Фильтроэлементы - расчет и изготовление

Фильтроэлементы изготавливаются по полному описанию их свойств либо по результатам расчетов, проведенных на основании информации, выданной Заказчиком. Задачей расчетов является определение параметров фильтроэлемента, конструкция которого должна обеспечить два взаимонезависимых эксплуатационных параметра:

Тонкость фильтрации определяется основными (номинальными) размерами фильтрующей ячейки и толщиной нити (мкм), которая обеспечивает заданную степень очистки фильтрующего слоя.

Допустимый перепад давления на чистом фильтроэлементе определяет допустимое гидравлическое сопротивление фильтрующей решетки при эксплуатации.

Анализ опыта применения фильтров в сетях питания газотурбинных двигателей показал, что тонкость фильтрации топливного газа должна быть не хуже 10 мкм. При этом будет обеспечиваться не только очистка от твердых частиц, но и очистка от туманообразной жидкой фазы потока, образование которой возможно при низких температурах газа или высоком давлении при наличии компонентов СЗ и выше.

Расчет фильтроэлемента носит конструкторско-технологический характер, так как в нем путем объединения информации от Заказчика и информации о технологическом процессе формирования фильтрующих структур производится совместно расчет:

-значений параметров технологического процесса, обеспечивающих заданные эксплуатационные характеристики ФЭ: толщина волокна и шаг его укладки, для которых в свою очередь задаются скорость вращения и перемещения барабана, давление и температурный режим расплава материала, расход воздуха на зкструзионной головке, количество проходов головки; управляющим параметром в этом блоке расчетов является тонкость фильтрации, а в основу заложено условие, что частица с максимальным размером, равным заданной тонкости фильтрации, будет задержана элементарной ячейкой;

-значений конструкторских параметров ФЭ: итерационный подбор линейных размеров фильтрослоя (толщины, ширины или диаметра окружности, длины); style=width:

Управляющим параметром в этом блоке расчетов является допустимый перепад давления на чистом фильтроэлементе.

Значения рассчитанных параметров технологического процесса предполагаются такими, что обеспечат при изготовлении равномерное и без пропусков распределение фильтрующих ячеек заданных свойств по всему обьему фильтрослоя — изотропность фильтроструктуры.

В качестве гидроаэродинамического условия осуществления процесса фильтрования принято проведение его при режимах потока, обеспечивающих его пребывание в начальной стадии турбулизации. Это условие принято по двум причинам:

-чтобы обеспечить условия фильтрования, близкие к ламинарным, для минимизации гидравлического сопротивления фильтроструктур;

-чтобы создать условия инициирования коалесции туманообразной жидкой фазы на фильтроструктурах, стекания образовавшихся капель по нитям структур под действием гравитации и исключение возможности разрыва укрупненных капель жидкости при контакте с нитями и выноса из области фильтрования.

В ее состав входят: компонентные модели газов (см. стр. 18), блок расчета параметров газов при текущих условиях (вязкости, плотности и т. д.), блок расчета гидравлических потерь газового или жидкостного потока на фильтрующих структурах. Программа позволяет производить подбор геометрии ФЭ для различных режимов и сред, а также решать обратную задачу-по геометрии фильтроэлемента анализировать возможность его применения при различных режимах.

Результаты расчета с помощью этой программы сравнивались с результатами натурных испытаний ФЭ на НПО «Заря-Машпроект» и сведениями об эксплуатации фильтроэлементов. Сравнение показывает, что программу можно использовать как базу для проектных расчетов фильтроэлементов.

Окончательные размеры фильтроэлемента (длина, внутренний и наружный диаметры, толщины защитного и прочностного слоев) принимаются в зависимости от требований заказчика.

При создании методологии расчета учтен также опыт разработки фильтров Петрянова, создававшихся для очистки газа на объектах атомной промышленности и специального назначения.

В обязательном порядке согласовываются с Заказчиком конструкция и размеры посадочных мест ФЭ в корпусе фильтра, чтобы предупредить образование свищей.

В качестве сырья используются полипропилены марок, предназначенных для производства нитей методом экструзии и обеспечивающих функционирование изделия при заданных режимах эксплуатации.

Металлические части фильтрующего элемента выполняются из антикоррозионных марок стали (12X18Н1 ОТ и др.) толщиной 0,8 мм.

В качестве материала для торцевых уплотнений используется резина 7В14, стойкая к воздействию газообразных и жидких углеводородов, сероводорода и меркаптанов при их традиционных (не высоких) концентрациях в газе.

Соединения «фланец-фильтратор» и «прокладка-фланец» являются неразъемными и производятся с помощью компаундов, своими свойствами обеспечивающих надежность уплотнений.

Оценка общей функциональности ФЭ производилась на основании их испытаний в газотранспортной системе Укртрансгаза, результаты которых изложены в соответствующих актах испытаний.