引 言
影響高效空氣過濾器性能的因素主要有：濾料性能、被過濾氣流性質(zhì)、氣流速度和過濾器結(jié)構(gòu)。歸納這些影響因素，并根據(jù)大量測量數(shù)據(jù)可得到理論上的空氣過濾器效率、阻力計(jì)算公式。但實(shí)際測量值和理論計(jì)算值之間存在一定的誤差，因此，有必要從實(shí)際檢測結(jié)果來分析影響空氣過濾器性能的主要因素。
本文對高效空氣過濾器檢測系統(tǒng)的檢測結(jié)果進(jìn)行分析，得出影響其性能的主要因素。
1、空氣過濾器檢測方法的概況
空氣過濾器檢測系統(tǒng)分為高效空氣過濾器系統(tǒng)和一般通風(fēng)用空氣過濾器2類。高效空氣過濾器的檢測按GB6165—85及其修訂版GB12554—92執(zhí)行。此標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定效率檢測方法為鈉焰法和油霧法[】]。一般通風(fēng)用空氣過濾器的檢測按GB12218—89及其修訂后的GB14295—93執(zhí)行，此標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定效率檢測方法為大氣塵
粒徑分組計(jì)數(shù)法L2j。
過濾器檢測標(biāo)準(zhǔn)發(fā)展如下：1956年美國軍事委員會制定了高效空氣過濾器檢測標(biāo)準(zhǔn)US MIL—STD282，效率檢測用DOP法。1965年英國制定了英國標(biāo)準(zhǔn)BS
3928，效率檢測用鈉焰法。1973年歐洲通風(fēng)協(xié)會制定了Eurovent 4／4標(biāo)準(zhǔn)，沿用了鈉焰檢測法。后來美國環(huán)境科學(xué)學(xué)會編制了一系列推薦檢測方法的類似標(biāo)準(zhǔn)，均采用DOP計(jì)徑計(jì)數(shù)法檢測過濾器效率。歐洲在1999年制定了BS EN1822標(biāo)準(zhǔn)，采用最易透過粒徑(MPPS)檢測過濾效率。我國檢測標(biāo)準(zhǔn)采用鈉焰法，是根據(jù)鈉原子被氫氣火焰激發(fā)后發(fā)出波長為589 nm的特征光，光的強(qiáng)度與氣溶膠質(zhì)量濃度成比例的原理，通過檢測被測過濾器前后光強(qiáng)度的比值來計(jì)算過濾效率[3J。
1938年美國國家標(biāo)準(zhǔn)制定了針對中效空氣過濾器的比色效率檢測法，按塵源又分為人工塵比色效率法和大氣塵比色效率法2種。1952年美國過濾器研究所制定的AF1人工塵計(jì)重法，主要用于粗效過濾器。ASHRAE52—76影響最大，2O世紀(jì)8O年代國內(nèi)提出采用大氣塵計(jì)徑計(jì)數(shù)法作為一般通風(fēng)用過濾器檢測方法。
人工塵計(jì)重法是以人工塵為塵源，通過檢測被測過濾器前后人工塵質(zhì)量變化來確定過濾器的過濾效率；比色效率法是根據(jù)采樣前后由于積塵使濾紙的光通量或色度發(fā)生變化，采用比色計(jì)來判別其差異，從而得出過濾器的效率；計(jì)徑計(jì)數(shù)法是通過白熾光源或激光光源的粒子計(jì)數(shù)器測量被測過濾器前后各粒徑檔的累積粒子數(shù)目確定各粒徑檔的累積計(jì)數(shù)效率，此方法給出一條隨粒徑變化的過濾效率曲線，能夠更全面地反映過濾器的性能。隨著電子行業(yè)的發(fā)展，潔凈級別要求越來越高，特別是1級潔凈室的出現(xiàn)，相應(yīng)地對檢測技術(shù)和檢測儀器提出了更高的要求。為適應(yīng)這種要求，國外已研制出并開始生產(chǎn)測量0。1pm粒子的激光粒子計(jì)數(shù)器，最近又成功研制測量更小粒徑0．01 m的粒子計(jì)數(shù)器。激光粒子計(jì)數(shù)器、凝聚核粒子計(jì)數(shù)器等新型測量儀器的出現(xiàn)和氣溶膠技術(shù)的發(fā)展，為測量計(jì)徑效率提供了必要的方法和手段 ]。
空氣過濾器計(jì)數(shù)效率檢測法將過濾器的測試方法與潔凈室的檢測方法統(tǒng)一起來，因此可根據(jù)潔凈度要求正確地選擇過濾器，這是一種快速、簡單、方便的過
濾器檢測方法。鑒于此，有人提出一套將高效空氣過濾器檢測系統(tǒng)與一般通風(fēng)用空氣過濾器檢測系統(tǒng)合二為一的過濾器性能檢測系統(tǒng)，效率檢測用計(jì)徑計(jì)數(shù)法，經(jīng)
