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高效过滤器的过滤机理

本文包含了高效过滤器的过滤机理、初效过滤器过滤机理、中效过滤器过滤机理,统一称为过滤器过滤机理。

2.1过滤机理

过滤材料捕集、过滤粉尘粒子的机理主要有五种:拦截效应、惯性效应、扩 散效应、重力效应和静电效应。

2.1.1拦截效应

在纤维层内纤维错综排列,形成无数分格。当某一尺寸的微粒沿着流线刚好运动到纤维表面时,假使从流线(也是微粒的中心线)到纤维表面的距离等于或 小于微粒半径(如图2-1),微粒就在纤维表面被拦截而沉积下来,这种作用称为拦截效应。筛子效应也属于拦截效应也有间称为过滤效应的。

但是,拦截效应或筛子效应不是纤维过滤器中过滤微粒的惟一的或者主要的效应,更不能把纤维过滤器像筛子一样看待。筛子仅仅筛去尺寸大于其孔径的微粒,而在纤维过滤器中,并不是所有小于纤维网格网眼的微粒都能穿透过去最容易穿透的是某一定大小的微粒。微粒也并不都是在纤维层表面被筛分一一沉积,如果是这样,过滤器的阻力将由于微粒把网眼堵塞而迅速上升,但事实并不 如此。在纤维过滤器内微粒一般都常深入纤维层内很多,因而在纤维过滤器中, 微粒的被捕集还有其他作用。

高效过滤器的过滤机理拦截效应道理图

2.1.2惯性效应

由于纤维排列复杂,所以气流在纤维层内穿过时,其流线要屡经激烈的拐弯。 运动的物体都具有惯性,对于尺寸和质量较大的粒子,受到惯性力的作用影响很大。当流体在过滤材料纤维前,流线发生弯曲时,微粒由于来不及随流线同时绕过纤维,就很容易脱离流线而与纤维发生碰掩,或反弹回流线或被粘附捕集。

高效过滤器的过滤机理惯性碰撞示意图

2.1.3扩散效应

由于气体分子热运动对微粒的碰撞,从而产生的微粒的布朗运动。由于这种布朗运动,那些较小粒子随流体流动的轨迹与流线不一致。粒子的尺寸越小,布朗运动的强度越大,在常温下,0.1μm网的微粒每秒钟扩散距离可达到17μm,这就使粒子有更大的机会接触并沉积到纤维表面。但直径大于0.3μm的粒子布朗运动就会减弱许多,就不能单靠布朗运动使其离开流线而碰揀到纤维的表面。布朗扩散而造成粒子的过滤效率与粒子的在流体中的状态密切相关,常用粒子扩散率、粒子扩散系数表示。尝试研究中得到,布朗扩散过滤效率会随着纤维密实度和粒子扩散率的增大而增大;而当流体流速增大和纤维直径增大时,扩散过滤效率下降。

高效过滤器的过滤机理扩散效应和扩散拦截效应示意图

2.1.4重力效应

微粒通过纤维层时,在重力作用下发生脱离流线的位移,也就是因重力沉降而沉积在纤维上。由于气流通过纤维过滤器出格是通过滤纸过滤器的时间远小于 Is,因而对于直径小于0.5μm的微粒,当它还没有沉降到纤维上时己通过了纤维层,所以重力沉降完全可以忽略。

高效过滤器的过滤机理重力效应示意图

2.1.5静电效应

由于种种原因,纤维和微粒都可能带上电荷,或者在出产过程中使纤维带电, 从而产生吸引微粒的静电效应。但除了有意识的使纤维或微粒带电外,若是在纤维处理过程中因摩擦带上电荷,则这种电荷既不能长时间存在,电场强度也弱, 产生的吸引力很小,可以忽略。

高效过滤器的过滤机理静电和静电拦截效应

本文出处:基于欧洲1822标准的高效空气过滤器全效率测试台及扫描测试台的研制

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