1. Definición básica
La caída de presión inicial se refiere a la diferencia de presión estable formada en ambos extremos del elemento filtrante nuevo y limpio bajo la condición de flujo de diseño nominal. Las unidades más utilizadas son MPa o bar. Este parámetro representa la resistencia básica del flujo de fluido del elemento filtrante y es el indicador central para determinar el consumo de energía del sistema, la carga de la bomba y el margen de presión de la tubería. Afecta directamente la estabilidad operativa y el nivel de consumo de energía de todo el sistema de filtración, especialmente para elementos filtrantes de gran flujo aplicados en sistemas industriales de circulación de alto flujo.
2. Valores de referencia de la industria
Basado en el elemento filtrante plisado de alto flujo de 40 pulgadas y 6 pulgadas comúnmente utilizado en la industria, bajo condiciones de flujo nominal de 40 a 50 metros cúbicos por hora, el rango de caída de presión inicial estándar es de 0,015 a 0,03 MPa, lo que equivale a 0,15 a 0,3 bar. Bajo la misma especificación de flujo, la caída de presión inicial de los elementos filtrantes tradicionales de PP fundido-soplado es de 0,08 a 0,15 MPa, mientras que la resistencia al flujo del elemento filtrante de flujo grande es solo de un tercio a una quinta parte de la del elemento filtrante tradicional. La especificación de precisión afectará el valor de caída de presión. Para elementos filtrantes de alta precisión de 1 a 5 μm, la caída de presión inicial es mayor, oscilando entre 0,025 y 0,04 MPa; para elementos filtrantes de filtración gruesa de 20 a 100 μm, la caída de presión inicial se reduce a 0,01 a 0,02 MPa, que es una regla de rendimiento universal para elementos filtrantes de agua de alto flujo en el tratamiento de agua industrial.
3. Factores estructurales centrales que determinan la caída de presión inicial del elemento filtrante de alto flujo
Primero, el área de filtración efectiva es el factor más crítico que afecta la caída de presión. El elemento filtrante de flujo grande adopta un diámetro exterior grande de 6 pulgadas combinado con una estructura plisada tipo M de alta densidad. Un solo elemento filtrante de 40 pulgadas tiene un área de filtración efectiva de 8 a 10 metros cuadrados, mientras que el elemento filtrante tradicional fundido por soplado del mismo tamaño tiene solo de 0,8 a 1,2 metros cuadrados. Según la fórmula de flujo de fluido, bajo el mismo caudal total, cuanto mayor es el área de filtración, menor es la velocidad del fluido en la superficie del material filtrante y la resistencia al flujo disminuye exponencialmente, reduciendo fundamentalmente la caída de presión inicial.
En segundo lugar, la estructura del material del filtro de poros degradados multicapa. El elemento filtrante plisado de alto flujo adopta una estructura compuesta de una capa exterior de poros gruesos, una capa intermedia de capa de soporte y guía y una capa interior de membrana de filtración precisa. La porosidad total puede alcanzar del 70% al 85%. A diferencia del problema de estrangulamiento centralizado de los materiales filtrantes densos de una sola capa, la estructura de gradiente permite que el fluido penetre capa por capa, evitando la pérdida de resistencia causada por una velocidad de flujo local excesiva, y la caída de presión general se puede reducir entre un 20% y un 30%.
En tercer lugar, el diseño del canal de flujo guía tridimensional. Se colocan ranuras de guía en espiral entre los pliegues del elemento filtrante, lo que puede eliminar las zonas muertas del fluido y los vórtices turbulentos, reducir la pérdida de energía cinética durante el flujo del fluido y la caída de presión disminuye en aproximadamente un 25%; los lados interior y exterior adoptan marcos de soporte totalmente huecos, sin estructuras sólidas que bloqueen el material filtrante, evitando estrangulamientos locales; la cubierta del extremo con apertura de un solo lado puede distribuir uniformemente el flujo de agua de entrada, eliminando la pérdida de presión adicional causada por el flujo de agua local de alta velocidad, que es una ventaja estructural única del elemento filtrante de gran flujo.
Cuarto, el material del filtro y el proceso de formación. Las principales membranas plegadas de PP y PTFE se forman mediante moldeo por fusión en caliente y prensado en caliente, con una disposición de fibras sueltas y uniformes, sin poros bloqueados por pegamento adhesivo; El material filtrante compuesto de fibra de vidrio tiene un mejor rendimiento de permeabilidad que el algodón denso soplado en fusión y, con la misma precisión de filtración, la resistencia del fluido es menor y el rendimiento inicial de caída de presión del elemento filtrante de alto flujo es mejor.