通过实验来确定合理的高效
的结构参数:
在过滤器的过滤材料、外形尺寸、通风量一定时,增加过滤器的滤料面积可以降低空气穿过过滤材料的速度.根据公式(1),会降低滤料阻力.同时,增加滤料面积时所采取的措施(如减小滤纸褶的间距、增大滤纸褶的深度),常常会导致结构阻力的升高.综合作用的结果就是存在更好的结构参数,使过滤器的总阻力最低.现有的理论无法得出准确的结构参数,使高效
的阻力降至最低,因此,通过实验研究.优化阻力最低时高效
的结构参数,可以指导过滤器的生产和开发.本文从过滤材料的褶间距、褶深度、褶形状三个方面来研究过滤器的结构与阻力的关系。
高效过滤器材料与方法
实验过滤器选用平板密褶型高效 和有隔板的高效 ,过滤材料选用进口的和国产的高效空气过滤玻纤滤纸(本文中分别用滤纸A和滤纸B表示)。
结果
1、过滤材料的阻力特性
目前,高效空气过滤材料有玻纤滤纸、驻极体聚丙烯、PTFE等(范存养等, 2001),其中玻纤滤纸性能稳定、价格合理,是主流的高效空气过滤材料,而其他过滤材料或价格昂贵或性能不稳定,尚未得到广泛应用.图1为本实验中选用的两种过滤材料的阻力性能测试结果.可以看出,进口滤纸A的阻力明显低于国产滤纸B.
2、褶间距对阻力的影响
在高效
外形尺寸一定的情况下,减小滤料的褶间距,可以增加过滤器的滤料面积,减小滤速,降低气流穿透滤料的阻力.但随着褶间距的减小,气流通道也将变小,会增大气流在气道内流动的能量损失(阻力).所以,存在一合适的褶间距,使过滤器的总阻力降至最低.为此,本文对不同滤料、不同褶间距的3种尺寸的平板密褶型高效
,在1000 m3.h-1风量下的阻力进行了测试,结果见表1。
从表1中的数据可以看出,在本实验范围内,两种滤料、3种常见规格平板密褶型高效
存在不同的最佳褶间距.而且两种滤料有着相同的规律,随着褶深的增大,最佳褶间距也相应增大.阻力最低的结构参数见表2。
表2中的数据与文献报道的结构参数不同(徐小浩, 2005).这也说明,同样结构形式的过滤器,采用不同的过滤材料对应有不同的最佳结构参数.有隔板的高效 是另一类常见的过滤器.表3是用滤料B制作的两种尺寸的过滤器阻力实测结果.从表3的数据来看,深度为150 mm的有隔板HEPA过滤器,在褶间距为4.8mm(分隔板波纹高2.4mm)时阻力最低;深度为292mm的有隔板HEPA过滤器,最佳褶间距为5.4mm(分隔板波纹高2.7mm)。
可以看到,不管是密褶型还是有隔板的高效 ,当滤料褶深度确定时,存在最佳的滤料褶间距.随着滤料褶深度的增加,其最佳褶间距也相应增大.不同的滤料有不同的更好的结构形式。
3、褶深度对阻力的影响
在对过滤器的深度尺寸没有严格要求的情况下,增加滤料褶的深度也可以有效增加滤料面积,降低气流穿透滤料的阻力.滤料褶深度的增加,同样会导致气流通道内摩擦阻力的增大,因此,也存在一个最合理的使过滤器阻力最低的滤料褶深度。
图2是一组平板密褶型高效 的阻力曲线.高效 的端面尺寸是610mm×610mm,褶间距为3.3mm,采用进口滤料A,深度分别是50mm、60＝mm、69＝mm、80mm和90mm,在850m3.h-1、1000m3.h-1风量下测定了过滤器的阻力.从图2中可以清楚地看出,对于固定的褶间距,存在最佳的使过滤器的阻力最低的滤料褶深度.
组用国产滤料B制作的有隔板的高效
的阻力曲线.在常用的有隔板HEPA过滤器的深度范围内(120~320mm),增加过滤器深度可有效降低过滤器阻力.过滤器深度较小(120mm)时,这种影响更大;当过滤器深度较大(292mm)时,增加深度导致的阻力降低不明显。
可见,对于固定的滤料褶间距,对应有最佳的使过滤器阻力最低的滤料褶深度.为了降低过滤器阻力,可以增加滤料褶深度,但同时必须考虑调整滤料的褶间距。
4、褶形状对阻力的影响
通常,波纹分隔板一边抵住滤料褶的底部,一边露出滤料褶5mm,其宽度比滤料褶的深度大5~8mm,形成矩形剖面的气流通道.减小波纹分隔板的宽度,通过特定的制造工艺,可以使滤料褶的底部形成大小不一的V字形状.两种气流通道如图4所示.
本实验采用的有隔板的高效 外形尺寸为: 610mm×610mm×292mm,分隔板波纹高度3.8mm,测得其在1700m3.h-1风量下的阻力如图5所示。
显然,当滤料褶数和褶深度相同时,采用V字形剖面气流通道的过滤器,与采用矩形剖面气流通道的过滤器相比,滤料面积要略小(矩形气流通道,即d=0时,过滤器的滤料面积为23.9m2;d=30mm时V字形剖面气流通道的过滤器,滤料面积为23.6m2.).但根据阻力的实测情况来看,过滤器的阻力反而更低.即V字形剖面的气流通道可以用更小的滤料面积获得更低的过滤器阻力.当d=15 mm时,滤料面积为23.608m2;当d=40mm时,滤料面积为23.602m2,可以认为,两者的过滤面积基本相同,所以过滤器的滤料阻力也基本相同,这时过滤器的阻力差(12Pa)基本上就是结构阻力的差值,可见,V字形剖面的气流通道是一种阻力更低的气流通道形式.斜波纹板有隔板的高效 ,不仅是增加了过滤面积,实际上也是采用了一种更优的气流通道形式。
