Методи очистки пально–мастильних матерiалiв від забруднень

Iснують методи вилучення забруднень iз рiдин. Всі вони умов­но роздiленi на три види.

1. Фiльтрацiя – метод очистки рiдини вiд твердих, а в рядi ви­падкiв i рiдких забруднень при пропусканнi її через пористу пере­городку.

2. Використання силових полiв – метод, заснований на ефектi взаємодiї частинок забруднень будь–якої природи iз силовим полем. Застосовують силовi поля рiзноманiтної природи: гравiта-цiйне, вiд­центрове, магнiтне, електростатичне, електромагнiтне, а також поле сил, що генерується ультразвуковими коливаннями.

3. Фiзико–хiмiчна очистка – метод заснований на відмінностi фiзико–хiмiчних властивостей очищуваних рiдин i частинок забру-днень. До цього методу можна вiднести очистку й обезводжування робочих рiдин сiлiкагелями або цеолiтами, масообмiнне осушення, виморожування вiльної й емульсiйної води i тощо. Забруднення вилучають за до­помогою фiльтрiв i очисникiв, установлюваних безпосередньо в гiд­росистемi машин i механiзмiв, а також за допомогою автономних сис­тем (стендiв) очистки рiдини (СОР). Найбiльш повно задача очистки в технологiчних стендах вирi-шується за допомогою спецiалiзованих СОР, які застосовують як для очистки робочих рiдин перед заправкою в системи, так i для профiлактичної (регенерацiйної) очистки рiдини, що вiдпрацювала визначений ресурс.

Сучаснi i перспективнi системи очистки рiдин повиннi вiдпо-вiда­ти строгим технiчним, екологiчним i економiчним вимогам:

забезпечувати високу тонкість очистки незалежно вiд приро-ди, концентрацiї та розмiрiв забруднень;

мати постiйну пропускну здатнiсть i забезпечувати ефектив­нiсть роботи незалежно вiд часу напрацювання й обсягу очищу-ваної рiди­ни;

мати велику гряземiсткость;

забезпечити високу надiйнiсть роботи;

володіти об'єктивними засобами контролю за станом роботи системи i контролю чистоти рiдини;

мати мiнiмальний гiдравлiчний опiр;

забезпечувати автоматизований процес очистки, контролю стана i регенерацiї;

задовольняти вимоги технологiчностi;

мати малу масу i габарити, невисоку вартiсть установлення i низьку собiвартiсть очистки.

Методи i засоби очистки не повиннi чинити негативний вплив на очищувану рiдину i, навпаки, рiдина не має чинити руйнуючу дiю на елементи системи очистки.

Фiльтри

Конструкцiю фiльтра, як правило, творять корпус iз патрубками пiд­ведення i вiдведення рiдини, фiльтруючий елемент та, iнодi пристрiй для контролю рiвня забрудненостi фiльтроелемента. Рiди-нау, яка очищується, пiд дiєю перепаду тиску прокачують через фiльтруючий елемент. Очищена рiдина проходить через наскрiзнi пори фiльтрувальної перегородки, на якiй затримуються забруднення у виглядi осадку. Чим менше розмiр пор, тим дрібніш частинки забруднень затриманi фiльтром. У бiльшостi фiльтрiв фільтруючий елемент, може бути видобутим iз корпуса при засмiченнi його пор. Фiльтрувальнi перегородки майже завжди розмiщають на рiзноманiтних опорних поверхнях, тому рiдина при ро­ботi фiльтра повинна рухатися в строго визначеному напрямку, для чого на корпусi фiльтра обов'язково наносять стрiлку, що вказує напрямок потоку очищуваної рiдини.

За способом затримки частинок забруднень фiльтромате-рiали можуть бути поверхневi, об'ємнi i комбiнованi. Останнi поєднують ознаки двох перших видiв. Типовим прикладом поверх-невого матерiалу є плетена металева сiтка. Частинки забруднень, розмiр яких бiльше розмiру отворiв сiтки, при прокачуваннi рiдини затримуються на по­верхнi сiтки.

