CN103149141A - 一种非稳态测试过滤介质透水性能的装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种非稳态测试过滤介质透水性能的装置及方法，该装置包括上筒体(1)、液位刻度尺(2)、上联接法兰(3)、筒体密封垫片(4)、过滤试样安装板(6)、支撑网板(7)、O型密封圈(9)、下联接法兰(10)、出水阀(11)和固定支架(12)，其特征在于，还包括将上联接法兰(3)和下联接法兰(10)紧固连接的紧固卡箍(8)，所述的上联接法兰(3)和下联接法兰(10)之间形成密封腔体。与现有技术相比，本发明具有可简单、快捷、有效地测定大多数平板式过滤介质透水性能，为过滤介质的选择和使用提供科学的依据等优点。

Description

一种非稳态测试过滤介质透水性能的装置及方法

技术领域

本发明属于液固分离中过滤介质测试仪器领域，涉及液固分离用过滤介质透水性能的测试方法及测试装置。

背景技术

过滤介质是液固分离操作单元中的核心元件，其性能的好坏将直接影响到分离效果的优劣，而过滤介质透水性能又是反映过程处分离效果的最直接指标，是选择和使用过滤介质的一个重要性能参数。目前，现有的过滤介质透水性能测定多采用稳态恒压差的方法进行测定，其装置结构复杂，配套实施多，过程要求高，操作繁琐，尤其是在测定透水性能好的过滤介质时，试验液大量浪费，且液位高度波动大，测定结果不稳定。为此，有必要研究和开发一种结构简单、操作便捷的过滤介质透水性能测定装置和方法。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种简单、便捷、有效的非稳态测试过滤介质透水性能的装置及方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：一种非稳态测试过滤介质透水性能的装置，该装置包括上筒体、液位刻度尺、上联接法兰、筒体密封垫片、过滤试样安装板、支撑网板、O型密封圈、下联接法兰、出水阀和固定支架，其特征在于，还包括将上联接法兰和下联接法兰紧固连接的紧固卡箍，所述的上联接法兰和下联接法兰之间形成密封腔体。

所述的紧固卡箍为快开式紧固卡箍，上联接法兰和下联接法兰通过该快开式紧固卡箍密封连接。

所述的下联接法兰设有安装过滤试样安装板的凹面和安装O型密封圈的凹槽。

所述的过滤试样安装板设有安装支撑网板的凹面。

所述的O型密封圈、过滤试样安装板、支撑网板及待测试的过滤介质试样和筒体密封垫片安装在上联接法兰和下联接法兰之间，其中支撑网板设置在下联接法兰上，并在支撑网板与下联接法兰之间设置O型密封圈，过滤试样安装板设置在支撑网板上，待测试的过滤介质试样设置在过滤试样安装板上，并在上联接法兰与过滤介质试样之间设置筒体密封垫片。

所述的上筒体上设有液位刻度尺，上筒体设置上联接法兰上，其底部连通所述密封腔体。

所述的下联接法兰设置在固定支架上，所述的出水阀设置在下联接法兰底部，并连通所述密封腔体。

一种使用所述的非稳态测试过滤介质透水性能的装置进行测试的方法，其特征在于，具体包括以下步骤：

(1)将O型密封圈和过滤试样安装板装入下联接法兰的凹槽和凹面内，将支撑网板安装入过滤试样安装板凹面内，再把过滤介质试样平放于过滤试样安装板和支撑网板上，压上筒体密封垫片，再将上联接法兰和上筒体轻轻压在上面，最后用紧固卡箍将上联接法兰和下联接法兰进行紧固密封连接；

(2)关闭出口阀，在上筒体内加入试验液，待液面稳定后，打开出口阀，试验液将连续通过被测试过滤介质试样，使得上筒体内液面不断降低，在液面高度下降过程中均匀地选择不少于5个液位高度点，记录对应的累计时间，每一个被测过滤介质试样需进行三次测试，取平均值，绘制累计时间与液位高度的曲线图，获取不同液位高度点下液位高度随时间的变化率：

(3)测量测试过程中试验液温度，结合步骤(2)测得的液位高度随时间的变化率得出透水阻力。

步骤(3)所述的透水阻力通过以下公式计算得出：

透水阻力： $R=\frac{\mathrm{\Δ}{P}_i}{\mathrm{\μ}{Q}_i}=\frac{\mathrm{\ρg}{H}_i}{\mathrm{\μA}}\×\frac{1}{\frac{\mathrm{dH}}{\mathrm{dt}}}$

式中，R-透水阻力，m^-1；

ΔP_i-液位压差，Pa；

μ-试验温度下试验液的黏度，Pa·s；

Q_i-渗透通量，m³.m^-2.s^-1；

ρ-试验温度下试验液的密度，kg.m^-3；

g-重力加速度，m.s^-2；

H_i-液位高度，m；

A-试样面积，m²；

-液位高度随时间的变化率，m/s。

步骤(1)所述的试验液为蒸馏水；

所述的过滤介质试样通过以下方法制得：选取无瑕疵、破损缺陷的过滤介质样品，裁剪成直径为100mm圆形试样3～5个，对于织造形式的过滤介质试样，为避免脱丝边缘需进行热处理，将所取试样浸于蒸馏水中，至试样因自重力下沉即可。

