ hạt.
Biên độ an toàn: Nên có thêm 10% ~ 20% hộp lọc để đối phó với tình trạng ô nhiễm hoặc biến động dòng chảy đột ngột.