過濾器的特性

空氣凈化系統(tǒng)中過濾器的作用與分類

在空氣凈化系統(tǒng)中，一般采用由粗效過濾器、中效過濾器、高效過濾器（或亞高效過濾器）組成的三級(jí)過濾方式。各級(jí)過濾器的作用是：的10μm以上的沉降性微粒和各種異物進(jìn)入系統(tǒng)。

中效過濾器：主要用以阻擋1～10μm的懸浮性微粒，以免其在高效過濾器表面沉降而很快將高效過濾器堵塞。

高效過濾器（亞高效過濾器）：主要用以過濾送風(fēng)中含量多、用粗效過濾器和中效過濾器都不能或很難過濾掉的1μm以下的亞微米級(jí)微粒，以控制送風(fēng)系統(tǒng)關(guān)鍵的后部位。

由于各種過濾器主要過濾的微粒大小不同，而且過濾效率也有很大差別，所以對(duì)過濾器應(yīng)根據(jù)其不同測(cè)定方法的效率范圍來進(jìn)行分類。

一般按以下原則分類：

粗效過濾器：宜用重量法測(cè)得的效率分類。

中效過濾器：宜用比色法或濁度法測(cè)得的效率分類。

高效過濾器：宜用計(jì)數(shù)法測(cè)得的效率分類。

用上述方法對(duì)過濾器分類后，每一類過濾器相互間容易比較，例如對(duì)粗效過濾器而言，重量效率可達(dá)90%，效率的變化幅度很大，容易彼此比較。但是對(duì)于設(shè)計(jì)空氣凈化系統(tǒng)來說，由于空氣潔凈標(biāo)準(zhǔn)是以≥0.5μm的微粒數(shù)來衡量的，該方法就顯得不方便了。因此《空氣凈化技術(shù)措施》曾建議在沒有統(tǒng)一的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)之前，先按對(duì)0.3μm微粒的計(jì)數(shù)效率將過濾器分為四類。表4—1中列出了該方法與上述一般宜用的效率的比較。

名     稱	計(jì)數(shù) 粗（初）效過濾器：主要用以阻擋新風(fēng)所攜帶效率（%） （對(duì)粒徑為0.3μm的微粒）	相當(dāng)于其它效率 （%）	阻力 （mm H2O）
粗效過濾器	＜20	計(jì)重效率40～90	≤3
中效過濾器	20～90	比色效率45～98	≤10
亞高效過濾器	90～99.9		≤15
高效過濾器	≥99.91		≤25

 

根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T14295—93《空氣過濾器》和GB13554—92《高效空氣過濾器》規(guī)定，按過濾器性能劃分可分為粗效過濾器、中效過濾器、高中效過濾器、亞高效過濾器和高效過濾器，見表4—2。

 

 

 

過濾器效率、阻力                  表4—2

性能指標(biāo)性能		規(guī)定風(fēng)量下的效率η（%）		規(guī)定風(fēng)量下的初阻力（Pa）
		粒徑（μm）	大氣塵計(jì)數(shù)效率
粗效過濾器		≥5.0	80＞η≥20	≤50
中效過濾器		≥1.0	70＞η≥20	≤80
高中效過濾器		≥1.0	99＞η≥70	≤100
亞高效過濾器		≥0.5	99.9＞η≥95	≤120
		粒徑（μm）	鈉焰和DOP效率	初阻力（Pa）
高效過濾  器	HEPA	≥0.3	≥99.97	≤250
	ULRA	≥0.1	≥99.999	≤250

注：高效過濾器可細(xì)分為高效過濾器（HEPA）和超低透過率過濾器（ULRA）

4—2過濾器的特性指標(biāo)

評(píng)價(jià)任何過濾器，重要的特性指標(biāo)有四項(xiàng)：

面速和濾速、效率、阻力、容塵量。

除此之外，還有其它一些特性指標(biāo)，如重量、消耗動(dòng)力和再生特性等。這些指標(biāo)主要和濾料以及過濾器的結(jié)構(gòu)有關(guān)。

一、面速和濾速

面速是指過濾器斷面上通過氣流的速度，以m/s表示。

式中：Q——風(fēng)量（m³/h）

      F——過濾器截面積即迎風(fēng)面積（㎡）

面速反映過濾器的通過能力和安裝面積。采用過濾器的面速越大，安裝過濾器所需的面積越小。

濾速是指濾料面積上的通過氣流的速度，以cm/s、L/㎝²·min表示。

  l/㎝²·min

或     cm/s

式中：f——濾料凈面積（即去除粘結(jié)等占去的面積），m²。

濾速反映濾料的通過能力，特別是反映濾料的過濾性能。采用的濾速越低，一般說將獲得較高的效率。而過濾器允許的濾速越低，說明其濾料性能越差，阻力也大。

在特定的過濾器結(jié)構(gòu)條件下，統(tǒng)一反映面速和濾速的是過濾器的額定風(fēng)量。在相同的截面積下，希望允許的額定風(fēng)量越大越好，而在低于額定風(fēng)量下運(yùn)行，效率越高，阻力越低。

二、效率

被過濾器除去的大氣塵含量與過濾器進(jìn)口大氣塵含量比值的百分?jǐn)?shù)稱為過濾器效率。表示效率的方法有計(jì)重效率、計(jì)數(shù)效率等。