Об'ємнi фiльтроелементи виконують iз проникного матерiалу знач­ної товщини. Для цього використовують папiр, картон, целю-лозу, скловолокно, поветь, замшу, сукно, мiнеральну вату, пористу кера­мiку i металокерамiку. Рiдина очищається, проходячи по вузь-ких, довгих i звивистих каналах. Особливо добре затримуються в таких фiльтроелементах волосоподiбнi частинки. Об'ємнi фiльтро-елементи ут­римують частинки найрiзноманiтніших розмiрiв, тому що розмiри i прохiднi перерізи порових каналiв менш однорiднi, нім у поверхне­вих фiльтроелементiв. Порiвняно з поверхневими об'ємнi фiльтро­матерiали мають бiльш високий гiдравлiчний опiр, забезпечують якiсну фiльтрацiю i володіють великою грязе-місткість, але пiсля накопи­чення забруднень не можуть бути вiдновленi.

У комбiнованих фiльтроелементах спочатку в ході руху рiди-ни встановлюють об'ємний фiльтрувальний матерiал, який забез-печує висо­ку гряземiсткість, а потiм поверхневий, що служить для обмеження максимального розмiру частинок, які пропускаються.

Основними характеристиками фiльтрiв i фiльтрувальних матерiалiв є такi показники, як тонкість фiльтрацiї, пропускна здатнiсть, гiдравлiчний опiр i термiн служби.

Тонкість фiльтрацiї визначається мiнiмальним розмiром частинок забруднювача, утримуваних фiльтроелементом. Цей роз-мiр залежить вiд розмiру пор фільтруючого матеріалу. Окільки визначити розмiр порових каналiв бiльшостi фільтруючихе лементiв неможливо через неоднорiднiсть порових каналiв, тонкість фiльтрацiї визнача­ють мiкроскопiчним аналiзом проб рiдини, взятих перед фiльтром i за ним.

Тонкість фiльтрацiї рiзних фiльтрувальних матерiалiв виз­начається коефiцiєнтом вiдфiльтровування:

n ₁ – n ₂

j = -----,

n ₁

де n ₁ i n ₂ – кiлькiсть частинок забруднень цього розмiру, які мiс­тяться в пробi рiдини, взятой вiдповiдно перед фiльтром i за фiльтром.

Значення коефiцiєнта вiдфiльтровування j змiнюється вiд 0 до 1. Чим вище значення коефiцiєнта вiдфiльтровування, тим бiльше частинок забруднення цього розмiру затримує фiльтр. Наприклад, якщо для частинок розмiром 15 мкм зна­чення j =1, то це означає, що фiльтруючий матерiал затримує всі 100 % частинок зазначеного розмiру. За­лежнiсть коефiцiєнта j вiд дiаметра части-нок називається кривою вiд­фiльтровування. Для кожного фiльтру-вального матерiалу вона визна­чається експериментально.

Для оцiнки розмiрiв частинок забруднень, утримуваних фiльтром, використовують поняття номiнальної i абсолютної тонкостi фiльтрацiї.

Абсолютна тонкість фiльтрацiї визначається максимальним роз–мiром частинок забруднень, виявленого в пробi рiдини, взятої за фiльтром.

Номiнальна тонкість фiльтрацiї характеризується розмiром частинок забруднень, виявлених в пробi рiдини, взятої за фiльт-ром, для якого коефiцiєнт вiдфiльтровування дорiвнює j = 0,97 (ГОСТ 1.00523–72). Номiнальна тонкість фiльтрацiї вказують у пас­портi фiльтра.

З визначення номiнальної тонкості фiльтрацiї випливає, що фiльтр iз номiнальною тонкістю фiльтрацiї 5, 10, 20 мкм може про-пускати в систему до 3 % частинок, розмiр яких бiльше зазначеної величини.

