عملکرد فیلتر هوای فشرده و انتخاب مواد فیلتر

عملکرد فیلتر هوای فشرده و انتخاب مواد فیلتر

 

1.عملکرد فیلتر هوای کمپرسور

در سیستم هوای فشرده، آلودگی می تواند مشکلات جدی ایجاد کند. از آنجایی که هوا می تواند فشرده شود، ذرات آلاینده نیز در طی فرآیند فشرده سازی به داخل کمپرسور مکیده می شوند. در سیستم 0.8 مگا پاسکال میزان آلاینده ها در سیستم تراکم 8 برابر افزایش یافت. در این زمان، این ذرات آلاینده آسیب جدی به محصولات تولید شده با استفاده از هوای فشرده وارد می کند. این آلاینده ها شامل گرد و غبار لوله، ذرات سایش، دود و میکروارگانیسم در حین احتراق است. به طور کلی می توان آن را به سه دسته تقسیم کرد:

گرد و غبار بزرگ با اندازه ذرات 10 میکرومتر در بالا.

گرد و غبار ریز با اندازه ذرات 10-1 میکرومولار.

کوچکترین گرد و غبار با ذرات کمتر از 1μm

برای گرد و غبار و ناخالصی های بزرگ، حذف آن از سطح فنی فعلی آسان است، در حالی که حذف گرد و غبار و ناخالصی های نامرئی معمولاً 0.3 تا 5 میکرومتر است. اندازه گیری ذرات گرد و غبار با m به عنوان حد پایین دشوار است. این نیاز به اقدامات فیلترینگ و تمیز کردن برای حذف گرد و غبار از سیستم دارد

 

2.انتخاب فیلتر هوای فشرده

دو آلاینده اصلی در هوای فشرده وجود دارد. یکی از آنها آلاینده هوای استنشاق شده به کمپرسور است که قطر 80 درصد آن 2 μ زیر متر است. دیگری تخلیه از کمپرسور است که در حالت دود قرار دارد، هنگامی که آئروسل μ M را دفع می کند، انتشار 0.01-0.8 خواهد بود.

فیلتراسیون عمومی می تواند اکثر ذرات مایع و جامد را حذف کند و اندازه ذرات به طور کلی بیشتر از 1 میکرومتر است. برای حذف ذرات جامد بسیار ریز و آئروسل های روغن-آب، لازم است از فیلترهای با کارایی بالا استفاده شود که از نظر فنی بسیار پیچیده است. از نظر روش ها و مکانیسم های آن، انجام هر گونه طبقه بندی فیزیکی دقیق غیرممکن است. به عنوان مثال، جداسازی گرانشی، جداسازی گریز از مرکز، ضربه اینرسی مستقیماً انتشار براونی، انتشار جریان گردابی، تراکم حرارتی، بارش الکترواستاتیکی، بارش مغناطیسی، تراکم براونی، تراکم صوتی، بارش آشفته را قطع می کند. در برخی موارد، برای انواع خاصی از ذرات، تنها یک مکانیسم نقش اصلی را ایفا می کند، اما در بیشتر موارد، ترکیبی از مکانیسم های متعدد است. به طور کلی، عمدتاً به رهگیری مستقیم، برخورد اینرسی، انتشار یا حرکت براونی و تراکم حرارتی بستگی دارد. هدف رهگیری مستقیم عمدتاً ذرات بزرگتر در جریان هوا است (به طور کلی اندازه ذرات 1 میکرومولار است) ضربه اینرسی نیز در طول فرآیند رهگیری رخ می دهد، زیرا هنگامی که جریان هوا حاوی ذرات جامد و مایع از طریق مواد فیلتر جریان می یابد، ذرات به دلیل تاثیر وزن و سرعت نمی تواند جهت جریان هوا را به طور همزمان و سریع تغییر دهد، بنابراین ضربه زدن به مواد فیلتر از طریق مسیر خمشی مواد فیلتر نیز غیرممکن است، به طوری که مواد فیلتر ذرات را جذب کند، بنابراین فرآیند وجود ذرات جامد در جریان هوا به پایان رسیده است. با این حال، ذرات مایع دقیقاً یکسان نیستند. هنگام عبور از مواد فیلتر، ذرات ریز جمع می شوند و در نهایت در یک مکان جمع می شوند تا قطرات بزرگتری را تشکیل دهند که به بیرون از ماده فیلتر فشار داده می شود تا یک ناحیه مایع اشباع تشکیل شود و سپس از فیلتر خارج می شود که به آن فیلتراسیون متراکم می گویند. این روش فیلتر می تواند 0.01 μ را حذف کند اگر ذرات جامد بالای M کمتر از 0.01/106 وزن کل باشد، آلاینده های جامد و مایع در جریان هوا را می توان به طور کامل حذف کرد.

