矢流有隔板高效空氣過(guò)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(guò)濾器，實(shí)測(cè)了額定風(fēng)量下的過(guò)濾器效率和阻力，并對(duì)過(guò)濾器的效率和阻力變化規(guī)律以及過(guò)濾器分級(jí)效率進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究，同時(shí)對(duì)過(guò)濾器的擴(kuò)散性能和速度場(chǎng)作了實(shí)驗(yàn)測(cè)定，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該過(guò)濾器具有效率較高、阻力較低、擴(kuò)散性能好、出風(fēng)速度場(chǎng)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(duì)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(mén)不可缺少的重要條件和手段，而高效空氣過(guò)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(shuō)，沒(méi)旮高效過(guò) 濾器，就沒(méi)有潔凈室和凈化工作臺(tái)，甚至從某種意義上講，沒(méi)有高效空氣過(guò)濾器，就沒(méi)有空氣潔凈 技術(shù)，正因?yàn)樗绱薽要，世界各國(guó)的空氣潔凈技術(shù)工作者都十分價(jià)視高效空氣過(guò)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(guó)在有關(guān)高效過(guò)濾器的制造方面雖然有了較大突破。但仍存在一些問(wèn)題.具體表現(xiàn)為：

1)過(guò)濾器結(jié)構(gòu)形式單一、品種少；

2)現(xiàn)在我國(guó)還沒(méi)有統(tǒng)一的高效空氣過(guò)濾器制造標(biāo)準(zhǔn)；

3)對(duì)高效過(guò)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(duì)高效過(guò)濾器過(guò)濾機(jī)理的研究尚屬空白；

5)對(duì)高效空氣過(guò)濾器的裝置研究得很少。

針對(duì)這些情況，本文主要研究一種新型的高效空氣過(guò)濾器。
1新型高效過(guò)濾器簡(jiǎn)介
1.1構(gòu)造

矢流有隔板髙效過(guò)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(jiàn)圖1。

1.2特點(diǎn)

矢流有隔板高效過(guò)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(chǎng)均勻；2) 節(jié)能；3)節(jié)省占地空間。

2、過(guò)濾器的試驗(yàn)研究

為評(píng)價(jià)過(guò)濾器的好壞，常常要考慮以下性能參數(shù)：

1)過(guò)濾效率(高效過(guò)濾器效率標(biāo)準(zhǔn))；

2)容塵量(過(guò)濾器容塵量);

3)風(fēng)量和阻力(過(guò)濾器阻力)；

4)濾材的有效過(guò)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(shí)間及方命。其中，過(guò)濾器效率和阻力特性是衡量過(guò)濾器性能的重要指標(biāo)。因此，我們進(jìn)行過(guò)濾器效率和阻力實(shí)驗(yàn)，同時(shí)還對(duì)過(guò)濾器出流的速度場(chǎng)和均勻情況作了測(cè)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(guò)濾器性能試驗(yàn)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)（GB6165-85)，采用鈉焰法檢測(cè)裝置對(duì)高效空氣過(guò)濾器進(jìn)行了效率和阻力的測(cè)定實(shí)驗(yàn)裝置原理見(jiàn)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(xiàn)，氣電倍增管收集這種光譜并轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)，再由電子系統(tǒng)將此信號(hào)放大處理，在微安表上顯示出來(lái)，同時(shí)，光譜的光強(qiáng)與NaCl粒子的質(zhì)量濃度之間有一定的直線(xiàn)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(cè)數(shù)據(jù)穩(wěn)定可靠，GB6165 -85在高效空氣過(guò)濾器性能試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)中已規(guī)定：鈉焰檢測(cè)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(guò)濾器效率和阻力試驗(yàn)該過(guò)濾器過(guò)濾曲積為4. 44m2,額定風(fēng)雖為400m3/h。 實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表1。

