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）組成的三級過濾方式。各級過濾器的作用是：的10μm以上的沉降性微粒和各種異物進入系統(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以下的亞微米級微粒，以控制送風系統(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，所以對過濾器應根據(jù)其不同測定方法的效率范圍來進行分類。

一般按以下原則分類：

粗效過濾器：宜用重量法測得的效率分類。

中效過濾器：宜用比色法或濁度法測得的效率分類。

高效過濾器：宜用計數(shù)法測得的效率分類。

用上述方法對過濾器分類后，每一類過濾器相互間容易比較，例如對粗效過濾器而言，重量效率可達90%，效率的變化幅度很大，容易彼此比較。但是對于設(shè)計空氣凈化系統(tǒng)來說，由于空氣潔凈標準是以≥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)一的國家標準之前，先按對0.3μm微粒的計數(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	計數(shù) 粗（初）效過濾器：主要用以阻擋新風所攜帶效率（%） （對粒徑為0.3μm的微粒）	相當于其它效率 （%）	阻力 （mm H2O）
粗效過濾器	＜20	計重效率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)國家標準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

性能指標性能		規(guī)定風量下的效率η（%）		規(guī)定風量下的初阻力（Pa）
		粒徑（μm）	大氣塵計數(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

評價任何過濾器，重要的特性指標有四項：

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，如重量、消耗動力和再生特性等。這些指標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——風量（m³/h）

      F——過濾器截面積即迎風面積（㎡）

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量。在相同的截面積下，希望允許的額定風量越大越好，而在低于額定風量下運行，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口大氣塵含量比值的百分數(shù)稱為過濾器效率。表示效率的方法有計重效率、計數(shù)效率等。

1.用過濾器進出口氣流中的含塵濃度表示：

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

N_1、N₂——過濾器進出口氣流中的含塵濃度（mg/m³或粒/h）

Q——通過過濾器的風量（m³/h或升/h）

這種表示方法對于計重效率和計數(shù)效率都可以采用。

2.用進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）

該方法僅在計重效率時采用，有些國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。

該方法也用于計重效率。

4.用各粒徑的分級效率表示

η=η₁ n₁+…+η_n n_n

式中：η₁…η_n——各粒徑的分級效率，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，兩個過濾器的過濾效率基本相等，兩者之間的差別已沒有實在意義。但換算成穿透率之后，則K₂ 比K₁大一倍。也就是說第二個過濾器穿透過來的微粒比個過濾器多一倍。

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，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大的比例，對系統(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行時間的延長，過濾器積塵使阻力逐漸增大。人們習慣把過濾器沒有積塵時的阻力稱為初阻力，把需要更換時的阻力稱為終阻力。為保證系統(tǒng)的風量能保持在正常運行條件，一般取過濾器初阻力的兩倍作為終阻力，并按此選擇風機。

六、容塵量

在額定風量下，過濾器的阻力達到終阻力時，其所容納的塵?？傎|(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。一般將運行中的過濾器終阻力達到初阻力的二倍或效率下降到初始效率的85%以下時（一般對于預過濾器來說）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方法其效率值是不同的，因此應特別注意，采用上述公式計算時，必須用同一種方法測定的各過濾器效率值。同時，應考慮經(jīng)前級過濾后。由于進入次級過濾器的塵粒粒徑分布頻數(shù)的變化對次級過濾器效率的影響。