矢流有隔板高效空氣過濾器的研制
摘要
介紹了一沖新型凈化設(shè)施一矢流有隔板高效粒子空氣過濾器，實(shí)測了額定風(fēng)量下的過濾器效率和阻力，并對過濾器的效率和阻力變化規(guī)律以及過濾器分級效率進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究，同時對過濾器的擴(kuò)散性能和速度場作了實(shí)驗(yàn)測定，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該過濾器具有效率較高、阻力較低、擴(kuò)散性能好、出風(fēng)速度場均勻等特點(diǎn)，是一種有實(shí)用價(jià)值的終端凈化設(shè)施。
潔凈技術(shù)是指對建筑物內(nèi)部的凈化處埋。潔凈的生產(chǎn)環(huán)境是發(fā)展現(xiàn)代科學(xué)、現(xiàn)代工業(yè)，特別是發(fā)展電子，精密機(jī)械、冶金、宇航、核子、化工等工業(yè)以及醫(yī)療、制藥、食品等部門不可缺少的重要條件和手段，而高效空氣過濾器又是凈化空調(diào)系統(tǒng)中的關(guān)鍵的終端設(shè)備，我們可以說，沒旮高效過 濾器，就沒有潔凈室和凈化工作臺，甚至從某種意義上講，沒有高效空氣過濾器，就沒有空氣潔凈 技術(shù)，正因?yàn)樗绱薽要，世界各國的空氣潔凈技術(shù)工作者都十分價(jià)視高效空氣過濾器以及與它有密切關(guān)系的技術(shù)的研究與發(fā)展。
目前，我國在有關(guān)高效過濾器的制造方面雖然有了較大突破。但仍存在一些問題.具體表現(xiàn)為：
1)過濾器結(jié)構(gòu)形式單一、品種少；
2)現(xiàn)在我國還沒有統(tǒng)一的高效空氣過濾器制造標(biāo)準(zhǔn)；
3)對高效過濾器的性能、構(gòu)造和技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的研究還不夠；
4)對高效過濾器過濾機(jī)理的研究尚屬空白；
5)對高效空氣過濾器的裝置研究得很少。
針對這些情況，本文主要研究一種新型的高效空氣過濾器。
1新型高效過濾器簡介
1.1構(gòu)造
矢流有隔板髙效過濾器的出風(fēng)面呈扇形，其構(gòu)造由玻璃纖維濾材、邊板、波紋板及膠貼物所組成見圖1。
1.2特點(diǎn)
矢流有隔板高效過濾器的顯著特征是它的端面呈崩形，其特點(diǎn)：1)擴(kuò)散性能好，速度場均勻；2) 節(jié)能；3)節(jié)省占地空間。
2、過濾器的試驗(yàn)研究
為評價(jià)過濾器的好壞，常常要考慮以下性能參數(shù)：
1)過濾效率(高效過濾器效率標(biāo)準(zhǔn))；
2)容塵量(過濾器容塵量);
3)風(fēng)量和阻力(過濾器阻力)；
4)濾材的有效過濾面積；
5)物理強(qiáng)度(耐熱濕、耐藥品性、耐霉和耐壓等特性）；
6)氣流特性；
7)使用時間及方命。其中，過濾器效率和阻力特性是衡量過濾器性能的重要指標(biāo)。因此，我們進(jìn)行過濾器效率和阻力實(shí)驗(yàn)，同時還對過濾器出流的速度場和均勻情況作了測試。
2.1實(shí)驗(yàn)裝置及原理介紹
本實(shí)驗(yàn)根據(jù)高效空氣過濾器性能試驗(yàn)的國家標(biāo)準(zhǔn)（GB6165-85)，采用鈉焰法檢測裝置對高效空氣過濾器進(jìn)行了效率和阻力的測定實(shí)驗(yàn)裝置原理見圖2。
實(shí)驗(yàn)的基本原理是：形成的氯化鈉氣溶膠在氫氣餡中燃燒，鈉原子被激發(fā)，發(fā)出該原子的特征光譜線，氣電倍增管收集這種光譜并轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?，再由電子系統(tǒng)將此信號放大處理，在微安表上顯示出來，同時，光譜的光強(qiáng)與NaCl粒子的質(zhì)量濃度之間有一定的直線關(guān)系，而質(zhì)量濃度又與顆粒分散度有關(guān)，因此，為使系統(tǒng)的檢測數(shù)據(jù)穩(wěn)定可靠，GB6165 -85在高效空氣過濾器性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)中已規(guī)定：鈉焰檢測系統(tǒng)要求氣溶膠的質(zhì)量中值直徑為：0.5μm.
