引 言
影響高效空氣過(guò)濾器性能的因素主要有：濾料性能、被過(guò)濾氣流性質(zhì)、氣流速度和過(guò)濾器結(jié)構(gòu)。歸納這些影響因素，并根據(jù)大量測(cè)量數(shù)據(jù)可得到理論上的空氣過(guò)濾器效率、阻力計(jì)算公式。但實(shí)際測(cè)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(cè)結(jié)果來(lái)分析影響空氣過(guò)濾器性能的主要因素。
本文對(duì)高效空氣過(guò)濾器檢測(cè)系統(tǒng)的檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行分析，得出影響其性能的主要因素。
1、空氣過(guò)濾器檢測(cè)方法的概況
空氣過(guò)濾器檢測(cè)系統(tǒng)分為高效空氣過(guò)濾器系統(tǒng)和一般通風(fēng)用空氣過(guò)濾器2類。高效空氣過(guò)濾器的檢測(cè)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(cè)方法為鈉焰法和油霧法[】]。一般通風(fēng)用空氣過(guò)濾器的檢測(cè)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(cè)方法為大氣塵
粒徑分組計(jì)數(shù)法L2j。
過(guò)濾器檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)發(fā)展如下：1956年美國(guó)軍事委員會(huì)制定了高效空氣過(guò)濾器檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)US MIL—STD282，效率檢測(cè)用DOP法。1965年英國(guó)制定了英國(guó)標(biāo)準(zhǔn)BS
3928，效率檢測(cè)用鈉焰法。1973年歐洲通風(fēng)協(xié)會(huì)制定了Eurovent 4／4標(biāo)準(zhǔn)，沿用了鈉焰檢測(cè)法。后來(lái)美國(guó)環(huán)境科學(xué)學(xué)會(huì)編制了一系列推薦檢測(cè)方法的類似標(biāo)準(zhǔn)，均采用DOP計(jì)徑計(jì)數(shù)法檢測(cè)過(guò)濾器效率。歐洲在1999年制定了BS EN1822標(biāo)準(zhǔn)，采用最易透過(guò)粒徑(MPPS)檢測(cè)過(guò)濾效率。我國(guó)檢測(cè)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(zhǎng)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(guò)檢測(cè)被測(cè)過(guò)濾器前后光強(qiáng)度的比值來(lái)計(jì)算過(guò)濾效率[3J。
1938年美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)制定了針對(duì)中效空氣過(guò)濾器的比色效率檢測(cè)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(guó)過(guò)濾器研究所制定的AF1人工塵計(jì)重法，主要用于粗效過(guò)濾器。ASHRAE52—76影響最大，2O世紀(jì)8O年代國(guó)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(guò)濾器檢測(cè)方法。
人工塵計(jì)重法是以人工塵為塵源，通過(guò)檢測(cè)被測(cè)過(guò)濾器前后人工塵質(zhì)量變化來(lái)確定過(guò)濾器的過(guò)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(lái)判別其差異，從而得出過(guò)濾器的效率；計(jì)徑計(jì)數(shù)法是通過(guò)白熾光源或激光光源的粒子計(jì)數(shù)器測(cè)量被測(cè)過(guò)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(guò)濾效率曲線，能夠更全面地反映過(guò)濾器的性能。隨著電子行業(yè)的發(fā)展，潔凈級(jí)別要求越來(lái)越高，特別是1級(jí)潔凈室的出現(xiàn)，相應(yīng)地對(duì)檢測(cè)技術(shù)和檢測(cè)儀器提出了更高的要求。為適應(yīng)這種要求，國(guó)外已研制出并開(kāi)始生產(chǎn)測(cè)量0。1pm粒子的激光粒子計(jì)數(shù)器，最近又成功研制測(cè)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(cè)量?jī)x器的出現(xiàn)和氣溶膠技術(shù)的發(fā)展，為測(cè)量計(jì)徑效率提供了必要的方法和手段 ]。
空氣過(guò)濾器計(jì)數(shù)效率檢測(cè)法將過(guò)濾器的測(cè)試方法與潔凈室的檢測(cè)方法統(tǒng)一起來(lái)，因此可根據(jù)潔凈度要求正確地選擇過(guò)濾器，這是一種快速、簡(jiǎn)單、方便的過(guò)
濾器檢測(cè)方法。鑒于此，有人提出一套將高效空氣過(guò)濾器檢測(cè)系統(tǒng)與一般通風(fēng)用空氣過(guò)濾器檢測(cè)系統(tǒng)合二為一的過(guò)濾器性能檢測(cè)系統(tǒng)，效率檢測(cè)用計(jì)徑計(jì)數(shù)法，經(jīng)