Деякi зарубiжнi фiрми при оцiнцi номiнальної тонкості фiльт-ра­цiї приймають коефiцiєнт вiдфiльтровування рiвний j = 0,95 i навiть j =0,90.

Оцiнку тонкості фiльтрацiї здійснюють експериментально лише на нових непрацюючих фiльтроелементах при визначенiй темпера­тури рiдини i заданому перепадi тиску. Поступова закупорка пор фiльтроматерiала наводить до полiпшення показника тонкостi фiльтрацiї.

Кiлькiсть рiдини (прокачування) Q, яку може пропустити фiльтр за одиницю часу при перепадi тиску Dp, може бути пiдра-хованою за фор­мулою:

D p

Q = qS = К --- S,(7.1)

m

де q – питома пропускна здатнiсть одиницi площi фiльтруваль-ного матерiалу; S – площа поверхнi фiльтра, через яку проходить потiк рiдини; К – проникнiсть фiльтроматерiала; D p – перепад тиску на фiльтрi; m – динамiчний коефiцiєнт в‘язкості рiдини.

Формула (7.1) справедлива для малих чисел Рейнольдса, коли рух рiдини в порах фiльтроматерiала ламiнарний.

Експерименти показали, що в широкому дiапазонi перепадiв тиску проникнiсть фiльтроматерiала К зберiгає постiйне значення. Це доз­воляє застосовувати цей показник як порiвняльну характе-рис­тику фiльтрувальних матерiалiв. Проникнiсть збiльшується зi зрос­танням розмiру i числа наскрiзних пор, перепаду тиску i зменшуєть­ся при збiльшеннi товщини фiльтруючої перегородки i в‘язкостi рiдини. Зниження проникностi зi збiльшенням товщини фiльтруючої перегородки i в‘язкостi рiдини зумовляється зростан-ням гiдравлiчного опору середовища,яке фільтрується. Чим більше значення К, тим менше гiдравлiчний опiр фiльтроматерiала. Значення проник­ностi К для деяких фiльтрувальних матерiалiв приведенi в табл. 7.2.

Залежнiсть витрати рiдини, яка проходить через одиницю поверхнi фiльтрувального матерiалу вiд перепаду тиску при постiйнiй в‘яз­костi, називають гiдравлiчною характеристикою фiльтроматерiала. Зазвичай гiдравлiчна характеристика будується за результатами екс­периментiв. Гiдравлiчнi характеристики деяких фiльтрувальних мате­рiалiв показанi на рис. 7.1.

Зі збiльшенням прокачування через фiльтрувальний матерiал збiль­шується перепад тиску. Це може призвести до руйнацiї фiльт-рувально­го матерiалу i до збiльшення розмiру частинок, які мiгру-ють через по­ристий матерiал. Тому кожний фiльтр розраховують на роботу з виз­наченим прокачуванням рiдини. Зазвичай фiльтруванню пiддають рiдини, в яких мiстяться полiдисперснi частинки забруднень, мiкрокраплi води, мiкропузирчики газiв i рiзноманiтнi мiкроорганiзми.

Таблиця7.2

Значення проник­ностi К для деяких фiльтрувальних матерiалiв

 

Тип фільтрувального матеріалу	Значення проникностi К	Тип фільтрувального матеріалу	Значення проникностi К
Сітка дротова з квадратними отворами 100 мкм 90 мкм 70 мкм 60 мкм 45 мкм	11,24 9,91 6,83 6,06 2,27	Металлокераміка з діаметром гранул 0,6 мм 0,4 мм 0,2 мм 0,1 мм 0,05 мм	0,0182 0,0172 0,0132 0,0116 0,003
Фільтр дротовий з розміром щілин 0,08 мм	0,105	Сітка дротова сплющена з розміром ячейки 15 х 20 мкм	0,022
Фільтр авіаційний	0,037	Тканина капронова	0,013
Капрон фільтру- вальний	0,012	Папір АФБ–1 Папір АФБ–2	0,015 0,036

 