یک دستگاه تصفیه خوب باید شرایط زیر را برآورده کند: راندمان فیلتراسیون بالا، به طور کلی بیش از 99.99٪. در عین حال، مقاومت کم است تا اطمینان حاصل شود که فشار و جریان گاز فیلتر شده بیش از حد تغییر نخواهد کرد.

ساختار دستگاه فیلتر نه تنها باید فشار متناظر را تحمل کند، بلکه باید هوای خوبی نیز داشته باشد. برای اطمینان از راندمان فیلتراسیون، خود ماده فیلتر باید استحکام مکانیکی خاصی داشته باشد، فشار خاصی را تحمل کند و بتواند در برابر ضربه جریان هوا مقاومت کند. در حین استفاده نباید ترک خوردگی، حجیم شدن، کف، اکسیداسیون یا لایه برداری سطحی وجود داشته باشد. علاوه بر این، عمر مفید مواد فیلتر باید طولانی تر باشد و تعویض و تمیز کردن آن راحت باشد.

با توجه به ساختار مواد فیلتر، فیلتر هوای فشرده را می توان به فیلتر "عمیق"، فیلتر "مش" یا ترکیبی از فیلتر عمیق و مش تقسیم کرد.

مواد فیلتر فیلتر "عمیق" عمدتاً الیاف پر شده، متالورژی پودر متخلخل و سرامیک متخلخل هستند. عملکرد آن ایجاد یک مسیر جریان منحنی برای گرفتن ذرات گرد و غبار هنگام عبور جریان هوا است.

فیلتر "مش" از فلز متخلخل، پلاستیک، پارچه های فیبر مختلف و غشای ریز متخلخل به عنوان عناصر اصلی فیلتر تشکیل شده است. اندازه منافذ این ماده فیلتر نسبتاً یکنواخت و تخلخل نسبتاً زیاد است. تمام ذرات گرد و غبار بزرگتر از منافذ را می توان فیلتر کرد. به عنوان مثال، عنصر فیلتر ساخته شده از پارچه الیاف شیشه ای فوق ریز و پارچه بافته شده با الیاف پلی استر بیشتر از 0.9 میکرومولار است. ذرات گرد و غبار اساسا قابل حذف است.

 

2.1 عنصر فیلتر زخم

در حال حاضر، این عنصر فیلتر به طور گسترده ای مورد استفاده قرار می گیرد و تصفیه معکوس و استفاده مجدد معمولا در نظر گرفته نمی شود. در اصل یک عنصر فیلتر یکبار مصرف است. مواد اصلی شامل ابریشم مصنوعی، نایلون، الیاف پلی پروپیلن، الیاف شیشه و ... می باشد که به دلیل استفاده از سیم پیچی مکانیکی و بدون چسب، سازگاری بالایی با محیط دارد و ارزان است. از آنجا که این فرم متعلق به فیلتراسیون عمیق است، محتوای گرد و غبار زیاد است، اما دقت فیلتراسیون خیلی بالا نیست. محصولات خارجی می توانند 0.8٪ μ را حذف کنند برای ذرات بالای m، چین می تواند 1 μ M را حذف کند به دلیل مشکل کیفیت سیم پیچ، فیبر نوری ممکن است تحت تأثیر جریان هوا در ابتدای راه اندازی خارج شود.