試驗(yàn)測(cè)試檢測(cè)效率和檢測(cè)結(jié)果均符合過(guò)濾器測(cè)試要求 ]。同時(shí)也有用于采用計(jì)數(shù)效率法檢測(cè)過(guò)濾器檢測(cè)的一般通風(fēng)用空氣過(guò)濾器的新型檢測(cè)臺(tái)。本文所述高效空氣過(guò)濾器檢測(cè)法為鈉焰法。
2 、空氣過(guò)濾器檢測(cè)的結(jié)果及分析
2．1 高效空氣過(guò)濾器檢測(cè)
國(guó)內(nèi)高效空氣過(guò)濾器檢測(cè)大多采用鈉焰法，測(cè)出額定風(fēng)量下過(guò)濾器效率和阻力，本文將根據(jù)國(guó)內(nèi)通用的鈉焰法對(duì)含有質(zhì)量中值約為0．5 tzm氣溶膠的粒徑過(guò)濾氣流進(jìn)行過(guò)濾的高效空氣過(guò)濾器檢測(cè)結(jié)果分析影響空氣過(guò)濾器性能的因素。
2．1．1 空氣過(guò)濾器效率
影響纖維過(guò)濾器效率的因素主要是被過(guò)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(lái)過(guò)濾器的效率高低取決于濾料的性能、被過(guò)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(hào)的高效空氣過(guò)濾器在額定風(fēng)量和2O％額定風(fēng)量下的過(guò)濾效率，該檢測(cè)系統(tǒng)額定風(fēng)量為3 400 m。／h，檢測(cè)方法為鈉焰法。這幾個(gè)型號(hào)過(guò)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(cè)結(jié)果可以看出；在誤差允許范圍內(nèi)，高效空氣過(guò)濾器結(jié)構(gòu)對(duì)過(guò)濾效率影響很小，主要與濾料的性能有關(guān)；過(guò)濾氣流速度變化時(shí)會(huì)影響到過(guò)濾器的過(guò)濾效率，在相同風(fēng)量下不同型號(hào)過(guò)濾器的過(guò)濾效率略有差異，這是由于過(guò)濾面積不同而引起濾速不同。在2O額定風(fēng)量時(shí)，氣流過(guò)濾速度降低，過(guò)濾效率不降低，證明過(guò)濾器沒(méi)有泄漏之處。對(duì)相同型號(hào)過(guò)濾器而言，當(dāng)風(fēng)量、過(guò)濾面積、濾料性能相同時(shí)，過(guò)濾器效率變化不大。從圖l中檢測(cè)的2O臺(tái)YM1 型號(hào)過(guò)濾器可以看出：在額定風(fēng)量與2o 9，6額定風(fēng)量時(shí)，高效空氣過(guò)濾器效率波
動(dòng)具有類似性 YM2 ，YM3 ，YM4 (見(jiàn)圖2，圖3，圖4)型號(hào)過(guò)濾器也有相同結(jié)論。
2．1．2 空氣過(guò)濾器阻力
空氣過(guò)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(duì)通過(guò)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(shí)又很簡(jiǎn)單，能夠計(jì)算速度場(chǎng)，再知道整個(gè)過(guò)濾器的阻力，Kuwabara等學(xué)者采用了這種理論L5 ]。研究表明過(guò)濾器的阻力主要與氣流速度、過(guò)濾面積、過(guò)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(guò)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(cè)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(guò)濾器中實(shí)際流場(chǎng)不完全吻合所致，同時(shí)為簡(jiǎn)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(hào)過(guò)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(guò)濾器在相同風(fēng)量下阻力也不相等，這說(shuō)明結(jié)構(gòu)阻力除和過(guò)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(guò)性能會(huì)影響過(guò)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(cè)結(jié)果分析
由高效空氣過(guò)濾器檢測(cè)結(jié)果可知：濾料性能和氣流速度是影響空氣過(guò)濾器性能主要因素。相同結(jié)構(gòu)不同濾料過(guò)濾器的過(guò)濾效率、阻力測(cè)試結(jié)果不同；相同型
號(hào)過(guò)濾器因氣流速度不同，過(guò)濾器的效率、阻力測(cè)試結(jié)果也不同。
3、 結(jié) 論
從檢測(cè)結(jié)果和上述分析可知：濾料性能、氣流速度是影響空氣過(guò)濾器過(guò)濾效率的主要因素；影響空氣過(guò)濾器阻力的主要因索有風(fēng)景、過(guò)濾器結(jié)構(gòu)、濾料性能。濾料性能是影響空氣過(guò)濾器性能的主要因素之一。
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