第４６卷第３期 船海工程 ＳＨＩＰ＆ＯＣＥＡＮ ＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧ Ｖｏ１．４６ Ｎｏ．３ ２０１７年６月 Ｊｕｎ．２０１７ ＤＯＩ：１０．３９６３／ｊ．ｉｓｓｎ．１６７１－７９５３．２０１７．０３．０１７ 大型船舶变频供水管网压力平衡与控制策略仿真 刘毅，潘锦平 （中国舰船研究设计中心，武汉４３００６４） 摘要：为解决大型船舶供水管网压力不平衡问题，进行变频供水管网的仿真计算，分析管网压力平衡与 控制策略，通过不同供水方式和不同控制策略的仿真，得出变频供水中采用增加高程分区的方式可以使末端 用户用水的稳定性提高，最不利点恒压控制方式对末端用户流量调节效果更佳，有利于整个管网系统的相对 稳定。 关键词：大型船舶；变频供水；压力平衡；仿真研究 中图分类号：Ｕ６４４．８ 文献标志码：Ａ 文章编号：１６７１－７９５３（２０１７）０３－００７７－０７ 目前，大型船舶多采用变频供水的方式向全 船各用户输送日用淡水。以往的变频供水管网存 在末端用户水量不平衡的问题，特别是随着给水 吕 系统的复杂程度增加（主要是甲板层数增加、用 水点增加），问题日益突出 。 大型船舶甲板层数多，供水管路输送距离长，用 水点分散，导致用水高峰时，一些用户往往水流小、 流量Ｑ／（ｍ ．ｈ ） 圈ｌ供水系统基本特性 压头低；空闲时又出现水量大、压头过高等问题。 在供水管网设计时，水泵的扬程是按照最远 最不利用户的需要进行选型。对大多数用户而 是表明在管组特性不变的情况下，管阻ｈ与流量 Ｑ 之间的关系ｈ＝ Ｑ ）。管阻特性曲线反映了 变化的流量与需克服的管道阻力的变化规律。工 言，水泵的扬程存在很大富余。当船上供水高度、 供水距离及用户点不断增加时，最远用户与最近 用户的用水压差相差就越大，这种富余也就越大， 导致供水管网很难做到压力平衡。 者曲线的交点Ａ：，称为供水系统的工作点。在这 一点，用户的用水流量９和供水系统的供水流量 处于平衡状态，供水系统既满足了扬程特性，也符 合了管阻特性，系统稳定运行。 同样可以看到当系统所需流量减少时，管道 为解决上述问题，对变频供水管网进行仿真 计算，探讨管网压力平衡与控制策略，为实现供水 系统的优化设计提供可靠的依据。 曲线上移与扬程特性曲线相交于工作点Ａ１点 处，此时管道中流量减小，扬程增大，出现超压出 流现象，近泵段末端用户的体验是水流很大，压力 很高；当整个系统处于用水高峰时，管道曲线下移 与泵曲线相交于工作点Ａ３处，此时管道中流量 增大，扬程减小，最远端不利点用户体验是水流很 小，压力很低。 １ 变频供水系统分析 １．１基本特性 船用供水系统通常是由泵组件和管道组成。 泵的的扬程特性曲线如图１所示，在定转速下扬 程 与流量Ｑ之间的关系曲线 Ｑ）。由图１可 见，流量Ｑ与扬程Ⅳ成反向背离关系，即Ｑ越大， 扬程 越小；Ｑ越小，日越大。而管道阻力特性则 收稿日期：２０１７—０３—０７ 修回日期：２０１７—０３—２７ 进一步设想当Ａ１点和Ａ３点的扬程差异较 大时，即使采用阀门来控制，也往往难以起到较好 的作用，此时最低用户点和最高用户点的体验将 出现极端情况。 因此，从供水平衡的角度来讲：当供水系统的 高程出现较大变化时，单一的定频的供水往往难 以取得良好的效果。这点也可以从后续的仿真计 算中得出。 ７７ 第一作者：刘毅（１９８５一），男，硕士，工程师 研究方向：船舶系统 ２０１７￣ 刘毅等：大型船舶变频供水管网压力平衡与控制策略仿真 船海工程 第３期，１．２系统原理 目前，我国采用较多的水泵调速技术主要有： 液力耦合器调速，可控硅串级调速，电磁滑差离合 器调速和变频调速等。经过实际应用证明，变频 调速是调速技术中最具实用性的调速方式。 变频泵调速原理： 交流电机的转速表达式为 ： ｎ＝６０ｆ／ｐ×（１一 ） （１） 式中：ｎ为电机转速，ｒ／ｍｉｎｉ厂为电源频率，Ｈｚ；ｐ为 电极对数；Ｓ为电机转差率。 由式（１）可见，改变ｆ，Ｐ，Ｓ时，均可调节ｎ，实 现电机调速。 变频调速水泵运行中，压力检测点的管网压 力日信号由压力传感器传输给控制器。当管网 压力值Ｈ 低于或高于设定压力 时，控制器将 根据恒压或恒流量的控制要求向变频调速器发出 提高或降低电源频率的信号。水泵的转速将随之 变频调速器电机转速提高或降低相应提高或降 低。要使建筑供水系统保持恒压或恒流量供水， 则必须将系统压力或流量基本上维持在设定压力 或流量一即最有利工况范围内供水。在变频调速 加压供水过程中，水泵运行的变化如图２所示。 ｏ ： 流量Ｑ／（ｍ ．ｈ ） 图２变频泵组调速特性 风为恒压线，当 高于 运行时，变频恒 压供水自动控制系统监测到此状况后，对变频器 发出信号，通过改变各项运行参数来对供水系统 进行调整，在自动调节过程中，水泵转速逐渐降 低，Ｑ—Ｈ曲线逐渐下降，水泵运行工况点由Ａ 向 ，Ａ。移动，同时扬程由Ｈ２向日。、风移动，Ｑ 也 向Ｑ 、Ｑ。移动，当日 低于 时，变频调速系统 在自动调节过程中，其工况点的变化与上述变化 相反。即由Ａ 逐渐向Ａ。移动。这样的自动控制 调节使其扬程与系统阻力相适应，保持了整个管 网系统的稳定。 ７８ 第４６卷 ２ 变频供水管网仿真 ２．１仿真平台的选择 在借鉴已有的相关研究和开发成果的基础 上 ，提出以ＭＡＴＬＡＢ／ＳＩＭＵＬＩＮＫ工具为平台， 并通过模块化建模的思路来实现管网系统稳态性 能仿真。 对ＭＡＴＬＡＢ应用于流体管网仿真的实验验 证 Ｊ，ＭＡＴＬＡＢ／ＳＩＭＵＬＩＮＫ仿真结果与试验验证 的结果相似度较高，可以作为管网压力平衡研究 的手段。 ２．２供水管网的设计 为了研究变频供水管网压力平衡与控制策 略，拟选择洗浴供水系统作为研究、仿真对象。该 管段中共设置淋浴喷头８Ｏ个，分８层布置，层高 为２．６５ ｉｎ，总高２８．５５ Ｉｎ。具体系统图见图３。 根据《建筑积水排水设计手册（第二版）》中 关于公共浴室给水设计小时流量的计算公式 ： ｑ ＝Ｅ ｑｏｎｏｂ／１ ０００ （２） 式中：ｇ 为计算管道的设计小时流量，Ｉｎ。／ｈ；ｑ。为 同类型的一个卫生器具给水额定流量，【／ｈ；ｎ 为 同类型卫生器具数；ｂ为同类型卫生器具的同时 使用系数。 混合淋浴头的给水额定流量０．１５ Ｌ／ｓ，公共 浴室淋浴头的同时使用系数取１００％，使用数量 为８０个。代入式（１）可得： ｇｇ＝０．１５×８０×１００％＝４３．２ ｍ ／ｈ 据此选择Ｑ＝２４ ｍ ／ｈ，扬程Ｈ＝６０ ｍ的多级 离心泵２台。 ２．３双泵并联供水仿真模拟 按照前文的初始条件，选用混合淋浴头为供 水模型数量为８０个，同时使用系数取１００％。选 择Ｑ＝２４ ｍ ／ｈ，扬程Ｈ＝６０ ｍ的多级离心泵２ 台。将上述管网系统及泵组在ＭＡＴＬＡＢ中进行 建模 Ｊ，仿真模型图如图４所示。