 

2.2 عنصر فیلتر غیر بافته شده

این عنصر فیلتر عمدتاً به یک عنصر فیلتر استوانه ای غشای متخلخل پردازش می شود و مواد تقویت کننده وینیل سلولز، پلی پروپیلن و پلی تترافلوئورواتیلن هستند. در حال حاضر اکثر فیلترهایی که در بازار به فروش می رسند ترکیبی از عناصر فیلتر مانند استات سلولز و نیترات سلولز و فیلترهای ریز متخلخل از دو ماده مخلوط هستند. نباید توسط اسید رقیق، قلیایی و مایع غیر قطبی خورده شود، اما دمای سرویس نباید بالاتر از 75 ℃ باشد. المنت فیلتر تفلون از تفلون خالص ساخته شده و برای حلال های آلی، اسیدهای قوی و قلیاهای قوی مناسب است. هنگامی که در دمای - 100 ~ 260 ℃ استفاده می شود، بی اثری و پایداری شیمیایی نیز دارد. عنصر فیلتر پلی وینیل کلرید دارای استحکام بالا، چقرمگی قوی، مقاومت در برابر اسید و قلیایی با قدرت متوسط ​​است.

عنصر فیلتر این ماده فیلتر، چه مایع و چه گاز، می تواند 0.5 μ برای ذرات گرد و غبار ریز بالای M را حذف کند، فشار کاری به طور کلی 0.8 ~ 1.0MPa است.

یکی از مزایای این عنصر فیلتر این است که هنگام عبور گاز، عنصر فیلتر اغلب بار ساکن دارد که می تواند از مسدود شدن عنصر فیلتر به دلیل نفوذ ذرات معلق کوچک به عمق سوراخ جلوگیری کند و باعث رسوب گرد و غبار بر روی آن شود. سطح عنصر فیلتر در حالت شل است که به راحتی تخلیه و تمیز می شود.

 

2.3 عنصر فیلتر ترکیبی فیبر توخالی

از آنجایی که توزیع ریز منفذها بسیار بزرگتر از چگالی غشاهای فیلتر معمولی است، تعداد ریز منفذها در هر سانتی متر مربع از سطح فیلتر قابل توجه است، به این معنی که حداکثر تعداد ریز منافذ کاهش می یابد. حداکثر قطر منافذ فیلتر غشایی معمولی 0.3 میکرومتر است. 0.1 برای فیبر توخالی μm. این همچنین به معنای عمر طولانی فیبر توخالی و فیلتراسیون گاز ایمن است. اگرچه غشای فیبر توخالی از 100% پلی پروپیلن ساخته شده است، اما نفوذپذیری آب خوبی دارد، بنابراین گاهی اوقات به عنوان بخشی از خشک کن برای خشک کردن گاز و حذف رطوبت در گاز استفاده می شود. با این حال، این عنصر فیلتر دارای نقص است. اول از همه، پردازش آن پیچیده است. دوم، می تواند جریان مداوم در حالت توخالی را تحمل کند. با این حال، به دلیل تغییر ناگهانی شرایط کار، غشای فیبر توخالی اغلب می شکند. منجر به خرابی فیلتر می شود. علاوه بر این، اطمینان از سفتی و استحکام اتصال بین فیبر توخالی چند بسته و صفحه الگوی ثابت نیز دشوار است. البته، اینها نیز در حال بهبود و غلبه بر آن هستند، بنابراین یک دستگاه فیلتر عالی است

 

2.4 مواد فیلتر متخلخل متالورژی پودر

مواد فیلتر فلز متخلخل یا آلیاژ متخلخل ساخته شده توسط فرآیند متالورژی پودر است. به دلیل تخلخل آن، نه تنها ویژگی های فیلتراسیون مواد متخلخل معمولی، بلکه تمام خواص فلزات را نیز دارد. این دسته اصلی مواد فیلتر فعلی است.

 

2.4.1 ویژگی های مواد متخلخل متالورژی پودر

مواد متخلخل متالورژی پودر دارای نفوذپذیری عالی هستند و برای دستگاه های فیلتراسیون، توزیع یکنواخت سیال و نفوذ مناسب هستند. هنگامی که به عنوان فیلتر استفاده می شود، میزان فیلتراسیون بالا است. به عنوان مثال، هنگامی که فیلتر ساخته شده از مواد متخلخل پودر تیتانیوم اسفنجی با محلول سولفات روی برای الکترولیز فیلتر می شود، میزان فیلتراسیون 6 برابر فیلتر سرامیکی است. سرعت جریان فیلتر ساخته شده از پودر فولاد خام متخلخل می تواند 4 برابر فیلتر کاغذی چین دار و 6 برابر فیلتر نخ پنبه ای باشد. با این حال، منطقه فیلتر چین و چروک و نخ پنبه بسیار بزرگتر از مواد متالورژی پودر است.

