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高效過濾器的過濾機理

本文包含了高效過濾器的過濾機理、初效過濾器過濾機理、中效過濾器過濾機理,統(tǒng)一稱為過濾器過濾機理。

2.1過濾機理

過濾材料捕集、過濾粉塵粒子的機理主要有五種:攔截效應(yīng)、慣性效應(yīng)、擴 散效應(yīng)、重力效應(yīng)和靜電效應(yīng)。

2.1.1攔截效應(yīng)

在纖維層內(nèi)纖維錯綜排列,形成無數(shù)分格。當(dāng)某一尺寸的微粒沿著流線剛好運動到纖維表面時,假使從流線(也是微粒的中心線)到纖維表面的距離等于或 小于微粒半徑(如圖2-1),微粒就在纖維表面被攔截而沉積下來,這種作用稱為攔截效應(yīng)。篩子效應(yīng)也屬于攔截效應(yīng)也有間稱為過濾效應(yīng)的。

但是,攔截效應(yīng)或篩子效應(yīng)不是纖維過濾器中過濾微粒的惟一的或者主要的效應(yīng),更不能把纖維過濾器像篩子一樣看待。篩子僅僅篩去尺寸大于其孔徑的微粒,而在纖維過濾器中,并不是所有小于纖維網(wǎng)格網(wǎng)眼的微粒都能穿透過去最容易穿透的是某一定大小的微粒。微粒也并不都是在纖維層表面被篩分一一沉積,如果是這樣,過濾器的阻力將由于微粒把網(wǎng)眼堵塞而迅速上升,但事實并不 如此。在纖維過濾器內(nèi)微粒一般都常深入纖維層內(nèi)很多,因而在纖維過濾器中, 微粒的被捕集還有其他作用。

高效過濾器的過濾機理攔截效應(yīng)原理圖

2.1.2慣性效應(yīng)

由于纖維排列復(fù)雜,所以氣流在纖維層內(nèi)穿過時,其流線要屢經(jīng)激烈的拐彎。 運動的物體都具有慣性,對于尺寸和質(zhì)量較大的粒子,受到慣性力的作用影響很大。當(dāng)流體在過濾材料纖維前,流線發(fā)生彎曲時,微粒由于來不及隨流線同時繞過纖維,就很容易脫離流線而與纖維發(fā)生碰掩,或反彈回流線或被粘附捕集。

高效過濾器的過濾機理慣性碰撞示意圖

2.1.3擴散效應(yīng)

由于氣體分子熱運動對微粒的碰撞,從而產(chǎn)生的微粒的布朗運動。由于這種布朗運動,那些較小粒子隨流體流動的軌跡與流線不一致。粒子的尺寸越小,布朗運動的強度越大,在常溫下,0.1μm網(wǎng)的微粒每秒鐘擴散距離可達(dá)到17μm,這就使粒子有更大的機會接觸并沉積到纖維表面。但直徑大于0.3μm的粒子布朗運動就會減弱許多,就不能單靠布朗運動使其離開流線而碰揀到纖維的表面。布朗擴散而造成粒子的過濾效率與粒子的在流體中的狀態(tài)密切相關(guān),常用粒子擴散率、粒子擴散系數(shù)表示。實驗研究中得到,布朗擴散過濾效率會隨著纖維密實度和粒子擴散率的增大而增大;而當(dāng)流體流速增大和纖維直徑增大時,擴散過濾效率下降。

高效過濾器的過濾機理擴散效應(yīng)和擴散攔截效應(yīng)示意圖

2.1.4重力效應(yīng)

微粒通過纖維層時,在重力作用下發(fā)生脫離流線的位移,也就是因重力沉降而沉積在纖維上。由于氣流通過纖維過濾器特別是通過濾紙過濾器的時間遠(yuǎn)小于 Is,因而對于直徑小于0.5μm的微粒,當(dāng)它還沒有沉降到纖維上時己通過了纖維層,所以重力沉降完全可以忽略。

高效過濾器的過濾機理重力效應(yīng)示意圖

2.1.5靜電效應(yīng)

由于種種原因,纖維和微粒都可能帶上電荷,或者在生產(chǎn)過程中使纖維帶電, 從而產(chǎn)生吸引微粒的靜電效應(yīng)。但除了有意識的使纖維或微粒帶電外,若是在纖維處理過程中因摩擦帶上電荷,則這種電荷既不能長時間存在,電場強度也弱, 產(chǎn)生的吸引力很小,可以忽略。

高效過濾器的過濾機理靜電和靜電攔截效應(yīng)

本文出處:基于歐洲1822標(biāo)準(zhǔn)的高效空氣過濾器全效率測試臺及掃描測試臺的研制

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