过滤机理及特性

3.1过滤机理

（1）拦截（或称接触、钩住）效应

在纤维层内纤维错排列，形成无数网格。当某一尺寸的微粒沿着气流流线刚好运动到纤维表面附近时，如果纤维表面的距离等于或小于微粒半径，运动中的粒子撞到障碍物时，粒子与障碍物表面间的引力使它粘在障碍物上，微粒就在纤维表面被拦截下来。这种作用被称为拦截效应。（2）惯性效应

大粒子在气流中作惯性运动。气流遇障绕行，粒子因惯性偏离气流方向并撞到障碍物上。粒子越大，惯性力越强，撞击障碍物的可能性越大，因此过滤效果越好。

（3）扩散效应

小粒子作无规则运动。对无规则运动作数学处理时使用传质学中的“扩散”理论，所以有扩散原理一说。粒子越小，无规则运动越剧烈，撞击障碍物的机会越多，因此过滤效果越好。

（4）重力效应

微粒通过纤维时，在重力作用下发生脱离流线的位移，也就是因为重力沉降而沉积在纤维上。（5）静电效应

由于种种原因，纤维和微粒都可能带上电荷，产生吸引微粒的静电效应。

3.2过滤器的特性

（1）面速和滤速

面速是指过滤器断面上通过气流的速度，一般以m/s表示。

式中：Q--风量(m3/h)

F--过滤器截面积即迎风面积(㎡)

滤速是指滤料面积上通过气流的速度。

式中：Q--风量(m3/h)

F--滤料净面积(㎡)

高效和超高效过滤器的滤速一般为2～3cm/s，亚高效过滤器为5～7cm/s

（2）效率和透过率

当过滤器中的含尘浓度以计重浓度来表示，则效率为计重效率；以计数浓度来表示则为计数效率，以其他物理量作相对表示时，则为比色效率或浊度效率等。

最常用的方法是用过滤器进出口气流中的尘粒浓度表示的计数效率：

式中：N1、N2--过滤器进出口气流中的尘粒浓度

在过滤器的性能测试中往往用效率的反义词透过率来表示，习惯用K（%）表示透过率：

K=（1-η）×100

理论计算和实验证明：同类型过滤器串联，第一道以后的串联过滤器效率应该降低，因为经过一道过滤器后微粒的分布发生了变化，由于对不同微粒的过滤作用不同，从而引起后一道过滤器的总效率略有下降，但这个降低是极小的，第二道过滤器的透过率仅增加一倍，以后的过滤器变化更小了，所以串联过滤总效率可表示为：

η=1-（1-η1）（1-η2）…（1-ηn）

影响过滤器效率的三大因素：微粒尺寸、纤维直径和滤速

（3）阻力

过滤器的阻力由两部分组成，一是滤料的阻力，二是过滤器结构的阻力。

ΔP1=AV

ΔP2=Bun

ΔP=ΔP1+ΔP2

=CVm

以上式中：ΔP1--滤料阻力

ΔP2--过滤器结构阻力

V--滤速

u--面速

A、B、C、n、m--系数

以上公式表明，滤料阻力和滤速的一次方成正比，过滤器全阻力则和滤速成指数关系。

（4）容尘量

过滤器容尘量是和使用期限有直接关系的指标，通常将运行中过滤器的终阻力达到初阻力的一倍的数值时，或者效率下降到初始效率的85%以下时过滤器上沉积的灰尘重量，作为该过滤器的容尘量。当风量为1000m3/h时无纺布过滤器的容尘量为300～400g，亚高效过滤器为160～200g，高效过滤器为400～500g。同类过滤器尺寸不同，容尘量也不同。

（5）过滤器的使用寿命

以达到额定容尘量的时间作为过滤器的使用寿命，此时过滤即需更换。计算公式为：

式中：T--过滤器使用寿命（d）

P--过滤器容尘量（g）

N1--过滤器前空气的含尘浓度（mg/m3）

Q--过滤器的风量（m3/h）

t--过滤器一天的工作时间（h）

η--计算过滤器的计重效率