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影响空气过滤器过滤效率的因素


【全文摘要】影响纤维空气过滤器效率的因素有很多,其中主要的是微粒直径、微粒种类、纤维粗细、过滤速度和填充率等。

影响纤(xian)(xian)维空气过(guo)滤(lv)(lv)器效(xiao)率的因素有很(hen)多,其(qi)中主(zhu)要的是微粒直(zhi)径(jing)、微粒种类、纤(xian)(xian)维粗细、过(guo)滤(lv)(lv)速(su)度和填充率等。[1]

1.1.     微粒直径的影响

当过(guo)(guo)滤(lv)器过(guo)(guo)滤(lv)多分散(san)的(de)微(wei)粒(li)(li)是,在(zai)几(ji)种过(guo)(guo)滤(lv)机理作用下,较小(xiao)(xiao)的(de)微(wei)粒(li)(li)由于(yu)扩(kuo)散(san)作用而(er)先在(zai)纤(xian)维(wei)上沉(chen)积,所(suo)以当粒(li)(li)径(jing)(jing)由小(xiao)(xiao)到大(da)(da)时(shi),扩(kuo)散(san)效率(lv)逐渐(jian)(jian)减小(xiao)(xiao);较大(da)(da)的(de)微(wei)粒(li)(li)则在(zai)拦截和惯性作用下沉(chen)积,所(suo)以当粒(li)(li)径(jing)(jing)由小(xiao)(xiao)到大(da)(da)时(shi),拦截和惯性效率(lv)逐渐(jian)(jian)增加。这样,和粒(li)(li)径(jing)(jing)有关的(de)效率(lv)曲线,就有一个最(zui)低(di)点,这一点粒(li)(li)径(jing)(jing)下的(de)总效率(lv)最(zui)低(di),因而(er)是最(zui)不容(rong)易(yi)在(zai)过(guo)(guo)滤(lv)器中被捕(bu)集的(de)微(wei)粒(li)(li),如图1所(suo)示。

由图可见,对(dui)于直径(jing)(jing)0.3μm的(de)微(wei)(wei)粒,空气(qi)过滤(lv)(lv)器的(de)过滤(lv)(lv)效(xiao)(xiao)率最低;因此(ci),对(dui)于PM2.5(微(wei)(wei)粒直径(jing)(jing)≤2.5微(wei)(wei)米(mi))问题,应重视(shi)过滤(lv)(lv)器对(dui)直径(jing)(jing)0.3微(wei)(wei)米(mi)附(fu)近(jin)雾霾微(wei)(wei)粒的(de)过滤(lv)(lv)效(xiao)(xiao)果(guo)。


影响空气过滤器过滤效率的因素


图(tu)1 效率(lv)与粒径(jing)的关系

1.2.     微粒种类的影响

即使(shi)微(wei)粒(li)尺寸(cun)相同(tong)(tong),处(chu)于不同(tong)(tong)相同(tong)(tong)的微(wei)粒(li)对(dui)过滤效率也有不同(tong)(tong)的影响。实验表明,过滤固态微(wei)粒(li)比(bi)过滤液体微(wei)粒(li)效率要高。而且(qie)用(yong)液态DOP微(wei)粒(li)对(dui)几种(zhong)过滤材料作试验,均(jun)有固定效率。随着滤速的增加,这(zhei)种(zhong)相态对(dui)效率的影响将(jiang)逐(zhu)渐减小。

过滤固态微粒的效率比液态微粒的效率要高,通常认为有以下原因:
(1)   固态微粒的凝聚现象较液态的显著;
(2)   电荷对固体微粒的影响比对液态大;
(3)   固体微粒能明显增加过滤器的负荷;
(4)   液态微粒被捕集到纤维上时发生破损;
(5)   不同微粒在尺寸和密度方面的细微差别,给实验结果带来误差。

所以有(you)(you)人主(zhu)张(zhang)用固态微(wei)粒(li)对过滤器作试(shi)验,认为这样可以得(de)到真(zhen)实(shi)的结果(guo)。但是(shi)也(ye)有(you)(you)人认为用液态微(wei)粒(li)试(shi)验比较安全(quan)。

1.3.     纤维粗细的影响

当(dang)纤维直径减小时,捕集效(xiao)率(lv)都升(sheng)高(gao),但是过滤器(qi)(qi)的阻力会相应增加。所以(yi)在选(xuan)择高(gao)效(xiao)过滤器(qi)(qi)滤材时,要两者(zhe)兼(jian)顾。

1.4.     过滤速度的影响

和具(ju)有最大(da)穿(chuan)透粒径(jing)一(yi)样,对于每(mei)一(yi)种(zhong)过(guo)滤(lv)(lv)(lv)器也(ye)有最大(da)穿(chuan)透滤(lv)(lv)(lv)速(su)(su)。一(yi)般(ban)是将前面叙(xu)述的(de)几种(zhong)过(guo)滤(lv)(lv)(lv)效应(ying)和滤(lv)(lv)(lv)速(su)(su)还有其他参数的(de)定(ding)性(xing)关系表示(shi)在(zai)图2上(shang)。图8说明(ming)了:(1)随(sui)着滤(lv)(lv)(lv)速(su)(su)增(zeng)加(jia),扩(kuo)散效率减小、惯(guan)性(xing)效率增(zeng)加(jia)、拦截效率增(zeng)加(jia);(2)随(sui)着滤(lv)(lv)(lv)速(su)(su)增(zeng)加(jia),总(zong)效率先降后升,存在(zai)一(yi)个最低效率或(huo)最大(da)穿(chuan)透滤(lv)(lv)(lv)速(su)(su)。


影响空气过滤器过滤效率的因素


图2 流速与效率的定性关系

1.5.     填充率的影响

填充率的(de)影响即纤(xian)维层(ceng)密(mi)度(du)的(de)影响,当纤(xian)维层(ceng)密(mi)度(du)增(zeng)加,惯性效率和(he)拦(lan)截效率都要提(ti)高,而(er)(er)由于(yu)此时纤(xian)维间的(de)流速(su)相应也增(zeng)加了,所(suo)以扩散效率反而(er)(er)减小,但是总(zong)的(de)过滤(lv)效率还是提(ti)高了。另外,需要注意的(de)时,随着纤(xian)维层(ceng)密(mi)度(du)的(de)增(zeng)加,过滤(lv)器阻力的(de)增(zeng)加速(su)度(du)要比总(zong)效率的(de)增(zeng)加速(su)度(du)快得多,所(suo)以不能盲目(mu)的(de)提(ti)高纤(xian)维层(ceng)密(mi)度(du)。

除(chu)了以上(shang)几个主要因素外,影响过滤效率的(de)原因还有:微粒形状、气(qi)流温(wen)度、气(qi)流相对湿度、气(qi)力压力、过滤器的(de)容尘量等等。

参考资料:
[1] 许钟麟.空气洁净技术原理(第三版).科学出版社,2003.