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微小颗粒对微孔滤膜的污染吸附

导读:不同操作条件下乳化液中微小颗粒对微孔滤膜的污染吸附情况,建立了滤膜微孔结构三维模型,采用计算流体动力学的欧拉耦合模拟数值计算方法( CFD-DEM) 模拟了微小颗粒在微孔滤膜


返回列表 来源:未知 发布日期:2019-04-22 23:39【
随着液压支架的广泛使用,随之带来的问题日益严峻。由乳化液污染引起的设备故障变得不容忽视,因此对液压支架用乳化液进行污染控制是极其必要的。污染控制的有效实施离不开对乳化液中固体颗粒污染物的检测,在众多污染物检测方法中,孔滤膜淤积堵塞法是检测乳化液中固体颗粒污染程度的可靠方法,因其不受工作介质颜色气泡等的影响,测试结果比较可靠,但其检测的准确性依赖于对颗粒污染堵塞滤膜微孔的机理的深刻认识。借助恒压堵塞定律,结合试验对10 μm 膜孔孔径的金属微孔滤膜堵塞机理进行了研究,认为微孔滤膜的堵塞在达到滤饼过滤之前可近似使用标准孔堵塞模型进行描述,但尚未探讨操作条件、滤膜结构尺寸和颗粒特性对堵塞机理的影响。使用粒径大的颗粒悬浮液进行了微孔滤膜死端过滤的试验研究,其结论是膜孔堵塞是造成流量衰减的主要原因,认为颗粒粒径分布与膜的孔径是影响机理的关键因素,而操作压力影响的只是污染机理的转化节点与持续时间。运用包括孔堵塞—滤饼模型、恒压过滤模型、阻力分布模型以及标准的膜污染指数模型在内的过滤模型研究陶瓷膜污染机理,验证了使用高分子膜的过滤模型与陶瓷膜微滤结果吻合良好。

借助扫描电镜
辅助说明了滤膜形态和滤膜的膜孔结构对牛血清蛋白( BSA) 溶液微滤过程滤液流速的影响。在对单个颗粒进行受力分析的基础上,提出了可以预测错流过滤中滤饼层结构的微观模型,并通过扫描电镜对滤饼层的观察验证了该模型。随着计算机性能的提高,以及大量仿真软件( CAE 软件) 的研发,利用数值模拟研究膜的污染过程成为一种重要手段。利用CFD 软件,研究了纤维过滤空气时迎面风速、过滤介质填充密度对压降和渗透率的影响。利用欧拉-拉格朗日法对纤维过滤器进行数值模拟,研究了不同
颗粒粒径下纤维的收集机理。但以上研究皆因为模拟方法的限制未体现颗粒对流场的作用。
 
结论
1) γ = 0.1 mJ /m2 时颗粒主要会吸附到滤膜丝径的背面,而γ 为1 mJ /m2 时丝径的正面也会有颗粒吸附。
 
2) 微孔滤膜的膜孔尺寸和操作压力不同会导致其流场分布有所不同,总体来说,膜孔尺寸越大,操作压力越大,颗粒通过流体的平均流速越高,油液对颗粒的曳力越大,颗粒沉积越难以形成,反之颗粒更容易被截留。
 
3) 由于微小颗粒的投影面积小,它们受液体压力的影响可忽略,因此影响微小颗粒吸附沉积的主要因素是流体的运动速度,流体运动速度越大,流体对颗粒的曳力也越大。