TEFLON喷涂金属网分离滤芯压差性能的研究

　　聚结分离技术在现代工业油水分离领域中的应用越来越广泛。目前, 航空喷气燃料、汽轮机油和液压油的油水分离中广泛地使用着聚结分离技术和设备[1~3],化工过程中的烃水分离也逐渐采用聚结分离技术与设备[4]。在聚结分离设备中, 分离滤芯起着阻水通油的作用, 其性能好坏直接影响到设备的脱水性能。目前市场上使用的分离滤芯多为使用 TEFLON 喷涂金属网制作的, 分离滤芯阻水通油的性能与其压差密切相关, 本文简要介绍有关这方面的研究工作。

　　TEFLON 喷涂金属网一般是在编织金属网的表面喷涂一层 TEFLON 材料, 喷涂前的金属网具有正方形网孔结构, 喷涂后的金属网一般呈现圆形孔结构。为了便于理论分析, 现将 TEFLON 喷涂金属网简化为厚度为 d、孔径为 a、孔间距为(d+a)的筛板结构, 如图 1 所示。

　　在工作过程中, 油液通过 TEFLON 喷涂金属网的流速较低, 可看作层流流动。对于单个圆孔而言, 流量与压差之间的关系[5]为：

　　式中 q———通过圆孔的流量, m3/s

　　a———网孔直径, m$

　　p———圆孔两端的压差, Pa

　　%———油液的动力粘度, Pa·s

　　d———喷涂后金属网厚度或金属丝直径, m

　　喷涂金属网具有众多数量的圆形孔, 如图 1 所示。设通过面积为 A 的 TEFLON 喷涂金属网的流量为 Q,则油液通过时所产生的压差&p 为:

　　油液通过分离滤芯的压差对分离滤芯阻水性能的影响是十分巨大的。由于分离滤芯的阻水性能有限, 故压差太大会导致水滴通过滤芯, 起不到阻水的作用, 从而不能实现油水分离。由式(2) 可知, 油液通过分离滤芯的压差*p 与以下因素有关。

　　(1)单位表面进入流速 v

　　分离滤芯单位表面进入流速 v 与通过分离滤芯的压差成正比关系。v 越小, 通过分离滤芯的压差越小, 分离滤芯的阻水能力越好, 但分离滤芯的体积越大; v 越大, 则反之。因此, 聚结设备中使用的分离滤芯都有一个比较合适的v。

　　对于常用的 TEFLON 喷涂金属网分离滤芯在航空喷气燃料中使用而言, 其动力粘度 + 为 1.06×10-3Pa·s 、网孔直径 a 与金属丝直径 d 均为 75,m, 根据式(2) 可绘制单位表面进入流速 v 对通过滤芯的压差-p 的影响曲线, 如图 2 所示。对于航空过滤分离器中使用的TEFLON 喷涂金属网分离滤芯, 在综合考虑过滤分离器的体积与分离滤芯阻水性能的情况下, v 一般取(30~100) ×10-3m/s, 此时分离滤芯所对应的压差在(69~230)Pa 之间。

　　(2)油液动力粘度.