1. Definição Básica
A queda de pressão inicial refere-se à diferença de pressão estável formada em ambas as extremidades do elemento filtrante novo e limpo sob a condição de vazão nominal de projeto. As unidades comumente usadas são MPa ou bar. Este parâmetro representa a resistência básica do fluxo de fluido do elemento filtrante e é o principal indicador para determinar o consumo de energia do sistema, a carga da bomba e a margem de pressão da tubulação. Afeta diretamente a estabilidade operacional e o nível de consumo de energia de todo o sistema de filtração, especialmente para elementos filtrantes de grande fluxo aplicados em sistemas industriais de circulação de alto fluxo.
2. Valores de referência da indústria
Com base no elemento de filtro plissado de alto fluxo de 40 polegadas e 6 polegadas comumente usado na indústria, sob a condição de fluxo nominal de 40 a 50 metros cúbicos por hora, a faixa de queda de pressão inicial padrão é de 0,015 a 0,03 MPa, o que equivale a 0,15 a 0,3 bar. Sob a mesma especificação de fluxo, a queda de pressão inicial dos elementos filtrantes fundidos por fusão de PP tradicionais é de 0,08 a 0,15 MPa, enquanto a resistência ao fluxo do elemento filtrante de grande fluxo é de apenas um terço a um quinto daquela do elemento filtrante tradicional. A especificação de precisão afetará o valor da queda de pressão. Para elementos filtrantes de alta precisão de 1 a 5 μm, a queda de pressão inicial é maior, variando de 0,025 a 0,04 MPa; para elementos filtrantes de filtração grossa de 20 a 100 μm, a queda de pressão inicial é reduzida para 0,01 a 0,02 MPa, que é uma regra universal de desempenho para elementos filtrantes de água de alto fluxo no tratamento de água industrial.
3. Principais fatores estruturais que determinam a queda de pressão inicial do elemento filtrante de alto fluxo
Primeiro, a área de filtração efetiva é o fator mais crítico que afeta a queda de pressão. o elemento de filtro de grande fluxo adota um grande diâmetro externo de 6 polegadas combinado com uma estrutura plissada tipo M de alta densidade. Um único elemento filtrante de 40 polegadas tem uma área de filtração efetiva de 8 a 10 metros quadrados, enquanto o elemento filtrante fundido tradicional do mesmo tamanho tem apenas 0,8 a 1,2 metros quadrados. De acordo com a fórmula do fluxo de fluido, sob a mesma vazão total, quanto maior a área de filtração, menor a velocidade do fluido na superfície do material filtrante e a resistência ao fluxo diminui exponencialmente, reduzindo fundamentalmente a queda de pressão inicial.
Em segundo lugar, a estrutura do material do filtro de poros gradiente multicamadas. O elemento filtrante plissado de alto fluxo adota uma estrutura composta de uma camada externa de poros grossos, uma camada intermediária de camada de suporte e orientação e uma camada interna de membrana de filtração precisa. A porosidade geral pode atingir 70% a 85%. Diferente do problema de estrangulamento centralizado de materiais de filtro densos de camada única, a estrutura gradiente permite que o fluido penetre camada por camada, evitando a perda de resistência causada pela velocidade excessiva do fluxo local, e a queda geral de pressão pode ser reduzida em 20% a 30%.
Terceiro, o design do canal de fluxo orientador tridimensional. Ranhuras de orientação em espiral são colocadas entre as pregas do elemento filtrante, o que pode eliminar zonas mortas de fluido e vórtices turbulentos, reduzir a perda de energia cinética durante o fluxo de fluido e a queda de pressão diminui em aproximadamente 25%; as faces interna e externa adotam estruturas de suporte totalmente ocas, sem estruturas sólidas bloqueando o material filtrante, evitando estrangulamento local; a tampa da extremidade de abertura unilateral pode distribuir uniformemente o fluxo de água de entrada, eliminando a perda de pressão adicional causada pelo fluxo de água local de alta velocidade, que é uma vantagem estrutural única do elemento filtrante de grande fluxo.
Quarto, o material do filtro e o processo de formação. As principais membranas dobradas de PP e PTFE são formadas por moldagem por fusão a quente e prensagem a quente, com arranjo de fibras soltas e uniformes, sem poros bloqueados por cola adesiva; o material de filtro composto de fibra de vidro tem melhor desempenho de permeabilidade do que o algodão fundido denso e, sob a mesma precisão de filtração, a resistência ao fluido é menor e o desempenho inicial de queda de pressão do elemento filtrante de alto fluxo é melhor.