选取最不利点 标高１８．５５ Ｉ１＂１的管道给水末端淋浴头进行观察， 其流量为一０．００１ ９６６ ｌＭｓ，即该管路已处于了欠 压断流状态。如图５所示。 选取最近点标高０ ｉｎ的管道给水末端淋浴头 进行观察，其流量为１．２７２ Ｌ／ｓ，近端用户的流量 又过大。如图６所示。 选择泵组的运行状态进行观察，由图７可以 ；蔷 ｆ压）ＪＩ １ ｇ ５５ ７—一 刘毅，等．大型船舶变频供水管网压力平衡与控制策略仿真 船海工程 第４６卷 Ｚ 凸 ＤＮ４０ 头 ＤＮ４０ ４ Ｄ．Ｎ ｌＤＮ３２ ２｝ Ｄ，Ｎ３２ Ｎ２ ｛Ｎ２ 头 ＤＮ２５ 淋 头｝ＤＮ２０ Ｄ ＤＮ１５ １甲板 ０ ０ Ｚ 鹕淋浴头Ｌ ４ｍ －ＤＮ４０ ｎ淋痞 钾 一 淋浴燕 ４ ｌ ４ｍ ｍ淋函妻 ｍ ＤＮ２５ 头 ＤＮ２５ Ｌ４ｍ§ＤＮ２０ ｛ＤＮＩ ５ Ｌ４ｍ Ｌ４ｍ ｉ 头 淋沼 淋浴头 ＤＮ４０ ＤＮ４０ ｝’ Ｂ ３２ 瀑 Ｄ ３２｝ ＤＮ３２ 淋浴头 淋浴头 ０ ２甲快乒２上 Ｚ 凸 宝 Ｌ４ｍ Ｌ４ｍ ｌ Ｌ４ｍ— 淋浴头 。－淋浴 Ｌ４ｍ ｉ Ｌ４ｍ 淋浴头 淋浴头 淋浴 ＤＮ４０ ＤＮ４０ 淋浴头 ＤＮ４０ ＤＮ３２ 淋浴头 ＤＮ３２ ＤＮ３２ 淋浴头 ＤＮ２５｝ ＤＮ２５ 淋浴头 ＤＮ２０ ＤＮ１ ５ Ｌ４ｍ Ｌ４ｍ Ｌ４ｍ Ｌ４ｍ Ｌ４ｍ Ｌ４ｍ ｉ Ｌ４ｍ Ｌ４ｍ ｉ Ｌ４ｍ Ｌ４ｍ ３甲板 ３ ６ 吞： ： ＤＮ４０ 淋浴头 Ｌ４ｍ 淋浴头 ｝ ｎ ４ｑ 淋浴头 淋浴头 淋滑头 Ｌ４ ｝Ｌ４ｍ ’。 浴头 淋浴头 ＤＮ２ｂ 淋浴头 淋浴头 ＤＮ２５ 淋沼 淋浴头 Ｌ４ｍ ｉ 淋滴 ＤＮ４０ ｝ＤＮ３２ ＤＮ３２＇｝ｂＮ３２ ＤＮ２０ ｝ＤＮ１ ５ Ｌ４ｍ Ｌ４ｍ 淋浴头 Ｌ４ｍ ｉ Ｌ４ｍ 淋浴头 Ｌ４ｍ ｉ Ｌ４ｍ 淋浴头 ４甲板 凸 Ｚ ＤＮ４０ Ｌ４ｍ 淋浴头 ＤＮ４０ Ｌ４ｍ ＤＮ４Ｏ” Ｌ４ｍ 。灏浴燕 、Ｄｉ１，３２ ＤＮ３ｑ 淋浴头 ＤＮ３２ Ｌ４ｍ ＤＮ２５｝ｉ Ｌ４ｍ 淋浴头 ＤＮ２５ Ｌ４ｍ ｉ ＤＮ２０ Ｌ４ｍ 淋浴头 ｝ＤＮ１ ５ Ｌ４ｍ ｉ 头 淋浦 Ｌ４ｍ ｉ Ｌ４ｍ Ｚ ５甲板 凸 ＤＮ４０～淋浴头 淋浴头 淋浴头 淋浴头 淋掌头ＤＮ４０ ＤＮ４ｏ淋掌头ＤＮ３２ ＤＮ３ ＿头ＤＮ３２ ＤＮ２５淋浴头ＤＮ２５ ＤＮ２０淋 头ＤＮ１ ５ Ｌ４ｍ Ｌ４ｍ Ｌ４ｍ ｉ Ｌ４ｍ Ｌ４ｍ Ｌ４ｍ Ｌ４ｍ ｉ １，４ｍ Ｌ４ｍ Ｌ４ｍ ６甲板 ． Ｚ ０ 淋浴头 ＤＮ４０ ￥Ｌ４ｍ 淋浴头 淋浴头 淋浴头 淋 头ＤＮ４０ＤＮ４０ 淋浴头 淋浴头 淋浴头 淋浴头 ＤＮ２５｝ｉ Ｌ４ｍ 淋浴头 淋浴头 ＤＮ２０ Ｌ４ｍ 淋谇 头 ＤＮ４０ ＤＮ４０ ｝Ｌ４ｍ ｉ Ｌ４ｍ ＤＮ３２ ＤＮ３２ Ｌ４ｍ ｉ Ｌ４ｍ ＤＮ３２ Ｌ４ｍ ＤＮ２５ Ｌ４ｍ ＤＮ１ ５ Ｌ４ｍ ７甲板 － Ｚ 口 淋浴头 淋 头淋浴头 淋浴头淋浴头 淋滩 头 ＤＮ４０ＤＮ３２ ＤＮ３ Ｎ３２ ＤＮ２５ＤＮ２５ Ｎ２０言 ．ｎ 一Ｌ４ｍ Ｌ４ｍ Ｌ４ｍ Ｌ４ｍ｛Ｌ４ｍ Ｌ４ｍ ｉ Ｌ４ｍ Ｌ４ｍ ４ｍ 淋擎 Ｎｌ ５ Ｌ４ｍ ｒ—］ 淋浴头 淋浴头 淋浴头 淋浴头 淋汗 ｝ 底舱 ｝Ｑ ・ 一ｌ『ｌ一一 图３供水管网设计方案 看到泵１的压力为０．２４５ ３ ＭＰａ，泵２的压力为 ０．２４６ ３ ＭＰａ，总管流量计的读数为２１．