I. Explicação detalhada da capacidade de resistência à pressão dos filtros de fio enrolado
A capacidade de resistência à pressão do cartucho de filtro enrolado em fio é um indicador central para a operação estável do equipamento. É dividido em três dimensões principais: pressão de trabalho contínua contínua, diferença de pressão final permitida e pressão de ruptura instantânea. O desempenho da resistência à pressão do cartucho do filtro de fio não é um valor fixo. É determinado principalmente pelo material da estrutura central, pelo processo de enrolamento da fibra, pelo material do fio do filtro e pela temperatura média. O desempenho da resistência à pressão varia muito sob diferentes condições de trabalho.
(1) Desempenho de resistência à pressão padrão em temperatura normal
Sob condições normais de temperatura de 20 ℃ em operações de rotina, os cartuchos de filtro de profundidade convencionais no mercado são divididos em duas categorias: estrutura de plástico PP e estrutura de aço inoxidável. Há uma diferença significativa no desempenho da resistência à pressão. Eles são adequados para diferentes cenários de aplicação.
O cartucho de filtro enrolado em corda PP com estrutura PP é um modelo universal para tratamento de água, amplamente aplicável em cenários de purificação de água residencial e comercial convencional. Seu limite nominal de pressão de trabalho contínuo para frente é de 0,5 MPa, enquanto o padrão de operação de segurança da indústria recomenda um máximo de ≤ 0,4 MPa. Uma válvula redutora de pressão adicional deve ser instalada na tubulação de sobrepressão para estabilizar a pressão. A diferença de pressão final na entrada e saída do elemento filtrante é um valor crítico de 0,2 – 0,24 MPa. Alcançar este valor requer substituição imediata para evitar operação ineficaz. Sua pressão de ruptura instantânea varia de 0,7 a 0,9 MPa. Embora a sobrepressão de curto prazo não cause ruptura direta, pode levar ao afrouxamento da estrutura de arame, leve deformação da estrutura, resultando em danos à estrutura de filtração e perda de precisão.
O cartucho de filtro enrolado em corda de polipropileno com estrutura de aço inoxidável 304 e 316 é um modelo industrial especial de alta pressão, adequado para condições adversas, como alta temperatura, alta pressão, óleo e meios químicos. Sua pressão de trabalho contínua pode atingir 1,0 – 2,0 MPa, e a diferença de pressão final máxima permitida é de 0,3 – 0,7 MPa. Ele pode suportar ambientes operacionais de alta pressão a longo prazo. A pressão de ruptura instantânea chega a 2,5 – 3,5 MPa. A estrutura tem excelente estabilidade e é improvável que sofra deformação da estrutura ou desprendimento do fio durante operação de alta pressão a longo prazo.
(2) O efeito de atenuação da temperatura na resistência à compressão
À medida que a temperatura do meio aumenta, ela enfraquece significativamente a resistência mecânica estrutural da tela do filtro e da estrutura do núcleo do filtro, fazendo com que o desempenho compressivo geral do cartucho do filtro enrolado em fio diminua continuamente. A combinação de alta temperatura e alta pressão é uma das principais razões para deformação, danos e falhas do filtro. Entre eles, o núcleo do filtro universal com tela de filtro PP e estrutura do núcleo PP tem resistência ao calor relativamente fraca e sua resistência à compressão diminui significativamente com o aumento da temperatura. A 60°C, a resistência à compressão nominal cai para 0,35MPa, e a 80°C de alta temperatura, a resistência à compressão permanece apenas 0,25MPa. É estritamente proibido usar cartucho de filtro enrolado em corda pp em condições de trabalho adversas com alta temperatura e alta pressão. O núcleo do filtro com fio de algodão absorvente e estrutura do núcleo de aço inoxidável tem melhor resistência ao calor, retendo 75% da resistência à compressão básica a 100 ℃. Mesmo em um ambiente de alta temperatura de 120 ℃, ele ainda pode suportar de forma estável uma pressão de trabalho contínua de 0,6 MPa, adequada para cenários regulares de filtração em alta temperatura de cartucho de filtro de fio. O núcleo do filtro com rosca de fibra de vidro e estrutura de núcleo de aço inoxidável tem a melhor resistência a altas temperaturas, adequado para meios de alta temperatura variando de 80°C a 180°C, com atenuação extremamente baixa de resistência à compressão em ambientes de alta temperatura, e é um modelo de filtragem dedicado para condições severas de trabalho em alta temperatura, como óleo quente e água de processo de alta temperatura para cartucho de filtro de profundidade de fio.
(3) A influência do processo de enrolamento no desempenho da resistência à pressão
O processo de enrolamento do filtro determina diretamente a estabilidade geral da camada de fibra e é a principal razão para a diferença na resistência à pressão sob o mesmo material de estrutura para cartucho de filtro enrolado em fio de polipropileno. Os filtros industriais de última geração adotam um processo de enrolamento de tensão constante totalmente automático, com fibras de espessura uniforme e bem dispostas, que são tensionadas uniformemente, e nenhum fio solto local ou desvio ocorrerá durante o processo de suporte de pressão. Os parâmetros de resistência à pressão são totalmente atendidos e a estabilidade é forte. Os filtros comuns de baixo custo são, em sua maioria, enrolados à mão ou de baixa tensão, com fibras soltas e espessura irregular. Mesmo que o valor padrão da resistência à pressão esteja marcado, problemas como deslocamento do fio e afrouxamento estrutural ocorrerão a 0,3 MPa da diferença de pressão normal, perdendo prematuramente a capacidade de filtração. Além disso, filtros enrolados de camada espessa personalizados podem melhorar o desempenho de resistência à pressão do cartucho de filtro enrolado em fio em cerca de 20% sob as mesmas condições estruturais, especificamente adaptados a condições adversas com altas impurezas e altas diferenças de pressão.
(4) Falhas causadas por pressão excessiva
Pressão moderada excessiva, dentro da faixa de 0,5 MPa a 0,7 MPa, fará com que a camada de envolvimento de fibra do cartucho de filtro enrolado em fio pp seja comprimida e deformada, resultando em um aumento no tamanho dos poros de filtração interna. Isso impedirá que o filtro intercepte impurezas finas, levando ao problema de penetração de impurezas e falha do filtro. O limite excessivo de alta pressão moderado, quando a pressão da estrutura PP excede 0,9 MPa e a pressão da estrutura de aço inoxidável excede 2 MPa, causará diretamente a quebra da estrutura e o estouro do cartucho do filtro de fio. Os fragmentos de fibra caídos fluirão para a tubulação a jusante, contaminando equipamentos de precisão, como elementos de membrana, resinas e trocadores de calor. Operar sob diferencial de pressão excessivo por um longo período fará com que as fibras sofram fadiga e fratura continuamente, esgotando rapidamente o espaço de absorção de poluentes do cartucho do filtro de profundidade do fio e reduzindo diretamente a vida útil geral em mais de 50%.
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