به عنوان یک ماده فیلتر، می تواند اندازه منافذ و تخلخل را کنترل کند و از دقت فیلتر بالایی برخوردار است. هنگامی که برای جداسازی گاز استفاده می شود، اثر جداسازی خوب است. هنگامی که برای ابزار و متر استفاده می شود، جریان سیال را می توان به طور دقیق کنترل کرد. به عنوان مثال، سیستم مدار روغن آشنا کمپرسور گریز از مرکز از مواد فیلتر متالورژی پودر فولاد ضد زنگ 40 میکرومولار استفاده می کند که جایگزین مواد فیلتر توری فلزی قبلی می شود. از آنجایی که به طور موثر از تهاجم ذرات جامد جلوگیری می کند، عمر مفید یاتاقان سانتریفیوژ را می توان به 10-20 سال افزایش داد و راندمان فیلتراسیون بیش از 3 برابر فیلتر صفحه نمایش است.

سطح ویژه بزرگ می تواند اثر تبادل حرارت را هنگامی که به عنوان ماده تبادل حرارتی استفاده می شود بهبود بخشد.

می تواند انرژی را جذب کند، بنابراین می توان از آن به عنوان صدا خفه کن، مواد ضد ضربه و مواد بافر برای اگزوز خشک کن استفاده کرد.

خواص فلز و آلیاژ خاصی مانند هدایت گرما، هدایت الکتریکی، پردازش جوش و غیره را حفظ کند. به دلیل استحکام و چقرمگی آن، می تواند تحت فشار بالا کار کند.

 

2.4.2 کاربرد خاص

زمینه های کاربرد مواد فیلتر متالورژی پودر بسیار گسترده است و در حال گسترش است:

ذرات جامد را در مایع فیلتر کرده و محیط های مختلف را جدا کنید. در فناوری انرژی اتمی، هواپیماهای فیلتر، مخازن، کشتی ها، و غیره (μm) سوخت مایع، روغن و مواد روان کننده، فلز مایع فیلتر شده سدیم و لیتیوم نیاز به تصفیه خوب دارند (5 تا 10). دستگاه های انتشار نوترون و همچنین دارو و بهداشت برای فیلتر کردن ویروس ها و باکتری ها استفاده می شود. در حین تهیه پنی سیلین و استرپتومایسین برای فیلتر کردن و تولید هوای استریل و جداسازی برخی از کریستال های ضد باکتری مانند پنی سیلین و استرپتومایسین از مشروب مادر استفاده می شود. مایع موجود در گاز مانند آب و روغن مخلوط شده در هوای فشرده را جدا کنید.

گاز فیلتر شده برای جمع آوری گرد و غبار، تخلیه آب و کنترل فشار گاز استفاده می شود. به عنوان مثال، برای تصفیه گاز ابزار دقیق و متر استفاده می شود. بازیابی گرد و غبار رادیواکتیو؛ جمع کننده گرد و غبار اگزوز کوره بلند همچنین می تواند به عنوان یک دستگاه بافر برای اکسیژن پرفشار، نیتروژن، هیدروژن، هوا و سایر گازها استفاده شود.

گاز و مایع عبوری از ماده یکنواخت می شوند و می توان از پدیده جوش مایع پس از عبور از ماده و پدیده برگشت مایع در هنگام توقف گاز جلوگیری کرد.

برخی از کارخانه‌ها در بخش ما از این ماده برای تصفیه هوای فشرده استفاده می‌کنند و برخی از کارخانه‌های داروسازی آنتی‌بیوتیک از آن برای تمیز کردن 0.5 تا 1 درصد هوا میکرو M گرد و غبار و باکتری‌ها استفاده می‌کنند و آن را به هوای فشرده بدون گرد و غبار و استریل تبدیل می‌کنند و به نتایج ایده‌آل می‌رسند.