５９ Ｌ／ｓ。 结合图９可以看出当前２台泵的运行点已经偏离 了泵的正常运行区，该泵的正常运行区段扬程日 在４９．５～６６ ＩＴＩ之间，对应Ｑ值为５—８．３３ Ｌ／ｓ。 由此可以看出由于层高过高，并联１路直接 离心泵１台和Ｑ＝２４张 ／ｑ１，场程日＝；６ｏ ｎｑ的三级 离心泵１厶Ｉ＝Ｉｒ 。谱见图８。 分别将ｌ号泵和２号泵运行后最不利点及最 近点的流量值列出，见表１。 表１最不利点 最近点鸯数Ｌ／ｓ 供水的方式不能满足满负荷运行时最不利点用户 的需求。 与２，３的计算结果相比，最不利点及最近点 ２．４变频分段供水仿真模拟 供水的初始条件同上，仍选用混合淋浴头为 供水模型，数量为８０个，同时使用系数取１００％。 根据《建筑给水排水设计手册》中推荐的高程分 的用水情况都有较大改善。可以看出，通过高程 分区使末端用户的流量波动有较大的缓解。 ３平衡与控制策略 变频恒压供水系统供水压力的控制点可以采 区供水方式。具体方案是分成上下２部分供水， 即１号泵负责为４～７层甲板的用户提供用水；２ 号泵负责为１～３及＋１甲板的用户提供用水。 分别选择ｐ＝２４ Ｉｎ ／ｈ，扬程Ｈ＝４０ ｎｌ的二级 用泵出口恒压控制和最不利供水点控制。泵出口 恒压控制：即将压力反馈点设在泵口处，属于出口 恒压末端变流量的控制方式。最不利点恒压控 ７９ 墨 ； 刘毅，等：大型船舶变频供水管网Ｊ土力平衡与控制策略仿真 船海＿第４６Ｔ卷 程 图４双泵并联供水的仿真模型 图５标高１８．５５ ｍ末端淋浴头流量指示 制：将系统反馈点设置管网的最不利点处，属于最 不利点恒压变流量的控制方式。 对变频分段供水分别采取２种压力控制方式 进行研究。 ８０ ３．１ 出口恒压控制仿真模拟 利用ＭＡＴＬＡＢ中的ＰＩＤ控制器对系统进行 反馈控制 构造恒压控制模型如图９。 该模型中将泵ｌ出口和泵２出口处的压力分 ２Ｏ１ ７ ４ 第３期 刘毅， ：：人 娟１；“壹频洪水管问压力平衡与控制策略协 船海＿ｌ１：稃 筇４６卷 图＾标高０ ｍ末端淋浴头流量指示 图７泵组压力表及流量计指示 ［二二 二］ ｌ＝ ……… 。 ＞］ 图８ 变频分段供水仿真模拟结果 ８ｌ ； 刘毅，等：大型船舶变频供水管网压力平衡与控制策略仿真 船海工程 第４６卷 图９出口恒压控制仿真模型 别设置为０．２和０．３ ＭＰａ。在此次仿真计算中将 各区段中的２０个淋浴头随机打开，另外２０个淋 浴头随机关闭，以模拟正常使用工况时淋浴头变 化的状态，同时观察最不利点用户的流量变化情 况。 制模型如图１０。 ３．３对比分析 分别将２种控制方式下８甲板最末端片ｊ户的 运行结果通过示波器显示出来，见图１１和图１２。 比较以上２张输出波形图，可以看出以下几点： １）末端流量与阀门随机开关的变化度保持 一３．２最不利点恒压控制仿真模拟 该模型中分别在４甲板和８甲板供水支管上 设置压力传感器，将压力值设定在０．０２ ＭＰａ，仿 真的其他条件与泵口恒压相同。各区段中的２０ 个淋浴头随机打开，另外２Ｏ个淋浴头随机关闭， 以模拟正常使用工况时淋浴头变化的状态，同时 观察最不利点用户的流量变化情况。构造恒压控 对末端流量的调节能力。同时从图中圈出的２处 位置中看出，图１２中向下的变化趋势大于图１１， 意味着在同样的变化前提下，最不利点恒压控制 对流量的调节作用要比泵口恒压控制的作用要明 显许多。 致。 ２）图中圈出的２点相比，图１２中波形下降的 趋势大于图１１。 在仿真模拟中，设定的变化条件较实际情况 恶劣，意味着末端用户数量的变化幅度是比较大 的。但即使在此条件下，反馈控制还是显示出其 管网的水压相对稳定，使用效果好。泵口恒压控 制时，泵口压力稳定，而末端用户的流量变化相对 大些。 ４ 结论 １）变频泵组的引入使管网系统的可调节因 这也与对２个压力点控制的分析也是吻合 的，即：当流量变化时，最不利点水压为恒压，整个 ８２ 子增加，有利于改善供水系统的稳定性。 ２０Ｉ７句 第３期 州毅， ：人型船冉ｎ 频供水管 压力平衡与控 漾略仿 雕晦＿Ｔ稃 第４６巷 图ｌ０最不利点恒压控制仿真模型 泵口恒 控制时，末端Ｊｆ】广ｌ的流量变化相对太此 参考文献 ：ｌ Ｏ ５ １（ ｌ ５ ２０ ２ ｓ ３｛１ ， 维义，戴电文．船舶与海洋平台 活 供水手 『『 存的问题及解决方案ｆｊ ．科技创觏导报．２０１３Ｉ ｌ４）： ３９４０． ‘４０ ０ Ｓ 、ｊ 图１１ 出口恒压控制８甲板最不利点流量变化 ［２］桂刘丰．传统高位水箱供水与变频方式供水比 研 究［Ｊｊ．科技创新导报，２００９（５）：１００． ３］宋振困，蒋丁字，张晓滨．船舶管网系统水力特性研 究及其应用［Ｊ］．中同舰船研究，２０１４，９（４）：９：３．９８， １０３． Ｕ ） ＩＵ Ｉ） ！【】 ）， ｊｔｌ ） ｛Ｕ ４、 ）Ｕ ［４ 姚磊．基ｒ Ｓｉｍｕｌｉｎｋ的流体管网仿真 Ｊ＿．大功 变 流技术，２０１０ｆ５）：５－８，２２． 图ｌ２最不利点恒压控制８甲板最不利点流量变化 ［５ ｒｆｌ因建筑设汁研究院．建筑给水排水设计手册：Ｊ 册 ２）变频供水中采州增加高程分Ⅸ的方式ｕＪ－ ［Ｍ ．２版北京：中国建筑１ 业出版社，２００８． 以使末端用户用水的稳定性提高 ３）最不利点恒压控制方式对米端用户流量调 节效果更佳，并有利于整个管网系统的相对稳定： ［６］ＩＪＩ字．俞旧 ，胡少华．基下ＭＡＴＬＡＢ的给水管网可 视化模型和仿真计算［Ｊ ｊ苏州科技学院学报，２００６． １９（２）：５４—５９． （下转第８７页） ８３ ２０１７焦 第３期 杜红霞，等：陶瓷膜错流过滤技术在舰船空气净化中的应用 船海工程 第４６卷 参考文献 膜盲端一错流深度过滤污水厂二级水的比较［Ｊ］．膜科 学与技术，２００９，２９（３）：７６－７９． ［６］钟璨．陶瓷膜过滤细微颗粒悬浮体系的数学模拟 ［Ｊ］．高校化学工程学报，２００６，２０（４）：４９９－５０４． ［７］甄宗晴，王长进，郑凯，等．陶瓷膜处理切削液乳化废 ［１］田岳林，郑敏，武江津，等．陶瓷膜处理废聚酯瓶片洗 涤废水工艺研究［Ｊ］ 水处理技术，２０１２，３８（１０）：９０— ９３． ［２］邓唯 邢卫红，范益群．陶瓷膜构型对错流微滤酵母 水［Ｊ］．南京工业大学学报（自然科学版），２００８，３０ （６）：７９—８２． 悬浮液性能的影响［Ｊ］．南京工业大学学报（自然科 学版），２０１１，３３（２）￣４７－５０． ［８］徐寅汇，武小鹰，吕少虹，等．动态陶瓷膜的制备及应 用研究［Ｊ］．水处理技术，２００３，２９（３）：１３４－１３６． ［９］敖自华，王璋，许时婴．陶瓷微滤膜错流过滤银杏水 解液［Ｊ］．无锡轻工大学学报，２０００（６）：５７０－５７３，５９０． ［３］箩杨，刘金梅，桑巍，等．陶瓷膜错流过滤技术在油田 回注污水中的应用研究［Ｊ］．