陶瓷过滤器是使用比较广的一种过滤器,它采用刚性的微孔材料作为过滤元件。它包括陶瓷、刚玉、碳化硅、砂芯片等一系列的过滤器,如图所示。因过大的气流可使灰尘黏附在过滤器上,造成堵塞,为了防止过大的气流直接吹射陶瓷杯,因此在陶瓷杯的外面加上一个防护罩,使气流绕过过滤器的下部,再进入过滤器。为了减小无效的体积,使过滤器的底部为锥形,同时增加了一个分路接头。一方面可以把灰尘吹走;另一方面,由于气体不断流动而加速了气体交换,减小了滞后时间。为便于更换和清理过滤器,设计了陶瓷过滤器系统。当一个过滤器发生堵塞时,可转动两个四通换向阀,把样气通人另一个过滤器,堵塞的过滤器则可通过高压空气进行反吹,使黏附在陶瓷滤杯上的灰尘除掉。这样两个过滤器轮换工作。它适用于较重要的分析系统,以及容易发生堵塞的含尘量较高的取样系统。
过滤特性
过滤特性中最主要的是上述的收尘效率,其次还有过滤容量、气孔堵塞问题等。
过滤容量
对于洁净的流体,通过陶瓷过滤器层的流体渗透量与面积、压力差成正比,与板厚、粘性系数成反比。将过滤(器)层看作毛细管的集合,通过毛细管的流体流量,可用下式表示:
v=(π·d4·ΔP)/(128η·l)=(π·d4·ΔP)/(128α·η·L)
此外,气扎率ε和单位面积的毛细管数N、毛细管直径d的关系可用下式表示:
ε=(π/4)d2·N
从而渗透量V可用下式表示:
V=N·v=(d2·ε·ΔP)/(32α·η·L)
式中 V——单位时间单位面积的渗透量(厘米3/厘米2·秒);
ΔP——压力差(达因/厘米2);
η——粘性系数(达因·秒/厘米2);
L——过滤(器)层的厚度(厘米);
d——毛细管直径(厘米);
l——毛细管长度(厘米);
α——弯曲度(1~3)。
也就是说,通过陶瓷过滤(器)层的流体渗透量与过滤器的气孔率及毛细管的直径平方成正比。增加粘结剂的量,扩大颗粒直径分布范围等使气孔率ε下降,流体的渗透量降低,因此,粘结剂的量和颗粒直径分布应作为过滤器的制造条件。陶瓷过滤器的气孔率为33±2%,减小厚度,增大气孔直径虽可增加渗透量,但收尘效率反而下降。另外,还要考虑强度等因素,然后选定各种条件。