与现有技术相比，本发明的主要优点是：

(1)使用本发明中的过滤介质透水性能测试方法及装置，可快速、便捷地测定过滤介质的透水性能。

(2)本发明中的过滤介质透水性能测试方法及装置，结构简单，测试便捷，无需其它复杂辅助设施，制造费用低，测试成本小。

(3)采用了卡箍连接的快开结构，使得过滤介质试样的拆装过程方便。

附图说明

图1为液位高度与累计时间变化关系图；

图2为本发明中过滤介质透水性能测试装置图；

图3过滤介质透水性能测试装置A点局部放大图。

图2和图3中，1-上筒体，2-液位刻度尺，3-上联接法兰，4-过滤试样安装板，5-过滤介质试样，6-过滤试样安装板，7-支撑网板，8-紧固卡箍，9-O型密封圈，10-下联接法兰，11-出水阀，12-固定支架。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。

实施例1

如图1所示，一种非稳态测试过滤介质透水性能的装置，该装置包括上筒体1、液位刻度尺2、上联接法兰3、筒体密封垫片4、过滤试样安装板6、支撑网板7、O型密封圈9、下联接法兰10、出水阀11和固定支架12，还包括将上联接法兰3和下联接法兰10紧固连接的紧固卡箍8，紧固卡箍8为快开式紧固卡箍，上联接法兰3和下联接法兰10通过该快开式紧固卡箍密封连接，上联接法兰3和下联接法兰10之间形成密封腔体。

所述的下联接法兰10设有安装过滤试样安装板6的凹面和安装O型密封圈9的凹槽。所述的过滤试样安装板6设有安装支撑网板7的凹面。

所述的O型密封圈9、过滤试样安装板6、支撑网板7及待测试的过滤介质试样5和筒体密封垫片4安装在上联接法兰3和下联接法兰10之间，其中支撑网板7设置在下联接法兰10上，并在支撑网板7与下联接法兰10之间设置O型密封圈9，过滤试样安装板6设置在支撑网板7上，待测试的过滤介质试样5设置在过滤试样安装板6上，并在上联接法兰3与过滤介质试样5之间设置筒体密封垫片4。

所述的上筒体1上设有液位刻度尺2，上筒体1设置上联接法兰3上，其底部连通所述密封腔体。所述的下联接法兰10设置在固定支架12上，所述的出水阀11设置在下联接法兰10底部，并连通所述密封腔体。

使用上述非稳态测试过滤介质透水性能的装置进行测试的方法，具体包括以下步骤：

(1)过滤介质试样5的制得：选取无瑕疵、破损缺陷的过滤介质样品，裁剪成直径为100mm圆形试样3～5个，对于织造形式的过滤介质试样，为避免脱丝边缘需进行热处理，将所取试样浸于蒸馏水中，至试样因自重力下沉即可；

(2)将O型密封圈9和过滤试样安装板6装入下联接法兰10的凹槽和凹面内，将支撑网板7安装入过滤试样安装板6凹面内，再把过滤介质试样5平放于过滤试样安装板6和支撑网板7上，压上筒体密封垫片4，再将上联接法兰3和上筒体1轻轻压在上面，最后用紧固卡箍8将上联接法兰3和下联接法兰10进行紧固密封连接；

(3)关闭出口阀11，在上筒体1内加入试验液，待液面稳定后，打开出口阀11，试验液将连续通过被测试过滤介质试样，使得上筒体1内液面不断降低，在液面高度下降过程中均匀地选择不少于5个液位高度点，记录对应的累计时间，每一个被测过滤介质试样需进行三次测试，取平均值，绘制累计时间与液位高度的曲线图，获取不同液位高度点下液位高度随时间的变化率；

(4)测量测试过程中试验液温度，结合步骤(3)测得的液位高度随时间的变化率得出透水阻力。

所述的透水阻力通过以下公式计算得出：

透水阴力： $R=\frac{\mathrm{\Δ}{P}_i}{\mathrm{\μ}{Q}_i}=\frac{\mathrm{\ρg}{H}_i}{\mathrm{\μA}}\×\frac{1}{\frac{\mathrm{dH}}{\mathrm{dt}}}$

式中，R-透水阻力，m^-1；

ΔP_i-液位压差，Pa；

μ-试验温度下试验液的黏度，Pa·s；

Q_i-渗透通量，m³.m^-2.s^-1；

ρ-试验温度下试验液的密度，kg.m^-3；

g-重力加速度，m.s^-2；

H_i-液位高度，m；

A-试样面积，m²；

-液位高度随时间的变化率，m/s。

步骤(1)所述的试验液为蒸馏水；

使用本发明中的测试方法和装置，可快速、便捷地测试和评价液固分离过程用平板式过滤介质的透水性能，为液固分离用过滤介质的选用、设计、加工及研发等工作提供有效的参考依据，进而可改进和优化过滤分离过程，使过滤介质能更高效地应用在实际生产中。