У процесi фiльтрацiї пори фiльтрувального матерiалу забиваються частками забруднень, зменшуються кiлькiсть i розмiр наскрiзних пор i внаслідок змiнюється режим руху рідини. У зв'язку з цим рух пального крізь фiльтрувальну перегородку не може бути визначений тiльки залежнiстю D p=f(Q). Не­обхiдно знати залежностi:

dR/dW = f(R); W= f (t); q = f(t); q = f(W),

де R – загальний опiр фiльтрацiйної перегородки, рiвний сумi опо-рiв перегородки й осадку; W – обсяг фiльтрату, вiднесений до одиницi поверхнi фiльтрувальної перегородки; t–тривалiсть фiльтрацiї; q –питома пропускна здатнiсть (швидкiсть фiльтрацiї).

Рис. 7.1. Гiдравлiчнi характеристики фiльтрувальних матерiалiв: 1 – картон; 2 – плющена сiтка; – папiр крепірований; 4 – фетр

змiнюється режим руху пального.

 

Пальне в умовах аеропортiв, як правило, перекачують вiдцентро­вими насосами, які мають досить похилу характеристику, тому з виз­наченим степенем вiрогiдностi можна вважати, що режим фiльтрацiї здiйснюється при постiйному перепадi тиску.

Для цього режиму фiльтрацiї забивання пор фiльтрувального матерiалу може здiйснюватися за одним з наступних законiв:

1) iз повним закупорюванням пор;

2) iз поступовим закупорюванням пор;

3) за промiжним видом;

4) з утворенням осадку.

При малих концентрацiях забруднень забивання пор може починатися з поступового, промiжного або повного закупорювання пор i пiсля тривалої фiльтрацiї переходити до забивання з утворен-ням осадку. При великих концентрацiях забруднень забивання пор починається ана­логiчно, але цей процес дуже швидко переходить до забивання з утворенням осадку, тому в рядi випадкiв початкових видiв закупорювання пор можна не помiтити. Тоді вважають, що забивання пор вiдбу­вається з утворенням осадку. Рiзноманiтнi види забивання пор при фiльтрацiї рiдин при постiйному перепадi тиску, можна предста­вити таким диференцiальним рiвнянням:

 

dR

––––– = k R^b,

dW

де k – коефiцiєнт фiльтруємостi; b – показник, який залежить вiд виду забивання пор.

Для випадку фiльтрацiї з утворенням осадку b =0, для випадку фiльтрацiї за промiжним видом b =1, при фiльтрацiї з поступовим за­купорюванням b =3/2 i при фiльтрацiї з повним закупорюванням пор b =2.

При фiльтрацiї рiдин може мати мiсце забивання пор одночасно по декiлькох указаних вище видах. У цьому випадку показник b буде знаходиться в iнтервалi від 0 до 2.

Для кожного виду забивки пор фiльтрувального матерiалу в табл. 7.3 поданi математичнi залежностi, що дозволяють робити пов­ний розрахунок процесу фiльтрацiї приD p= const.

Визначити вид забивання пор, а потiм i коефiцiєнт фiльтрова-ності можна за рiвнянням прямої лiнiї в координатах, приведених у табл. 7.3. Фiльтрацiя з повним закупорюванням пор описується прямою у координатах q =f(W); iз поступовим закупорюванням пор – у ко­ординатах t/W=f (t); за промiжним видом – у координатах 1/q=f (t); з утворенням осадку – у координатах 1/q= f (W).

Цi прямi на осях координат вiдсікають вiдрiзки, що дорiвнюють q_o або її оберненiй величинi 1/q_o, а тангенси кута нахилу прямої визначають значення коефiцiєнта фiльтрованості k. Визначення k i q_o про­водять експериментально для конкретних фiльтрувальних матерiалiв i рiдин iз вiдомою забрудненiстю. За даними експериментальних проли­вань складається таблиця з наступними параметрами: t – час фiль­трацiї; DW – кiлькiсть фiльтрата, отриманого за визначений iнтер­вал часу Dt; W – об‘єм вiдфiльтрованої рiдини, вiднесеної до оди­ницi поверхнi фiльтро-матерiала; q – питома пропускна здатнiсть i обернена величина 1/q, а також вiдношення часу фiльтрацiї до кiлькостi фiльтрату t/W.