石油夫然气学报，２００９， ３１（１）：３６７－３６９． ［４］马敬环 项军，李娟，等．无机陶瓷膜错流超滤海水污 ［１０］党亚固，张凌之，杨景昌．陶瓷膜过滤洗毛废水回收 羊毛脂的研究［Ｊ］．膜科学与技术，２００２，２２（６）：３８— ４】． 染机理研究［Ｊ］．盐业与化工，２００９，３８（３）：３１—３４． ［５］阿布都瓦依楗・玉苏甫，阿孜古丽・木斯里木．陶瓷 Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ Ｃｒｏｓｓ—ｆｌｏｗ Ｆｉｌｔｒａｔｉｏｎ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｏｆ Ｃｅｒａｍｉｃ Ｍｅｍｂｒａｎｅ ｉｎ Ａｉｒ Ｐｕｒｉｉｆｃａｔｉｏｎ ｉｎ Ｗａｒｓｈｉｐｓ ＤＵ Ｈｏｎｇ・ｘｉａ，ＹＡＮＧ Ｈａｉ－ｙａｎ，ＷＡＮＧ Ｊｕｎ－ｘｉｎ （Ｃｈｉｎａ Ｓｈｉｐ Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ａｎｄ Ｄｅｓｉｇｎ Ｃｅｎｔｅｒ，Ｗｕｈａｎ ４３００６４，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｃｃｏｒｄｉｎｇ ｔｏ ｔｈｅ ｅｘｐｏｓｕｒｅ ａｉｒ ｐｕｒｉｉｆｃａｔｉｏｎ ｏｆ ｗａｒｓｈｉｐｓ，ｔｈｅ ｃｒｏｓｓ—ｆｌｏｗ ｃｅｒａｍｉｃ ｍｅｍｂｒａｎｅ ｆｉｌｔｒａｔｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍ ｗａｓ ｄｅ— ｓｉｇｎｅｄ．Ｔｈｅ Ａｌｕｍｉｎａ ａｎｄ ｓｔａｒｃｈ ｗｅｒｅ ｕｓｅｄ ａｓ ｔｈｅ ｍａｉｎ ｒａｗ ｍａｔｅｒｉａｌ，ａｄｄｉｎｇ ａｐｐｒｏｐｒｉａｔｅ ｗａｔｅｒ ａｎｄ ｃｏａｇｎｌａｎｔ，ｂｙ ｔｈｅ ｃｅｒａｍｉｃ ｍｅｍｂｒａｎｅ ｐｏｗｄｅｒ ｓｌｕｒｒｙ ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ ａｎｄ ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ ｍｏｌｄｉｎｇ，ｔｈｅ ｃｅｒａｍｉｃ ｍｅｍｂｒａｎｅ ｍａｔｅｒｉａｌ ｓｕｉｔａｂｌｅ ｆｏｒ ｐｕｒｉｉｆｃａｔｉｏｎ ｏｆ ｅｘｐｏｓｕｒｅ ａｉｒ ｗａｓ ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｅｄ．Ｔｈｅ ｍａｉｎ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｔｅｓｔ ｗａｓ ｃａｒｒｉｅｄ ｏｕｔ ｏｎ ｔｈｅ ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ ｐｒｏｔｏｔｙｐｅ．Ｔｈｅ ｔｅｓｔ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｆｉｌｔｅｒ ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ 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