Claims (10)

1.一种非稳态测试过滤介质透水性能的装置，该装置包括上筒体(1)、液位刻度尺(2)、上联接法兰(3)、筒体密封垫片(4)、过滤试样安装板(6)、支撑网板(7)、O型密封圈(9)、下联接法兰(10)、出水阀(11)和固定支架(12)，其特征在于，还包括将上联接法兰(3)和下联接法兰(10)紧固连接的紧固卡箍(8)，所述的上联接法兰(3)和下联接法兰(10)之间形成密封腔体。

2.根据权利要求1所述的一种非稳态测试过滤介质透水性能的装置，其特征在于，所述的紧固卡箍(8)为快开式紧固卡箍，上联接法兰(3)和下联接法兰(10)通过该快开式紧固卡箍密封连接。

3.根据权利要求1所述的一种非稳态测试过滤介质透水性能的装置，其特征在于，所述的下联接法兰(10)设有安装过滤试样安装板(6)的凹面和安装O型密封圈(9)的凹槽。

4.根据权利要求1所述的一种非稳态测试过滤介质透水性能的装置，其特征在于，所述的过滤试样安装板(6)设有安装支撑网板(7)的凹面。

5.根据权利要求1所述的一种非稳态测试过滤介质透水性能的装置，其特征在于，所述的O型密封圈(9)、过滤试样安装板(6)、支撑网板(7)及待测试的过滤介质试样(5)和筒体密封垫片(4)安装在上联接法兰(3)和下联接法兰(10)之间，其中支撑网板(7)设置在下联接法兰(10)上，并在支撑网板(7)与下联接法兰(10)之间设置O型密封圈(9)，过滤试样安装板(6)设置在支撑网板(7)上，待测试的过滤介质试样(5)设置在过滤试样安装板(6)上，并在上联接法兰(3)与过滤介质试样(5)之间设置筒体密封垫片(4)。

6.根据权利要求1所述的一种非稳态测试过滤介质透水性能的装置，其特征在于，所述的上筒体(1)上设有液位刻度尺(2)，上筒体(1)设置上联接法兰(3)上，其底部连通所述密封腔体。

7.根据权利要求1所述的一种非稳态测试过滤介质透水性能的装置，其特征在于，所述的下联接法兰(10)设置在固定支架(12)上，所述的出水阀(11)设置在下联接法兰(10)底部，并连通所述密封腔体。

8.一种使用权利要求1所述的非稳态测试过滤介质透水性能的装置进行测试的方法，其特征在于，具体包括以下步骤：

(1)将O型密封圈(9)和过滤试样安装板(6)装入下联接法兰(10)的凹槽和凹面内，将支撑网板(7)安装入过滤试样安装板(6)凹面内，再把过滤介质试样(5)平放于过滤试样安装板(6)和支撑网板(7)上，压上筒体密封垫片(4)，再将上联接法兰(3)和上筒体(1)轻轻压在上面，最后用紧固卡箍(8)将上联接法兰(3)和下联接法兰(10)进行紧固密封连接；

(2)关闭出口阀(11)，在上筒体(1)内加入试验液，待液面稳定后，打开出口阀(11)，试验液将连续通过被测试过滤介质试样，使得上筒体(1)内液面不断降低，在液面高度下降过程中均匀地选择不少于5个液位高度点，记录对应的累计时间，每一个被测过滤介质试样需进行三次测试，取平均值，绘制累计时间与液位高度的曲线图，获取不同液位高度点下液位高度随时间的变化率；

(3)测量测试过程中试验液温度，结合步骤(2)测得的液位高度随时间的变化率得出透水阻力。

9.根据权利要求8所述的非稳态测试过滤介质透水性能的装置进行测试的方法，其特征在于，步骤(3)所述的透水阻力通过以下公式计算得出：

透水阻力： $R=\frac{\mathrm{\Δ}{P}_i}{\mathrm{\μ}{Q}_i}=\frac{\mathrm{\ρg}{H}_i}{\mathrm{\μA}}\×\frac{1}{\frac{\mathrm{dH}}{\mathrm{dt}}}$

式中，R-透水阻力，m^-1；

ΔP_i-液位压差，Pa；

μ-试验温度下试验液的黏度，Pa·s；

Q_i-渗透通量，m³.m^-2.s^-1

ρ-试验温度下试验液的密度，kg.m^-3；

g-重力加速度，m.s^-2；；

H_i-液位高度，m；

A-试样面积，m²；

-液位高度随时间的变化率，m/s。

10.根据权利要求8所述的非稳态测试过滤介质透水性能的装置进行测试的方法，其特征在于，步骤(1)所述的试验液为蒸馏水；

所述的过滤介质试样(5)通过以下方法制得：选取无瑕疵、破损缺陷的过滤介质样品，裁剪成直径为100mm圆形试样3～5个，对于织造形式的过滤介质试样，为避免脱丝边缘需进行热处理，将所取试样浸于蒸馏水中，至试样因自重力下沉即可。

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