Далi будуються залежностi q=f(W); t/W=f t ); 1/q=f(W); 1/q=f( t ).

У такий спосiб фiльтрацiя при постiйному перепадi тиску на фiльтроелементi зумовлює поменшання пропускної здатностi.

 

Таблиця 7.3

Основні математичні залежності фільтрації при D р= const(dR/dW=k _m R ^b )

 

Схема фільтрації	Вид фільтрації	q=f(t)	q=f(W)	Рівняння прямої в координатах
	З повним за­купо-рюванням пор, b =2	q=q oexp(- k 1 t)	q=qo- k 1 W	q=f(W)
	З поступовим закупорюван­ням пор, b =3/2	q=q o ( 1+2 k 2 qot) -2	q=q o ( 1+0,5 k 2 W) 2	t/W=f(t) t/W= 0,5 k 2+1/ q
	З утворениям осадку, b =0	q=qo( 1+2 k 3 qo 2 t) -0,5
	Проміжний вид фільтра­ції, b =1		q=q oexp (-k 4 W)

Примітка: W-об’єм фільтрата, м³ / м², q-питома пропускна здатність, м³ /( м ²· с ).

Для запобiгання передчасній замiну фiльтроелемента при неповно­му використаннi його "гряземісткості" на фiльтрах рекомендується встановлювати манометри або сигналiзатори забрудненостi, що пода­ють iнформацiю про досягнення визначеного перепаду тиску.

Сигналiзатор забрудненостi фiльтра може бути виконаний у виглядi iндикаторного стриженя або стрiлки, висування або відхилення яких свiдчать про перепад тиску на фiльтрi. Iнодi iндикатор роблять електричним.

Матерiал фiльтроелемента може бути одноразового та багаторазо­вого застосування. До останнього вiдносяться дротовi, сiтчастi, пластинчастi, металокерамiчнi фiльтри. Фiльтроелементи, виготов­ленi з паперу, повстени, бавовни, придатнi лише для разо-вого засто­сування. Фiльтроелемент, виготовлений iз паперу, стає згодом великим i може трiснути вздовж рифлення. З огляду на це, на паперовi фiльтруючi елементи встановлюють визначений термiн зберiгання i роботи, пiсля чого його рекомендовано викидати незалежно вiд досягнутого перепаду тиску.

Для регенерацiї глибинних фiльтрiв застосовують про-дування фiльтроелементiв стиснутим повiтрям, промивку очищу-вальною робочою рiдиною або спецiальною миючою рiдиною. Напрямок потоку при цьому встановлюють оберненим до напрямку руху рiдини.

Для пiдвищення ефективностi очистки з успiхом застосовують ви­сокочастотну механiчну вiбрацiю фiльтра разом iз потоком рiдини, а також промивку в ультразвуковiй ваннiй. Експерименти показали, що ультразвукова очистка вiдновлює пропускну здатнiсть металокерамiч­них фiльтроелементiв до 90 % вiд номiнальної. Для вимивання забруд­нень, які накопичилися в глибинi фiльтроелемента, використовують сили, що виникають у момент схлопування кавiтацiйних пузирчикiв при впливi на миючу рiдину ультразвукового коливання. При цьому в ка­вiтацiйних пузирчиках вiдбувається мiсцеве рiзке пiдвищення тиску (до декiлькох десяткiв мегапаскалів) i температури (до 300-400 ^оС).