2. 2試驗(yàn)研究
1.在額定風(fēng)量下過濾器效率和阻力試驗(yàn)該過濾器過濾曲積為4. 44m2,額定風(fēng)雖為400m3/h。 實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表1。
2.變風(fēng)量下過濾器阻力與效率的測定風(fēng)量變化，即過濾風(fēng)速變化，對過濾器的效率和阻力都有影響。 我們對五種不同風(fēng)速下過濾器的阻力和效率進(jìn)行了測試，其實(shí)驗(yàn)結(jié)果整理見圖3, 4。
由圖3可見，隨著風(fēng)速的增大，穿透率呈上升趨勢。這是由于系統(tǒng)中的NaCl粒子粒徑的范圍在 0.02-2.0μm之間，其中小于0.3μn的占95%以上。在通常的過濾速度下(一般2-6m/s),擴(kuò)散效應(yīng)占主導(dǎo)地位，而且過濾速度越低，擴(kuò)散效應(yīng)越明顯，穿透率越低。隨著過濾速度的增加，擴(kuò)散效應(yīng)減弱，穿透率升髙。
由圖4可見，過濾器的阻力隨著風(fēng)速的增大而增大。而且在同一濾速下，過濾器的阻力高于濾料阻力。這是由于過濾器的波紋板，密封膠等引起阻力增加的緣故。
值一定，濾紙不同，K值不同，對于本實(shí)驗(yàn)選取的濾紙，K值為6rnmH2O/s。
將結(jié)構(gòu)阻力ΔP1,與濾速的關(guān)系整理在雙對數(shù)座標(biāo)系中（圖5)。
根據(jù)圖5中的線性關(guān)系，可以判定過濾器的結(jié)構(gòu)阻力ΔP1和濾速V是屬于冪函數(shù)關(guān)系，即可表示為
3.粒徑尺寸對過濾器效率影響的實(shí)驗(yàn)對于同一過濾器，用不同粒徑的氣溶膠或不同分布狀態(tài)的氣溶膠進(jìn)行猁定，其效率有所不同，為此，本文測試了該過濾器在不同粒徑狀態(tài)下的過濾效率，即過濾器分級效率，以便為各種不同情況的應(yīng)用提供參考。
對過濾器分級效率的測定，我們采用LAS-X型激光粒子計(jì)數(shù)器，測試結(jié)果整理見圖6。
由圖6可以看出：
(1)粒徑的分級穿透率近似呈正態(tài)分布，且都向粒徑大的一邊傾斜。
(2）在本實(shí)驗(yàn)的濾速范圍內(nèi)，穿透率峰值出現(xiàn)在0.15~0.25μm之間。這與近年來國外報(bào)告的具有最大穿透率的粒徑不是的觀點(diǎn)是一致的。作者認(rèn)為具有最大穿透率的粒徑尺寸不是一個定值，而是隨著濾料，濾速以及測試方法的不同而不同。
4. 檢漏試驗(yàn)該實(shí)驗(yàn)采用DOP掃描，檢測結(jié)果為漏率不大于0.01%,說明該過濾器具有較好的 過濾性能，完全可用于潔凈工作臺或100級潔凈室。
5. 速度場及流型實(shí)驗(yàn)氣流速度的測定使用QDF-2B型熱球式電風(fēng)速儀，量程為5m/s。測試 結(jié)果為該過濾器出風(fēng)均勻。
為了更好地評價(jià)過濾器的擴(kuò)散性能，我們做了氣流流型實(shí)驗(yàn)?具體方法是將過濾器弧形面攔上幾進(jìn)極細(xì)的鐵絲，把極細(xì)的銀光絲線綁在鐵絲上,觀察絲線飄動方向，待其穩(wěn)定后，準(zhǔn)確描繪記錄。觀察結(jié)果表明：絲線被氣汰吹呈均勻的放射狀，說明該過濾器的氣流具有較好的擴(kuò)散性，這樣可以大大提高過濾空間的凈化效果，并且與其他過濾器比較，如果要求處理同樣的空間，達(dá)到同樣的效果，使用扇形過濾器可節(jié)省風(fēng)量,從而達(dá)到節(jié)能的目的。
3結(jié)論
1.矢流有隔板高效空氣過濾器是一種新型的凈化設(shè)備，具有擴(kuò)散性能好，出風(fēng)速度均勻，過濾效率卨，阻力相對較低以及能耗低等特點(diǎn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明該過濾器的過濾效率≥99.995%。阻力低于250Pa,泄漏率不超過0.01%,完全符合EJ367-89標(biāo)準(zhǔn)，可作為高效過濾器用于凈化工作臺或潔凈室。
2. 該過濾器的最大穿透率所對應(yīng)的粒徑尺寸范圍是0. 15-0.25μm,而不是0.3μm。說明最大 穿透率的粒徑尺寸不是定值，該結(jié)果可為確定試驗(yàn)塵粒徑分散度范圍提供參考。
3. 濾速的改變在一定范圍內(nèi)(本實(shí)驗(yàn)2. 5 ~4. 1cm/s)對濾后粒徑的分布沒有明顯的影響。
4. 氣溶膠粒子的粒徑分布對過濾效率有明顯的影響，因此，在指出某種高效過濾器的穿透率時，必須同時指出進(jìn)行穿透半測量時作為試驗(yàn)塵的氣溶膠的粒徑尺寸，這是測試中的一項(xiàng)至關(guān)重要的指標(biāo)。
