过滤器技术参数及阻力计算

1、过滤器种类

常见的过滤器有两种，一种是Y型过滤器，另一种是篮式过滤器。

      Y型过滤器是常用的管道过滤器，通常安装在控制阀或其它设备的进口端，用来清除介质中颗粒性杂质，以保护阀门设备的正常使用。Y型过滤网采用不锈钢双层网结构，坚固耐用，具有结构先进、流阻小、排污方便等特点。过滤网目数需根据用户需要设置。Y型过滤器还可与伸缩节组成具有安装长度可调节的Y型拉杆伸缩过滤器。

     篮式过滤器主要由接管、主管、滤篮、法兰、法兰盖及紧固件等组成。当液体通过主管进入滤蓝后，固体杂质颗粒被阻挡在滤篮内，而洁净的流体通过滤篮、由过滤器出口排出。

      篮式过滤器的特点是有一个垂直的过滤室，一般比Y型过滤器大，按其口径来说，通过篮式过滤器的压降也比Y型过滤器低，因此常用于液体系统，容纳垃圾和杂质的能力也比Y型过滤器强。篮式过滤器也常用于大口径的蒸汽系统。篮式过滤器只能安装在水平管道上，较大较重的篮式过滤器需要安装支撑。当篮式过滤器用于蒸汽系统时，在过滤器内会产生较多凝结水，所以设计用于蒸汽系统的过滤器有一个凝结水排放口，可以安装疏水阀排除凝结水。

      篮式过滤器在使用时一般并联两个，流体只通过其中一个，要清洗时可切换到另一个过滤器，而无需停机。

2、滤网（又叫筛网）目数

 

      滤网目数是指物料的粒度或粗细度，一般定义是指在1英寸(25.4mm)长度内有多少个网孔，即筛网的网孔数；目数越大，说明物料粒度越细，滤网越密；目数越小，说明物料粒度越大，滤网越稀。
      举例：100目滤网，说明在1英寸(25.4mm)长度内排列了100个网孔，每个孔径=0.15mm。
      目数＝25.4/(孔径＋丝径)

筛孔尺寸(mm)	标准目数(目)
4.75	4
4	5
3.35	6
2.8	7
2.36	8
2	10
1.7	12
1.4	14
1.18	16
1	18
0.85	20
0.71	25
0.6	30
0.5	35
0.425	40
0.355	45
0.3	50
0.25	60
0.212	70
0.18	80
0.15	100
0.125	120
0.106	140
0.09	170
0.075	200
0.063	230
0.053	270
0.045	300

3、过滤器设置和选型原则

 

管道随手

      1)、进出口通径  原则上过滤器的进出口通径不应小于相配套的泵的进口通径，一般与进口管路口径一致。      2)、公称压力  按照过滤管路可能出现的最高压力确定过滤器的压力等级。

      3)、孔目数的选择  主要考虑需拦截的杂质粒径，依据介质流程工艺要求而定。各种规格丝网可拦截的粒径尺寸查下表“不锈钢钢丝网的技术特性”。

A 、减压阀、气动控制阀(调节阀)和流量计前、主蒸汽进汽管道及关键设备前，建议安装100目滤网的过滤器；

B 、疏水阀前冷凝水管道，建议安装50目滤网的过滤器；

C 、其他液体管道，根据黏度不同，应选择小于50目滤网的过滤器。

      Y型过滤器适用介质可为水、油、气。一般通水网为18~30目，通气网为10~100目，通油网为100~480目。

4 过滤器材质

 

      过滤器的材质一般选择与所连接的工艺管道材质相同，对于不同的服役条件可考虑选择铸铁、碳钢、低合金钢或不锈钢材质的过滤器。

5 过滤器阻力损失计算

 

      水用过滤器，在一般计算额定流速下，压力损失为0.52～1.2kpa。

 

 