Фiльтроматерiали повиннi забезпечувати необхiдну тонкість фiль­трацiї рiдини при високому значеннi коефiцiєнта вiдфiльтровування, мати високу вiбро– i механiчну міцність, вели-ку гряземісткість, здатнiсть до багатократної регенерацiї, не впли-вати не­гативно на фiзико–хiмiчнi властивостi очищуваних рiдин i не адсор­бувати присадки, якi вводяться в рiдину (протиспра-цьовувальні, антиокиснювальнi, антистатичнi тощо), не змiнювати своїх властивостей пiд дiєю фiльтрованих рiдин, не забруднювати рiдину частинками матерiалу, з якого виготовлений фiльтр, не кош-тувати дорого. Застосовуванi на практицi фiльтроматерiали дуже рiзноманiтнi. Кожний iз них має свої переваги i недолiки.

Пористостю фiльтроматерiала П називається частка його загально­го обсягу, що припадає на пори:

V _п

П = -----,

V _фм

де V _п – обсяг пор; V _фм – обсяг фiльтрацiйного матерiалу. Закони очистки нафтопродуктiв у фiльтрах грунтуються на загальнiй теорiї фiльтрацiї рiдин у пористому середовищi. Будь-який матерiал, що фiль­трує, мiстить пори – промiжки, розподiленi бiльш–менш рiвномiрно в середовищi. Пори бувають наскрiзнi – пронизуючi объем пористого тiла наскрiзь; слiпi – вiдкритi тiльки з однiєї сторони i закiнчу­ються усерединi пористого тiла; а також внутрiшнi – пори, що не сполучаються з зовнiшньою поверхнею пористого тiла.

 

Рис. 7.2. Види пор:

1 – слiпi; 2 – внутрiшнi;

3 – наскрiзнi

 

Пористий простiр, що складається з наскрiзних пор, є ефективним простором пористого матерiалу, вiд величини котрого, а також роз­мiру пор i характеру їхнього розподiлу залежать фiльтрацiйнi влас­тивостi пористих матерiалiв.

Поровий простiр, зайнятий внутрiшнiми i слiпими порами, не бере участь у процесi фiльтрацiї i рахується неефективним простором по­ристого середовища.

Сумарний обсяг зовнiшнiх i наскрiзних пор можна визначити шля­хом вимочування фiльтрувального матерiалу в добре змочувальнiй йо­го рiдинi, тодi коефiцiєнт зовнiшньої шпаристостi буде визначати­ся:

V _сл +V _ск G _мокр –G _сух

П₁ = ------ = ---------,

V _пм r_ж V

де П₁– коефiцiєнт зовнiшньої пористостi; V _сл– обсяг слiпих пор;

V _ск – обсяг наскрiзних пор; G _мокр – вага мокрого фiльтроматерiалу; G_сух – вага сухого фiльтроматерiалу; r_ж – густина змочувальної рiдини.

Встановити спiввiдношення мiж об‘ємами наскрiзних, внут-рiшнiх i слiпих пор практично неможливо, а тому пiд пористiстю розуміють ефективну пористiсть фільтрувального матерiалу, яка залежить вiд типу матерiалу та технологiї його виготовлення. Наприклад, па­пiр, призначений для виготовлення грошей, має дуже низьку порис­тiсть, яка дорiвнює 1,0–1,5 %, пористiсть фiльтру-вальних паперiв лежить у межах 60–70 %. Пористiсть фiльтруваль-ного матерiалу з тонкошерстя­ного волокна – 70–85 %, iз деревин-но–волокнистого матерiалу 42–92 %, металокерамiки з зернами дiаметром 0,1–2 мм – до 30–45 %.

Пористiсть залежить вiд структури матерiалу i може в процесi роботи фiльтра змiнюватися через накопичення в порах частинок заб­руднень, набухання волокон, збiльшення тиску рiдини, деформацiї i зсуву матерiалу пiд дiєю перепаду тиску.

Фiльтроелементи можуть бути рiзних видiв. Сiтчастi фiль­троелементи найбiльш поширені. Для їхнього виготовлення зас­тосовують дрiт iз корозiйностiйкої сталi, фосфористої бронзи, латунi, нiкелю i з неметалевих матерiалiв. Тонкість фiльтрацiї визначаються розмiром комірки у свiтлi.

