一、过滤器的特性指标
1、过滤器的效率和穿透率 当被过滤空气中的含沉浓度以质量浓度来表示时,则效率为计质效率;以计数浓度来表示时,则为计数效率。以其他物理量作相对应的表示时,则有比色效率或浊度效率等。
最常用的表示方法是用过滤器进出口空气中的尘粒浓度表示的计数效率:
式中N1、N2——过滤器进出口气流中的尘粒浓度,个/L。
在过滤器的性能试验中,往往用效率的反义词穿透率K(100%)来表示:
对不同效率的过滤器串联工作时,其总效率表示为:
式中——第1个、第2个、……、第n个过滤器的效率。
2、过滤效率和测试方法 在确定过滤效率时,粉尘含量的度量有各种方法。实用中,有粉尘质量、粒子数量;有单分散相粒子(粒径均一)的量、多分散相粒子的量;有被粉尘污染的滤纸的光通量;有计量瞬时量;有试验过程的平均量等,即效率值与测试方法紧密相关。对同一台过滤器,测试方法不同,其效率值不同,且有时相差很大。
表27.5-1简单列举不同效率的含义、应用场合和相关标准。
3、最大穿透率粒径(MPPS)问题 过滤器的粒径计算效率队洁净室设计关系最重要,洁净室设计中的过滤器效率均指计数效率。由于过滤器的过滤作用是在多种物理机理下完成的,对于比较小的微粒,由扩散作用而在纤维上沉积,当粒径由小到大时,扩散效率逐渐减弱;比较大的微粒则在“拦截”和“惯性”作用下被捕集,所以当粒径由小变大时,拦截和惯性效率逐渐增加,因此,与粒径相关的总效率曲线就有个最低点,它所对应的粒径效率最低(最低效率径dp),故又称为最大穿透粒径MPPS,图27.5-1(a)就是这种机理的表示,图27.5-1(b)是过滤器的实测例子。
图27.5-1 纤维过滤器的过滤特性
(a)纤维空气过滤机理(b)粒径和穿透率的关系
dp不是定值,对于不同性质的微粒、不同的纤维直径、不同的过滤速度,dp值就不同。由此可知计数效率和粒径有密切关系,美国等国均以DOP粒子(接近单分散相、粒径为0.3μm)作为普通高效过滤器的试验尘。随着新型超高效过滤器的问世,试验尘的粒径也就随之而变。例如测量超低穿透率过滤器(ULPA)时,国外用0.1~0.2μm粒子检验效率。因该值即为其MPPS,故其所得结果亦可能成为MPPS效率。
4、效率的转换 为了掌握过滤器各效率之间的关系。可借助图27.5-2作近似的转换。
例如:大气尘比色法效率为50%时,DOP效率仅20%,而人工计质法效率达90%;当大气尘比色法效率为85%时,DOP效率为55%,而人工尘计质法效率达95%。此外,在图27.5-3中实际上也反映了各种效率之间的对比关系。
5、过滤器的面速和滤速 面速U是指过滤器断面上的通过气流的速度,一般以m/s来表示。面速反映过滤器的通过能力和安装面积,采用过滤器的面速越大,安装过滤所需面积越小,所以过滤器面速是反映其结构特性的主要参数之一。通常用下式表达:
滤速V是指滤面上通过气流的速度,一般以L/(cm²·min)或cm/s表示,过滤器的滤速反映滤料的通过能力,特别是反映滤料的过滤性能,过滤器采用的滤速越低,越可获得较高的过滤效率。滤速可用式(27.5-5)或式(27.5-6)表达。
式中——滤料净面积,㎡。
6、过滤器的阻力 过滤器的阻力包括滤料阻力(与滤速有关)和结构阻力(与框架结构形式和迎面的风速有关)。对已定结构和滤材的过滤器,阻力取决于通过风量的大小、高效过滤器的阻力随风量的增加是接近线性的。
过滤器初始使用时的阻力称为初阻力;因积而影响使用(风量不足)需要更换时的阻力称为终阻力。一般把达到初阻力一定倍数时的阻力定为终阻力。高效过滤器的倍数为2,而中效过滤器和粗效过滤器可取较大的倍数,因为其初阻力较小,积尘后对系统风量的影响比高效过滤器为小。
7、容尘量 过滤器容尘量是和使用期限有直接关系的指标。通常将运行中的过滤器的终阻力为初阻力的某一倍值时,或效率下降到初始效率的85%以下时(对某些预过滤器来说)的过滤器积尘量,作为该过滤器的容尘量。滤材性质对容尘量关系较大。例如用超细玻璃纤维制作的额定风量为1000m³/h的高效过滤器,在终阻力达400pa(初阻力为200pa)时的容尘量约400~500g。
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