機械式空氣過(guò)濾器去除氣流中的顆粒,因為顆粒與過(guò)濾介質(zhì)中的纖維表面接觸后會(huì )粘附在纖維上。 顆粒與過(guò)濾介質(zhì)中的纖維接觸后過(guò)濾的機理為濾除(篩效應),攔截效應, 擴散效應,慣性效應 以及靜電效應 。過(guò)濾原理主要應用于機械式過(guò)濾器,并受顆粒大小的影響。靜電過(guò)濾通過(guò)制造工藝的一部分-更換介質(zhì)實(shí)現。 機制 空氣過(guò)濾器介質(zhì)將微粒從空氣中過(guò)濾出來(lái)共采用五種過(guò)濾機制。這五種機制分別為:濾除(過(guò)篩)、攔截、擴散、慣性分離以及靜電吸引。每種機制分別適用一定粒度范圍,這是分子過(guò)濾技術(shù)的主要因素。對于直徑大于0.2μm的微粒來(lái)說(shuō),主要采用慣性分離與攔截機制進(jìn)行收集過(guò)濾,而對于直徑小于0.2μm的微粒來(lái)說(shuō),則主要采用擴散機制進(jìn)行收集過(guò)濾。其中,靜電吸引機制是通過(guò)對過(guò)濾介質(zhì)負載電荷實(shí)現的,是制造工藝流程的一個(gè)組成部分。 篩效應 當介質(zhì)組成(纖維、篩孔、波紋金屬等)之間的缺口尺寸小于粒子直徑時(shí),過(guò)濾器經(jīng)過(guò)設計捕捉這些顆粒。這種原理廣泛應用于大多數過(guò)濾器設計中,完全取決于顆粒的直徑大小、介質(zhì)間距和介質(zhì)密度。
慣性效應 利用空氣方向的快速變化和慣性原理將大量(粒子)從氣流中分離出來(lái)。處于某個(gè)速度的微粒子趨向于保持這種速度,并保持相同的方向繼續前進(jìn)。如果過(guò)程粒子濃度很高,一般應用這種原理。并且,在很多情況下,預過(guò)濾器模式和更高效的終過(guò)濾器均采用這種原理。
攔截效應 為了實(shí)現攔截,一個(gè)粒子必須從一個(gè)纖維半徑距離內進(jìn)入。顆粒因此與纖維接觸并附著(zhù)其中。攔截原理與嵌入原理相比,不同之處在于被攔截的顆粒較小,且其慣性不能足夠使顆粒繼續直線(xiàn)運行。因此隨空氣流動(dòng)直至與纖維接觸。
擴散效應 當一個(gè)顆粒無(wú)規則運動(dòng)(布朗運動(dòng))時(shí),該顆粒碰撞到一根纖維而被捕捉。當一個(gè)顆粒逃離介質(zhì)中的某個(gè)區域,通過(guò)吸引和捕捉,它在介質(zhì)中創(chuàng )造一個(gè)較低濃度的區域,另一個(gè)粒子擴散至該區域將被捕捉。為提高這種吸引的可能性,過(guò)濾器的擴散效應要在較低濾速和/或者高密度的微細纖維下起作用,纖維一般為玻璃纖維或者其它纖維材質(zhì)。粒子在“捕捉區”的時(shí)間越多,收集介質(zhì)(纖維)的表面區域較大,捕捉的機會(huì )越大。根據此過(guò)濾效應,過(guò)濾器制造商采用兩種不同的方法——采用更大面積的細玻璃纖維板類(lèi)型介質(zhì)或者采用更小面積的高蓬松玻璃纖維介質(zhì)。
靜電效應 使用大直徑纖維介質(zhì)的過(guò)濾器依靠靜電電荷來(lái)提高細小顆粒的去除效率。一般情況下選擇大直徑纖維介質(zhì)是因為較低的成本和較低的氣流阻力。然而,通常隨著(zhù)時(shí)間的推移,這些過(guò)濾器將失去它們的靜電電荷,因為它們表面捕捉的顆粒占據了帶電荷基,從而抵消了它們的靜電電荷。
機械式過(guò)濾器和靜電過(guò)濾器 隨著(zhù)時(shí)間的推移,當機械過(guò)濾器捕捉越來(lái)越多的顆粒后,它們的收集效率和壓降值將顯著(zhù)增加。最終,增加的壓降值將明顯阻礙空氣流動(dòng),這時(shí),就必須更換新的過(guò)濾器了?;谶@個(gè)原因,通常應隨時(shí)監測機械式過(guò)濾器使用壽命期間的壓降值,因為該值將表示何時(shí)更換新的過(guò)濾器。 相反地,靜電式過(guò)濾器由極化的纖維組成,隨著(zhù)時(shí)間的流逝或者接觸某些化學(xué)物質(zhì)、懸浮微?;蛘咻^高的相對濕度后,可能失去收集效率。靜電式過(guò)濾器的壓降值的增加速度一般比類(lèi)似效率的機械式過(guò)濾器慢。 因此,與機械過(guò)濾器不同,壓降值并不作為靜電式過(guò)濾器需要更換的依據。在挑選通風(fēng)過(guò)濾器時(shí),您應該牢記機械過(guò)濾器和靜電過(guò)濾器之間存在的上述各種區別,因為這些區別將影響您過(guò)濾器的性能(隨著(zhù)時(shí)間的推移,收集效率下降等),以及維護需求(更換新過(guò)濾器的時(shí)間表)。
ANSI/ASHRAE 52.2-1999標準化里有一個(gè)介紹性段落,其中詳細說(shuō)明了: “某些纖維介質(zhì)空氣過(guò)濾器帶有靜電電荷,可在制造過(guò)程中自然或者人工加載于介質(zhì)上的。這類(lèi)過(guò)濾器在干凈的條件下具有很高的效率,而在他們實(shí)際的使用周期內,效率可能隨著(zhù)時(shí)間推移而下降。本標準里描述的積灰荷載程序的初始調節步驟可能影響過(guò)濾器的效率,但實(shí)際運行中不會(huì )那么大。因此,測試時(shí)的最低效率可能高于實(shí)際使用時(shí)實(shí)現的效率?!?/span> EN779: 2002標準說(shuō)明: “某些類(lèi)型的過(guò)濾器介質(zhì)依靠靜電效果在較低的氣流阻力下具有高效率。當過(guò)濾介質(zhì)暴露某些環(huán)境時(shí),例如油霧或燃燒生成的顆粒,都可能中和掉這些電荷,進(jìn)而影響過(guò)濾器的性能。很重要的一點(diǎn)是,用戶(hù)應了解電荷消失發(fā)生后,過(guò)濾器的性能將衰減。附件A中描述的標準測試程序提供了確認這種效率下降過(guò)程的方法。該流程用于確認過(guò)濾器效率是否取決于靜電去除原理,提供靜電去除重要性相關(guān)的定量信息” 這些段落很清楚地表明,空氣過(guò)濾器專(zhuān)家也承認,采用被動(dòng)的靜電電荷過(guò)濾原理,時(shí)間流逝會(huì )影響過(guò)濾器的效率。并且專(zhuān)家還說(shuō)明,使用標準流程測試依靠靜電電荷進(jìn)行過(guò)濾的粗纖維過(guò)濾器,可能出現不準確的測試結果。 |