Для пiдвищення тонкістi фiльтрацiї iнодi сiтки прокатують, що призводить до зменшання розмiру пор. Так, наприклад, при плющеннi сiтки 004 номiнальний розмiр комірок у свiтлi змен-шується з 40 до 20 – 30 мкм. Для цiєї ж мети на сiтку наносять гальванiчне покрит­тя. Для пiдвищення гряземісткості фiльтри iнодi виготовляють iз де­кiлькома шарами сiток, розмiр яких зменшують за потоком рiдини.

В останнi роки явилися сiтки саржевого переплетіння (ГОСТ 4601–73), що дозволяють одержувати бiльш тонку фiльтрацiю, нiж сiтки квадратного переплетення. Така сiтка бiльш щiльна й еласти-ч­на. Номiнальна тонкість фiльтрацiї саржевих сiток досягає 10 мкм. Для зменшення розмiрiв комірок їх також можна прокатувати. Отриманi в такий спосiб сiтки забезпечують номiнальну тонкість очистки до 2 – 3 мкм.

Широко розповсюджені фiльтроелементи, виконанi з нiкеле-вої сiтки саржевого плетення 80/720 iз тонкістю фiльтрацiї 12–16 мкм. Фiльтроелементи, виконанi iз сiтки, зазвичай виготовляють у виглядi цилiндра, кiнцi якого закрiплюють в обойми фальцюван-ням, паянням або роликовим зварюванням. За рахунок гофрування сiтки збiльшується по­верхня фiльтрацiї i жорсткiсть фiльтрое-лемента.

Сiтки мають порiвняно малий гiдравлiчний опiр, добре про-тисто­ять пульсацiї тиску, вiбрацiї, перевантаженням, мають високу меха­нiчну міцнiсть. Вони зручнi в експлуатацiї, тому що легко проми­ваються.

Усi поверхневi фiльтроматерiали порiвнянно з об'ємними мають малу гряземісткiсть i не здатнi затримувати частинки, розмiр яких менше за розмiри пор фiльтроелементiв.

Широко застосовують щiлиннi дротовi фiльтроелементи, які виго­товляють шляхом навивання дроту на цилiндричний перфо-рований, який має гвинтову нарiзку. Мiж витками утворюються фільтруючі щiлини, розмiр яких залежить вiд кроку навивання дроту. Дрiт може бути круг­лого i фасонного перерізу. Iнодi на дротi через визначену вiдстань роблять мiсцевi стовщення, напри-клад, трапецiєподiбнi виступи, які перешкоджають приляганню виткiв. Мiнiмальний розмiр щiлини досягає 20 мкм.

Пластинчастi фiльтроелементи виготовляють шляхом набору великої кiлькостi тонких пластин, мiж якими встановлюють хресто- або зiркоподiбнi проставки. Товщина проставок визначає розмiр фільтруючої щiлини. Пластинчастi фiльтри, якi випускає промис-ловiсть, мають номiнальну тонкість фiльтрацiї 80 – 200 мкм, тому застосову­ють їх в основному для грубої очистки рiдини. Пластинчастi фiльтри зазвичай постачають пристроєм для вилучення осадку з фiльтроелемента без його виймання з корпуса. Очистка фiльтроелемента здiйснюється скребками, які приводять в дiю поворотом рукоятки, розмiщеної на корпусi фiльтра.

Металокерамiчнi фiльтроелементи виготовляють iз порошкiв мета­лiв i сплавiв iз частинками як сферичної, так i несферичної форми. Матерiалом для виготовлення порошкiв можуть бути вуглецеві i корозiйностiйкi сталi рiзних марок, нiкель, монель, мiдь, бронза, титан тощо. Порошки засипають у жорсткi прес-форми, вiдп­ресовують або прокачують, потiм спiкають при температурi, яка дорiвнює 0,55–0,96 температури плавлення металу. Тонкість фiльтрацiї зале­жать вiд розмiру гранул порошку, тиску пресування i можуть змiню­ватися вiд 3 до 100 мкм. Виготовляють їх у виглядi дискiв втулок, ста­канiв.