ΔP－阻力损失，Paλ－摩擦系数，无因次Re－雷诺数，Re=(ω·dn)/u，无因次ω－流体速度，m/sρ－流体密度，kg/mμ－动力粘度，kg/m·su－运动粘度u=μ/ρ，m2/sL－当量直管段长度，m，见下表“过滤器公称直径与当量直管段长度关系”D－过滤器内径，mdn－当量直径m，类管件过滤器取管件内径"D"，筒壳式过滤器取‘4S/C’S－液体流通面积，m2C－液体湿周(湿润周长)，C＝2x(筒体内径＋筒体高度)mξi－入口阻力系数，取1.1ξo－出口阻力系数，取0.5

过滤器公称通径与当量直管段长度关系
公称通径 DN	当量直管段 长度L(mm)
50	250~300
80	180~230
100	150~200
150	220~380
200	320~400
250	270~430
300	580~650
350	480~850
400	600~950
450	650~950

6、过滤器过滤面积计算

 

      过滤器的工作能力，取决于滤芯的有效过滤面积、滤芯本身的质量、介质粘度与温度、过滤前后的压力差以及介质中颗粒的含量。

表一：不锈钢钢丝网的技术特性（英制）

目数 /in	可拦截粒 径(μm）	孔径/ 丝径(mm)	有效过 滤面积%
10	2032	2.0/0.51	64
20	955	0.85/0.315	58
30	614	0.6/0.224	54
40	442	0.425/0.206	48
50	356	0.3/0.152	46
60	301	0.25/0.122	44
80	216	0.18/0.102	42
100	173	0.15/0.081	40

计算公式为：

式中  

A--滤芯的有效过滤面积

Q--过滤器的额定流量L/min，流量的选择可以根据设备的要求使用流量，或者从流量泵上直接获得。

μ-动力粘度Pa·S

△PT-总压差

α--滤芯材料的单位过滤能力L/cm?，这个有专门的实验测定，在20℃时(介质温度)，α值为：

特种滤网0.003-0.006，

纸质滤芯0.035，

线隙式滤芯10，

一般网式滤芯2。

△PT（总压差）=△PH+△PC。△PH为过滤器压差(滤壳压差)；△PH=ρQ2（K1/D?+ K2/N?）K1、K2为常数，ρ为流体的密度，Q为流量。由此看出过滤器的压差与流体的密度、流量成正比，与过滤器的进出口口径和过滤器数量成反比。△PC为滤芯压差△PC=μQAμ为动力粘度，粘度与流体的性质和温度有关，Q为每10英寸滤芯通过的流量，A为滤芯的米面积。由此看出滤芯的压差与流体的粘度和每10英寸滤芯通过的流量成正比。    理论上，过滤器的起始总压差△PT在2-3psi(1psi=0.006895Mpa=0.07Kgf/cm2)为佳，通过对两个组成部分来进行合理设计，使得起始压差保证在最合适的区间，才能够设计出符合要求的过滤器。    一个过滤器起始压差越小，滤芯寿命就越长，追求小的起始压差，在前期会付出更多的初始投资成本，但起始压差过大，滤芯更换频繁，日常运行成本会很高，所以我们设计时也要考虑到这一点。

      过滤器的压差-流量特性是确定过滤器流量的重要依据。下图给出了滤芯洁净时过滤器的压差-流量特性曲线。

                      
      为了减小液体通过过滤器的压差，在设计过滤器时，滤壳需要良好的流体通道，尽量减轻介质的变速与变向；滤芯要使用流通阻力小的滤材，更为重要的是尽量增大滤材的有效过滤面积。

      根据国际上的过滤设计，当总压差达到35psi时，便需要更换滤芯，当总压差达到85psi时，这个压力就会对滤芯产生破坏作用，所以在一些安全性比较高过滤器中都会安装安全阀机构，在滤芯堵塞时，前端压力增高时便会冲开安全阀，使介质直流来防止滤芯击溃，市场上安全阀的设计压力一般为80psi。