过滤器选型

过滤器选型方法                                     

过滤器是工业生产流程常见的设备，其作用是过滤介质，阻挡流通介质内一定粒度大小范围内的杂质通过阀门、仪表、设备等，避免杂物卡阻机构动作、磨损间隙表面、缠绕抱死轴上，从而保证这些设备安全运转。  

以下简单阐述过滤器设计选型的一般原则和基本方法，供大家参考。 

一、过滤器设计选型前应明确的工况条件  同所有机械一样，设计选型前必须明确设备使用的工况条件，在相关流程中的工艺位置，就过滤而言，必须明确以下几点：  

1) 过滤器前端和后端的设备类型，特别是要明确过滤器后端的设备对过滤后介质清洁程度 的要求；  

2) 被过滤介质的类别、物理性质、化学性质，特别要明确介质的粘度和其中可能的杂物的 类别；  

3) 过滤器使用的场所和环境、介质温度、工作压力； 

4）过滤器的工艺连接标准和形式；

 

二、过滤器设计选型的一般方法 

1）确定进出口通径  

过滤器的进出口通径不应小于其后端被保护设备的进口通径，一般应和设备通径一致。 

2）确定公称压力  

原则上应按过滤器所在的工艺管线可能出现的最高压力来确定过滤器的压力等级，但是，通常过滤器所保护的设备在设计和选型时已全面考虑了系统的压力界限，所以，可将过滤器的压力等级视为和被保护设备的压力等相同。对设计人员，设备承压的计算与校核必不可少，在此有必要给出过滤器最高压力的计算方法：  

首先应明确，金属材料的机械强度和其所受温度是关联的，随着温度的升高，金属材料的承压能力会下降，过滤器安全运行的最高压力与温度的关系可用下式计算：   

Pmax=Pn-K△T)……………………………………………………(1)   

Pmax---过滤器所能承受的最高工作压力              Mpa 

Pn ---过滤器的公称压力                           Mpa 

T  ---过滤器使用的最高工作温度                   ℃ 

△T---温度差值                                   ℃  

K---强度衰变系数                                 Mpa/℃ 

K值可按以下经验值选取  

a)当作温度≤200℃时                                   K=0  

b)当为铸铁过滤器，工作温度在200—300℃时              K=0-0.004  

c)当为碳钢过滤器，工作温度在200—400℃时              K=0.0016--0.008 

d)当为合金钢过滤器，工作温度在200—400℃时            K=0.0006--0.006 

e)当为不锈刚过滤器，工作温度在200—400℃时            K=0.00018--0.006  

温度在200-400℃之间可用内差值法确定K值，但在这个区间内K值变化很小，所以通常当温度较高时K值取上限，当温度较低时K值取下限。 

3）过滤面积的确定  过滤面积是指滤网的有效通流面积，当滤网的网丝和目数确定时，其可通流的面积占滤网总面积的百分比是一定的，这个百分比我们称它为滤网的有效面积比，显然，有限面积比可通过简单的数学计算获得，为了方便大家，可根据后附表《滤网技术规格》直接查阅使用。 滤网中过滤部分的总面积根据其形状很容易计算，而滤网的有效流通面积（过滤面积）为滤网的总面积和有效面积的积： 

Sl=St=SzSb…………………………………………………………………(2)   

Sl—滤网的过滤面积 

St—滤网的有效通流面积  

Sz—滤网中过滤部分的总面积 

Sb—滤网的有效面积  

通常，过滤面积一般取过滤器公称通径的20倍，以此可反推滤网的过滤部分的面积。 

4）滤网目数的确定  

目数是指每平方英寸面积上的网孔目数。目数的确定主要是依据滤网要拦截杂物的粒径来定，拦截粒径的大小要根据所保护设备允许通过的杂物粒径大小来定。滤网可拦截粒直径的大小可根据《滤网技术规格》查阅。 

5）过滤器壳体材质的选用  

过滤器壳体的材质原则上应选择与工艺管道相同的材质，也要综合工况条件选择铸铁、碳钢、低合金钢或不锈刚材质的过滤器。 

三、过滤器的压力损失计算  

过滤器中的滤网有较强的限流作用，对工艺系统，计算校验流体经过设备时的阻力损失是非常必要的。  

现以最常见的Y型过滤器和筒型过滤器为例，说明过滤器阻力计算的一般方法： 

1） 对于Y型过滤器等管件类过滤器，按下式计算阻力 

ΔP=λ• L/dn • ½ρω²………………………………………………… (3) 

其中, λ=64/Re   

2)对于筒壳类过滤器，按下式计算阻力   

ΔP=（ξr +λ • L/dn + ξC) •ρω²………………………………… (4)  

其中，λ=0.0025 Re-3   

在以上式中：  

ΔP—阻力损失                                                Pa  

λ—摩擦系数                                                 无因次 

Re—雷诺数，Re=(ω•dn)/υ,                                   无因次 

ω—流体速度，                                               m/s 

ρ—流体密度，                                               Kg/m•s 

υ—运动粘度，υ=μ/ρ,                                      m²/s 

μ—动力粘度，                                               Kg/m • s 

L—当量管段长度，                                            m 

(类管件过滤器可参考下表“类管件过滤器公称直径与当量直管段长) 

D—类管件过滤器直径，   

Dn—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，                                           m² 

C—液体湿润周长，                                           m 

C=2×(筒体内径+筒体高度)                            

ξc—出口阻力系数，取0.5  

附表1  类管件过滤器公称直径与当量直管段长度关系

公称 直径 DN	50	80	100	150	200	250	300	350	400	450
当量管段长度 L(m)	25-30	18-23	15-20	22-38	32-40	27-43	58-65	48-85	60-95	62-98

附表2  不锈钢滤网技术规格