Beveiligingsfilters worden voornamelijk gebruikt om kleine deeltjes (zoals zwevende deeltjes, colloïden, micro-organismen, enz.) uit vloeistoffen te verwijderen om stroomafwaartse apparatuur te beschermen (zoals membranen voor omgekeerde osmose, ionenuitwisselingsharsen, enz.). Hun ontwerp en selectie vereisen uitgebreide overweging van factoren zoals vloeistofeigenschappen, filtratienauwkeurigheid, stroomsnelheid, drukval en materiaalcompatibiliteit. Hieronder volgen de kernstappen en belangrijkste punten van ontwerp- en berekeningsselectie:
I. Ontwerpstappen
1. Definieer de filtratievereisten
Filtermedia: Vloeistof (water, olie, chemische oplossing).
Doelverontreinigingen: Deeltjestype (bijv. slib, roest, micro-organismen), deeltjesgroottebereik, concentratie.
Filtratienauwkeurigheid: Typisch 1~100 micron (gewoonlijk 1 μm, 5 μm, 10 μm), bepaald volgens de vereisten van de stroomafwaartse apparatuur.
Vereisten voor debiet: Maximaal/minimaal debiet (m³/u of l/min).
Bedrijfsomstandigheden: temperatuur, druk (werkdruk en maximale druk), pH-waarde, chemische compatibiliteit.
2. Het filtertype selecteren
Patroonfilter: geschikt voor hoge-precisie, lage- scenario's (bijvoorbeeld voorbehandeling met omgekeerde osmose).
Zakkenfilter: geschikt voor hoge stroomsnelheden en gemiddelde precisie (10 ~ 100 μm).
Kaarsenfilter: geschikt voor media met een hoge viscositeit of een hoog vastestofgehalte.
Zelfreinigend filter: geschikt voor scenario's die een hoge mate van automatisering en minimaal onderhoud vereisen.
3. Materiaalkeuze
Filterpatroon: polypropyleen (PP), polytetrafluorethyleen (PTFE), nylon, gesinterd metaal.
Materiaal schaal: roestvrij staal (304/316L), koolstofstaal (met anti-corrosievoering), PP/UPVC (corrosiebestendig).
Afdichtingsmateriaal: EPDM, siliconen, fluorrubber (geselecteerd op basis van chemische eigenschappen van het medium).
4. Bepaling van de filterpatroonparameters
Filtratiegebied: Bepaalt het vuilopnamevermogen en de drukval; vereist een debietberekening.
Lengte filterpatroon: standaardformaten zijn 10 inch, 20 inch, 30 inch en 40 inch.
Verbindingstype: Chuck-type, schroefdraadtype, flenstype.
II. Belangrijkste berekeningen en selectieformules
1. 1. Berekening van filtergebied
A: Totaal filteroppervlak (m²);
Q: Debiet (m³/u);
V: Snelheid filtermedia (m/u), doorgaans 0,1~0,3 m³/(m²·u) (aangepast afhankelijk van het type filtermedia);
η: benuttingsgraad van de filterpatroon (meestal 0,8~0,9).
2. Berekening van het aantal filterpatronen
N: Aantal filterpatronen;
A (enkel): Effectief filtratiegebied van een enkele filterpatroon (geleverd door de fabrikant, bijv. 0,5~1,5 m²/patroon).
3. Schatting van de drukval
▲P: initiële drukval (Pa);
μ: Vloeistofviscositeit (Pa·s);
L: Dikte filterpatroon (m);
K: Permeabiliteitscoëfficiënt van filtermedia (m², vereist experimentele of fabrikantgegevens).
Opmerking: De feitelijke drukval zal toenemen naarmate de verontreiniging zich ophoopt; een veiligheidsmarge van 1,5~2 keer is vereist.
4. Berekening van de vuilopnamecapaciteit
C: vuilopnamecapaciteit (g);
ρ: vuildichtheid (g/m³);
V: Volume filterpatroon (m³);
ηc: Porositeit van filterpatroon (geleverd door de fabrikant, bijv. 60%~90%)
III. Selectieoverwegingen
Filtratienauwkeurigheid afstemmen: Stroomafwaartse apparatuurvereisten: Omgekeerde osmosesystemen vereisen bijvoorbeeld een nauwkeurigheid van minder dan 5 μm. Werkelijke deeltjesverdeling: Selecteer een geschikt nauwkeurigheidsniveau door middel van deeltjestellertests.
Balans van stroomsnelheid en drukval: Een te hoge stroomsnelheid kan leiden tot een overmatige drukval of een kortere levensduur van de filterpatroon. Selecteer het aantal en het oppervlak van filterpatronen op basis van systeemdrukbeperkingen.
Verificatie van chemische compatibiliteit: Filtermedia en afdichtingsmaterialen moeten bestand zijn tegen mediacorrosie (zie verificatie van chemische compatibiliteit). (Chemische compatibiliteitstabel).
Onderhoud en kostenoptimalisatie: Frequentie van filtervervanging: kies voor scenario's met hoge- vervuiling filters met grote- capaciteit of zelfreinigende ontwerpen-. Economie: vergelijk de langetermijnkosten-van wegwerp- en wasbare filters.
IV. Voorzorgsmaatregelen
Bescherming vóór-filtratie: Installeer een grof filter (bijvoorbeeld 100 μm) vóór het beveiligingsfilter om de levensduur van het filter te verlengen.
Uitlaat en afvoer: Bij het ontwerp van de behuizing moet rekening worden gehouden met uitlaat- en afvoerkleppen om luchtverstopping en sedimentatie te voorkomen.
Validatietesten: geslaagd voor de bubbelpunttest (om de filterintegriteit te verifiëren) en de test voor de deeltjesafstotingssnelheid.
Veiligheidsmarge: Het wordt aanbevolen om 10%~20% meer filterpatronen te hebben om plotselinge vervuiling of stroomschommelingen op te vangen.