Les filtres de sécurité sont principalement utilisés pour éliminer les petites particules (telles que les matières en suspension, les colloïdes, les micro-organismes, etc.) des liquides afin de protéger les équipements en aval (tels que les membranes d'osmose inverse, les résines échangeuses d'ions, etc.). Leur conception et leur sélection nécessitent une prise en compte approfondie de facteurs tels que les propriétés du fluide, la précision de la filtration, le débit, la chute de pression et la compatibilité des matériaux. Voici les étapes principales et les points clés de la sélection de la conception et du calcul :
I. Étapes de conception
1. Définir les exigences de filtration
Média filtrant : Liquide (eau, huile, solution chimique).
Contaminants cibles : Type de particules (p. ex., limon, rouille, micro-organismes), plage de tailles de particules, concentration.
Précision de filtration : généralement 1 à 100 microns (généralement 1 μm, 5 μm, 10 μm), déterminée en fonction des exigences de l'équipement en aval.
Exigences de débit : Débit maximum/minimum (m³/h ou L/min).
Conditions de fonctionnement : Température, pression (pression de service et pression maximale de tenue), valeur pH, compatibilité chimique.
2. Sélection du type de filtre
Filtre à cartouche : convient aux scénarios de haute-précision et de faible-débit (par exemple, prétraitement par osmose inverse).
Filtre à manches : adapté aux débits élevés et à la précision moyenne (10 ~ 100 μm).
Filtre à bougie : convient aux médias à haute viscosité ou à haute teneur en solides.
Filtre autonettoyant- : adapté aux scénarios nécessitant une automatisation élevée et une maintenance minimale.
3. Sélection des matériaux
Cartouche filtrante : polypropylène (PP), polytétrafluoroéthylène (PTFE), nylon, métal fritté.
Matériau de la coque : acier inoxydable (304/316L), acier au carbone (avec doublure anti-corrosion), PP/UPVC (résistant à la corrosion).
Matériau d'étanchéité : EPDM, silicone, caoutchouc fluoré (sélectionnés en fonction des propriétés chimiques du fluide).
4. Détermination des paramètres de la cartouche filtrante
Zone de filtration : détermine la capacité de rétention des impuretés et la chute de pression ; nécessite un calcul de débit.
Longueur de la cartouche filtrante : les tailles standard sont de 10 pouces, 20 pouces, 30 pouces et 40 pouces.
Type de connexion : type mandrin, type fileté, type bride.
II. Calculs clés et formules de sélection
1. 1. Calcul de la zone de filtrage
A : Surface totale de filtration (m²) ;
Q : Débit (m³/h) ;
V : Vitesse du média filtrant (m/h), généralement 0,1 ~ 0,3 m³/(m²·h) (ajustée en fonction du type de média filtrant) ;
η : taux d'utilisation de la cartouche filtrante (généralement 0,8 ~ 0,9).
2. Calcul de la quantité de cartouche filtrante
N : quantité de cartouche filtrante ;
A (simple) : Surface de filtration effective d'une seule cartouche filtrante (fournie par le fabricant, par exemple 0,5~1,5 m²/cartouche).
3. Estimation de la chute de pression
▲P : Chute de pression initiale (Pa) ;
μ : viscosité du fluide (Pa·s) ;
L : épaisseur de la cartouche filtrante (m) ;
K : Coefficient de perméabilité du média filtrant (m², nécessite des données expérimentales ou du fabricant).
Remarque : La chute de pression réelle augmentera avec l'accumulation de contaminants ; une marge de sécurité de 1,5 à 2 fois est requise.
4. Calcul de la capacité de rétention des saletés
C : Capacité de rétention de la saleté (g) ;
ρ : densité de saleté (g/m³) ;
V : Volume de la cartouche filtrante (m³) ;
ηc : Porosité de la cartouche filtrante (fournie par le fabricant, par exemple 60 % à 90 %)
III. Considérations de sélection
Correspondance de la précision de filtration : Exigences en matière d'équipement en aval : par exemple, les systèmes d'osmose inverse nécessitent une précision inférieure à 5 μm. Distribution réelle des particules : sélectionnez un niveau de précision approprié grâce aux tests du compteur de particules.
Équilibre du débit et de la chute de pression : un débit excessif peut entraîner une chute de pression excessive ou une durée de vie raccourcie de la cartouche filtrante. Sélectionnez le nombre et la surface des cartouches filtrantes en fonction des limitations de pression du système.
Vérification de la compatibilité chimique : les médias filtrants et les matériaux d'étanchéité doivent être résistants à la corrosion des médias (voir la vérification de la compatibilité chimique). (Tableau de compatibilité chimique).
Maintenance et optimisation des coûts : fréquence de remplacement des filtres : pour les scénarios de-contamination élevée, choisissez des filtres de grande-capacité ou des conceptions auto-nettoyantes. Économie : comparez les coûts à long terme-des filtres jetables et lavables.
IV. Précautions
Protection contre la pré-filtration : installez un filtre grossier (par exemple, 100 μm) avant le filtre de sécurité pour prolonger la durée de vie du filtre.
Échappement et drainage : La conception du boîtier doit prendre en compte les vannes d'échappement et de drainage pour éviter le blocage de l'air et la sédimentation.
Tests de validation : réussissez le test du point de bulle (pour vérifier l'intégrité du filtre) et le test du taux de rejet des particules.
Marge de sécurité : il est recommandé d'avoir 10 à 20 % de cartouches filtrantes en plus pour faire face à une contamination soudaine ou à des fluctuations de débit.