袋式过滤器作为一种常见的空气过滤器被广泛应用，主要依靠滤料本身以及附着在滤料表面的粉尘层进行过滤，截留空气中不同粒径的粉尘。为满足高效低阻使用要求，滤料也一直在不断优化，从20世纪50年代的非织造工艺生产的滤料到60年代合成纤维滤料到70年代的涤纶绒布：至U80年代针刺毡滤料，再到90年代玻纤复合针刺毡、PTFE(聚四氟乙烯)覆膜滤料等得到广泛的应用【5J。但是在目前空气过滤器的使用中发现，不仅滤料本身影响空气过滤器的性能，不同使用条件也会影响空气过滤器的性能，很多情况下，生产厂家也只是根据目标用户常用的风量来标注额定风量，缺少合理的依据。因此本文通过对用空气过滤器性能实验台测试一般通风用袋式空气过滤器的阻力、过滤效率特性进行相关研究，对提高空气过滤器的使用特性给出一些建议。
1实验方法
1．1空气过滤器性能实验台
本实验台主要参照GB／T 1 4295--2008《空气过滤器》、BS EN 779—201 2《Particulate air filters forgeneral ventilation-Determination of the filtrationperformances》、美标ANSI／ASHRAE 52．2—2007《Method of Testing General Ventilation Air-CleaningDevices for Removal Efficiency by Particle Size》设计和制造袋式过滤器。其技术指标如下，风量范围1 00—5 500 m3／h，阻力范围0～600 Pa，计数效率20％～99．999％。实验台主要包括风机箱(风机、电加热和高效过滤组成)、喷嘴箱、气溶胶发生系统、人工尘发生系统、粒子采样系统、阻力测试系统和末端过滤器，系统图如图1所示。
1．2实验过程
本实验选取2个尺寸相同、相同材质的常用袋式过滤器，滤料为纤维无纺布，截面尺寸为570X570 mm，袋长为370 mm，两过滤器仅滤料结构本身有差异，如图2、3所示，分别编号为D1、D2。按照GB丌14295--2008《空气过滤器》标准对阻力、计径计数效率的测试方法，测试两袋式过滤器不同截面风速下的阻力、计径计数效率值。测试尘源为固态KCI多分散气溶胶，用质量分数为1 O％的KCl溶液通过气溶胶发生器发生，其粒径分布如图4所示。测试粒径范围O．3～1 O．0 u m可充分反映空气过滤器作用对象的粒径特性，在不同风量下测试发生气溶胶的均匀性和稳定性都满足测试要求。大量研究也表明KCI固态气溶胶作为尘源能更适宜于空气过滤器的性能测试【6 J。气溶胶检测设备采用美国TSl AEROTRAK 9306激光粒子计数器，检测颗粒物分≥0．3 u m、≥O_5 u m、≥1．0 U m、≥2．5 U m、≥5 U m、≥1 0 u m共6个粒径段，采样流量为2．83 L／min(图4)。
2研究结果与讨论
2．1阻力结果与分析
纤维过滤材料的阻力一般是由气流穿过纤维层时纤维的迎面阻力，清洁过滤器的阻力计算Ij),Davies定律[71广泛应清洁状态下过滤器的阻力和过滤速度、过滤器厚度和纤维的填充率成正比，而与纤维直径的平方成反比。两袋式过滤器的阻力测试结果如图5所示。由图5二次回归曲线可以看出两袋式过滤器阻力随着截面风速的增加而增加，D 1袋式过滤器阻力值随截面风速增大而增加的更快，滤料结构本身差异可导致阻力从1 m／s风速下相差41．7 Pa增加到2．5 m／s风速下相差1 1 1．8 Pa，但是在2 m／s的风速下，阻力值都超过了国家标准在这一效率段的阻力限值80 Pa，如图5中的竖线所示。通常过滤器的阻力越大，效率越高，但是过滤器的阻力越大也就意味着能耗越高，因此在过滤器实际使用中要综合考虑效率与能耗而选择最佳截面风速。
2．2不同粒径段计数效率与分析
过滤器的过滤特性主要取决于过滤材料，依靠滤料本身以及附着在滤料表面的粉尘层进行过滤，截留空气中不同粒径的粉尘。滤料对颗粒物的过滤机理主要包括拦截效应、惯性效应、扩散效应、重力效应及静电效应。对于不同粒径段的颗粒物、不同的截面风速，各种效应所起的作用大小不一样，也有各种效应的联合作用。
图6、图7是两个过滤器对不同粒径段颗粒物的过滤效果图。由图6、7可以看出D1过滤器在不同的过滤风速下对每一粒径段的过滤效率都高于D2过滤器，尤其是小粒径段更加明显；两个过滤器对0．3-0．5 u m、0．5-1．0 u m这两个粒径段的颗粒物过滤效率在2 m／s高于其他截面风速，一次通过效率最大相差达9％，对于最后的过滤效果有很大影响，对大于1 u m的粒径段过滤效率差别不大，说明两个过滤器对小粒径段的颗粒物有适宜的截面风速，能获得更高的过滤效率。
空气通过过滤介质的流速是影响空气过滤器过滤性能的重要参数。根据效率曲线与阻力曲线来选择最佳的使用条件，已期望用较低的能耗达到较高的过滤效率。这也有利于根据滤料的综合性能及最佳的滤速来确定过滤器的额定风量，并根据使用场所尘粒特征选择适宜的应用场所。
3结语
袋式纤维过滤器的阻力与结构本身有很大关系。本实验中两个袋式过滤器滤料结构本身差异可导致阻力从1 m／s风速下相差41．7 Pa增加到2．5 m／s风速下相差1 1 1．8 Pa，随着截面风速的增大可导致阻力差别值增大，进而影响对颗粒物的过滤效率；在设计过滤器时应综合考虑过滤材料结构本身对过滤性能的影响。
对同一过滤器而言，在最佳截面风速下对小粒径段颗粒物有更高的过滤效率；建议在测试时得到在不同截面风速下沿不同粒径的平均过滤效率曲线，以便获得最佳滤速并确定额定风量。
资料来源：qinsun-lab.cn/Support/1067.html
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