1.用過濾器進(jìn)出口氣流中的含塵濃度表示：

式中：G_1、G₂——過濾器進(jìn)出口氣流中微粒的重量或數(shù)量（mg/h或粒/h）

N_1、N₂——過濾器進(jìn)出口氣流中的含塵濃度（mg/m³或粒/h）

Q——通過過濾器的風(fēng)量（m³/h或升/h）

這種表示方法對(duì)于計(jì)重效率和計(jì)數(shù)效率都可以采用。

2.用進(jìn)入過濾器前氣流中的塵粒含量和過濾器捕集的塵粒量來表示。

G₃——過濾器捕集到的塵粒重量（mg/h）

該方法僅在計(jì)重效率時(shí)采用，有些國(guó)家將由此方法求得的η稱為除塵率。

3.有過濾器所捕集到的塵粒數(shù)量和過濾器出口氣流中塵粒的含量來表示。

該方法也用于計(jì)重效率。

4.用各粒徑的分級(jí)效率表示

η=η₁ n₁+…+η_n n_n

式中：η₁…η_n——各粒徑的分級(jí)效率，以小數(shù)表示。

       n₁ …n_n——各粒徑的微粒的含量占全體微粒的比例，以小數(shù)表示。

5.過濾器效率的其它檢測(cè)方法（《空氣調(diào)節(jié)》p220）：

①比色法  

②鈉焰法       

③油霧法

④粒子計(jì)數(shù)法

三、穿透率

在很多情況下，人們關(guān)心的不只是過濾捕集多少塵粒，而是經(jīng)過過濾器后仍然穿透過來多少塵粒。這時(shí)用穿透率（或穿透系數(shù)）這一概念更能直接的表示這種結(jié)果的程度。在排氣凈化中用穿透率代替過濾效率。

穿透率用K（%）表示：

K=（1-η）×100%        （）

例：現(xiàn)有兩個(gè)過濾器，其過濾效率分別為η₁=0.9999，η₂=0.9998，求其各自的穿透率。

K₁=（1-η₁）×100%=0.01%                K₂=（1-η₂）×100%=0.02%

在上述結(jié)果中，兩個(gè)過濾器的過濾效率基本相等，兩者之間的差別已沒有實(shí)在意義。但換算成穿透率之后，則K₂ 比K₁大一倍。也就是說第二個(gè)過濾器穿透過來的微粒比個(gè)過濾器多一倍。

四、凈化系數(shù)

凈化系數(shù)K_C以穿透率的倒數(shù)表示

凈化系數(shù)表示經(jīng)過濾器以后微粒降低的程度。K=0.01%時(shí)，K_C=100/0.01=10⁴

說明過濾器前后的微粒濃度相差一萬倍。

從以上內(nèi)容可以看出穿透率和凈化系數(shù)同是效率的表現(xiàn)形式。

五、阻力

過濾器阻力由兩部分組成：一是濾料的阻力，二是過濾器結(jié)構(gòu)的阻力。

Δp=Δp₁+Δp₂

=Av+Buⁿ

v——濾速（cm/s）

u——面速（m/s）

空氣凈化系統(tǒng)的過濾器阻力在系統(tǒng)的總阻力損失中占有相當(dāng)大的比例，對(duì)系統(tǒng)的能耗有重要影響。任何過濾器的阻力均隨容塵量的增加而增加。也就是說隨著過濾器運(yùn)行時(shí)間的延長(zhǎng)，過濾器積塵使阻力逐漸增大。人們習(xí)慣把過濾器沒有積塵時(shí)的阻力稱為初阻力，把需要更換時(shí)的阻力稱為終阻力。為保證系統(tǒng)的風(fēng)量能保持在正常運(yùn)行條件，一般取過濾器初阻力的兩倍作為終阻力，并按此選擇風(fēng)機(jī)。

六、容塵量

在額定風(fēng)量下，過濾器的阻力達(dá)到終阻力時(shí)，其所容納的塵粒總質(zhì)量稱為該過濾器的容塵量。由于濾料的性質(zhì)不同，粒子的組成、形狀、粒徑、密度、粘滯性及濃度的不同，因此過濾器的容塵量也有較大的變化范圍。

過濾器的容塵量是和使用期限有直接關(guān)系的指標(biāo)。一般將運(yùn)行中的過濾器終阻力達(dá)到初阻力的二倍或效率下降到初始效率的85%以下時(shí)（一般對(duì)于預(yù)過濾器來說）過濾器上沉積的灰塵重量，作為該過濾器的容塵量。

七、過濾器的串聯(lián)效率

在空氣凈化系統(tǒng)中，為保證空氣的凈化效果，過濾器一般都串聯(lián)使用。其串聯(lián)后的總效率為：

η=1-（1-η₁）（1-η₂）…（1-η_n）

或：η=1-P₁P₂……P_n

同一過濾器采用不同的檢測(cè)方法其效率值是不同的，因此應(yīng)特別注意，采用上述公式計(jì)算時(shí)，必須用同一種方法測(cè)定的各過濾器效率值。同時(shí)，應(yīng)考慮經(jīng)前級(jí)過濾后。由于進(jìn)入次級(jí)過濾器的塵粒粒徑分布頻數(shù)的變化對(duì)次級(jí)過濾器效率的影響。