В останнi роки як фiльтраційний матерiал знайшли широ­ке застосування листовi матерiали ФНС–5, якi виготовляють з порош­ку хромонiкелевої сталi несферичної форми. Цей матерiал має за-довiльну вiброміцність, стійкiсть до теплових навантажень, забез-печуючи номiнальну тонкість фiльтрацiї 5 мкм. Фiльтроелементи з ФНС–5 дозволяють здійснювати десятикратну регенерацiю в ульт-разву­кових установках.

Паперовi фiльтроелементи виготовляють iз деревної целю-лози або бавовняних волокон i для пiдвищення механiчної міцності й елас­тичностi просочують фенольною або епоксидною смолою. Номiнальна тонкість фiльтрацiї паперових фiльтроелементов 2 – 35 мкм. Фiльтроелементи працездатнi в дiапазонi температур вiд мiнус 55 до плюс 135 ^оС. Фiльтрувальний папiр крiпиться на каркас для того, щоб він міг витримувати великий перепад тиску. Всi па-перовi фiльтроелементи – одноразового застосування.

Тканиннi фiльтроелементи виготовляють iз батисту, шовку, фiль­тродіагоналя, капрону, нейлону, склотканин.

Фiльтрацiйнi властивостi тканин залежать вiд будови. Чим тон­кiшi волокна i нитки, тим кращі фiльтрацiйнi властивостi тканини. Часто для полiпшення тонкостi фiльтрацiї тканини у фiльтроелементи укладають у декiлька шарів, але це знижує пропускну здатнiсть. До­сяжна тонкість фiльтрацiї тканинним фiльтроелементом – 1 мкм.

У фiльтрах, що використовують тканини, передбачена мож-ли­вiсть швидкого демонтажу i монтажу фільтрувального елемента, для йо­го замiн, пiсля засмiчення частинками забруднень. Фiльтро-пакет, як правило, разової дiї. Найчастіше фiльтри з тканими елементами використовують для очистки пального.

Фiльтроелемент iз нетканого матерiалу являє собою волок-нисту шар з хаотичним розташуванням волокон. Товщина шару досягає декiлькох мiлiметрiв. Фiльтроелемент iз нетканих мате-рiалiв вико­нують у виглядi набивки в металевий або тканинний корпус войлока, товстого картону, паперової i дерев'яно–волок-нистої маси та iн. До­сяжна тонкість фiльтрацiї 10 – 15 мкм. Фiльтроелементи з неткано­го фiльтрувального матерiалу мають велику гряземісткiсть, але всi вони разового використання i пiсля засмiчення регенерацiї не пiдляга­ють.

Незважаючи на розмаїття фiльтрувальних матерiалiв, які застосо­вуються для виготовлення фiльтроелементiв, вони все ж не можуть повністю вирiшити задачу тонкої очистки рiдин. Це пояснюється такими основними недолiками, що органiчно властиві фiльтромате­рiалам:

труднощi одержання множини стабiльних за розмiрами капiлярних каналiв малого дiаметра; наприклад, у фiльтрах тонкої очистки роз­мiр порових каналiв повинен дорiвнювати 2 – 5 мкм;

невелика гряземісткiсть i малий ресурс (особливо для фiльт-рома­терiалiв, що забезпечують високу тонкість очистки);

мала пропускна здатнiсть i великий гiдравлiчний опiр;

не­достатня міцнiсть i пластичнiсть;

погане вiдновлення властивостей багатьох пористих сере-довищ при промиваннi;

мiграцiя забруднень i частинок фiльтроматерiалів до очи-щуваної рiдини;

висока вартiсть фiльтрiв, яка забезпечують тонку фiльтрацiю при великiй витратi рiдини через фiльтр.