試驗(yàn)測試檢測效率和檢測結(jié)果均符合過濾器測試要求 ]。同時也有用于采用計(jì)數(shù)效率法檢測過濾器檢測的一般通風(fēng)用空氣過濾器的新型檢測臺。本文所述高效空氣過濾器檢測法為鈉焰法。
2 、空氣過濾器檢測的結(jié)果及分析
2．1 高效空氣過濾器檢測
國內(nèi)高效空氣過濾器檢測大多采用鈉焰法，測出額定風(fēng)量下過濾器效率和阻力，本文將根據(jù)國內(nèi)通用的鈉焰法對含有質(zhì)量中值約為0．5 tzm氣溶膠的粒徑過濾氣流進(jìn)行過濾的高效空氣過濾器檢測結(jié)果分析影響空氣過濾器性能的因素。
2．1．1 空氣過濾器效率
影響纖維過濾器效率的因素主要是被過濾氣流中微粒直徑、濾料纖維粗細(xì)、濾料結(jié)構(gòu)、氣流速度、氣流的溫濕度和含塵量，歸納起來過濾器的效率高低取決于濾料的性能、被過濾氣流的性質(zhì)和氣流速度。圖1，圖2，圖3，圖4為不同型號的高效空氣過濾器在額定風(fēng)量和2O％額定風(fēng)量下的過濾效率，該檢測系統(tǒng)額定風(fēng)量為3 400 m。／h，檢測方法為鈉焰法。這幾個型號過濾器的框架結(jié)構(gòu)相同，采用不同的濾料制作而成，從檢測結(jié)果可以看出；在誤差允許范圍內(nèi)，高效空氣過濾器結(jié)構(gòu)對過濾效率影響很小，主要與濾料的性能有關(guān)；過濾氣流速度變化時會影響到過濾器的過濾效率，在相同風(fēng)量下不同型號過濾器的過濾效率略有差異，這是由于過濾面積不同而引起濾速不同。在2O額定風(fēng)量時，氣流過濾速度降低，過濾效率不降低，證明過濾器沒有泄漏之處。對相同型號過濾器而言，當(dāng)風(fēng)量、過濾面積、濾料性能相同時，過濾器效率變化不大。從圖l中檢測的2O臺YM1 型號過濾器可以看出：在額定風(fēng)量與2o 9，6額定風(fēng)量時，高效空氣過濾器效率波
動具有類似性 YM2 ，YM3 ，YM4 (見圖2，圖3，圖4)型號過濾器也有相同結(jié)論。
2．1．2 空氣過濾器阻力
空氣過濾器阻力分析主要有2種理論：一種是通道理論，假定多孔體可以模擬成由毛細(xì)管構(gòu)成的系統(tǒng)，并對通過圓形毛細(xì)管的氣流用泊葉(Poiseuille)定律
描述，Kozeny、Carman、Clarefiburg等就采用這種理論；另一種為阻力理論，假定代表多孔體的具有一定幾何形狀的模型盡可能逼真同時又很簡單，能夠計(jì)算速度場，再知道整個過濾器的阻力，Kuwabara等學(xué)者采用了這種理論L5 ]。研究表明過濾器的阻力主要與氣流速度、過濾面積、過濾器結(jié)構(gòu)、氣體粘度、氣體平均自由程、纖維平均半徑和填充密度有關(guān)。歸納這些影響圜素，可把過濾器阻力看作結(jié)構(gòu)阻力與濾料阻力2部分之和，得出相應(yīng)的阻力計(jì)算關(guān)聯(lián)式。從大量實(shí)驗(yàn)測出數(shù)據(jù)和理論計(jì)算可以看出：實(shí)驗(yàn)值和理論計(jì)算值存在一定的誤差，這主要是由于理論所建立的模型與過濾器中實(shí)際流場不完全吻合所致，同時為簡化計(jì)算所做的假設(shè)也是一種理想狀況。從圖5，圖6可看出：就相同型號過濾器而畝，在相同額定風(fēng)量下，結(jié)構(gòu)阻力相等，總阻力大小并不一樣，主要是由于濾料阻力不同致使其總阻力不同；不同結(jié)構(gòu)過濾器在相同風(fēng)量下阻力也不相等，這說明結(jié)構(gòu)阻力除和過濾器固有結(jié)構(gòu)有關(guān)外，也受濾料性能影響，和濾料透過性能會影響過濾器通道內(nèi)的氣流狀態(tài)從而影響到結(jié)構(gòu)阻力有關(guān)。
2．2 檢測結(jié)果分析
由高效空氣過濾器檢測結(jié)果可知：濾料性能和氣流速度是影響空氣過濾器性能主要因素。相同結(jié)構(gòu)不同濾料過濾器的過濾效率、阻力測試結(jié)果不同；相同型
號過濾器因氣流速度不同，過濾器的效率、阻力測試結(jié)果也不同。
3、 結(jié) 論
從檢測結(jié)果和上述分析可知：濾料性能、氣流速度是影響空氣過濾器過濾效率的主要因素；影響空氣過濾器阻力的主要因索有風(fēng)景、過濾器結(jié)構(gòu)、濾料性能。濾料性能是影響空氣過濾器性能的主要因素之一。
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