2.變風(fēng)量下過(guò)濾器阻力與效率的測(cè)定風(fēng)量變化，即過(guò)濾風(fēng)速變化，對(duì)過(guò)濾器的效率和阻力都有影響。 我們對(duì)五種不同風(fēng)速下過(guò)濾器的阻力和效率進(jìn)行了測(cè)試，其實(shí)驗(yàn)結(jié)果整理見(jiàn)圖3, 4。

由圖3可見(jiàn)，隨著風(fēng)速的增大，穿透率呈上升趨勢(shì)。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(guò)濾速度下(一般2-6m/s),擴(kuò)散效應(yīng)占主導(dǎo)地位，而且過(guò)濾速度越低，擴(kuò)散效應(yīng)越明顯，穿透率越低。隨著過(guò)濾速度的增加，擴(kuò)散效應(yīng)減弱，穿透率升髙。

由圖4可見(jiàn)，過(guò)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(guò)濾器的阻力高于濾料阻力。這是由于過(guò)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(duì)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(duì)數(shù)座標(biāo)系中（圖5)。

根據(jù)圖5中的線(xiàn)性關(guān)系，可以判定過(guò)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(duì)過(guò)濾器效率影響的實(shí)驗(yàn)對(duì)于同一過(guò)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(cè)試了該過(guò)濾器在不同粒徑狀態(tài)下的過(guò)濾效率，即過(guò)濾器分級(jí)效率，以便為各種不同情況的應(yīng)用提供參考。

對(duì)過(guò)濾器分級(jí)效率的測(cè)定，我們采用LAS-X型激光粒子計(jì)數(shù)器，測(cè)試結(jié)果整理見(jiàn)圖6。

由圖6可以看出：

(1)粒徑的分級(jí)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(lái)國(guó)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(gè)定值，而是隨著濾料，濾速以及測(cè)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(cè)結(jié)果為漏率不大于0.01%,說(shuō)明該過(guò)濾器具有較好的 過(guò)濾性能，完全可用于潔凈工作臺(tái)或100級(jí)潔凈室。

5. 速度場(chǎng)及流型實(shí)驗(yàn)氣流速度的測(cè)定使用QDF-2B型熱球式電風(fēng)速儀，量程為5m/s。測(cè)試 結(jié)果為該過(guò)濾器出風(fēng)均勻。

為了更好地評(píng)價(jià)過(guò)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(guò)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(xiàn)綁在鐵絲上,觀察絲線(xiàn)飄動(dòng)方向，待其穩(wěn)定后，準(zhǔn)確描繪記錄。觀察結(jié)果表明：絲線(xiàn)被氣汰吹呈均勻的放射狀，說(shuō)明該過(guò)濾器的氣流具有較好的擴(kuò)散性，這樣可以大大提高過(guò)濾空間的凈化效果，并且與其他過(guò)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(guò)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(guò)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(guò)濾效率卨，阻力相對(duì)較低以及能耗低等特點(diǎn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明該過(guò)濾器的過(guò)濾效率≥99.995%。阻力低于250Pa,泄漏率不超過(guò)0.01%,完全符合EJ367-89標(biāo)準(zhǔn)，可作為高效過(guò)濾器用于凈化工作臺(tái)或潔凈室。

2. 該過(guò)濾器的最大穿透率所對(duì)應(yīng)的粒徑尺寸范圍是0. 15-0.25μm,而不是0.3μm。說(shuō)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?cè)谝欢ǚ秶鷥?nèi)(本實(shí)驗(yàn)2. 5 ~4. 1cm/s)對(duì)濾后粒徑的分布沒(méi)有明顯的影響。

4. 氣溶膠粒子的粒徑分布對(duì)過(guò)濾效率有明顯的影響，因此，在指出某種高效過(guò)濾器的穿透率時(shí)，必須同時(shí)指出進(jìn)行穿透半測(cè)量時(shí)作為試驗(yàn)塵的氣溶膠的粒徑尺寸，這是測(cè)試中的一項(xiàng)至關(guān)重要的指標(biāo)。