高效、超高效滤料性能测试台特点解析

高效、超高效滤料性能测试台特点解析

高效、超高效滤料性能测试台采用了蒸发冷凝方法(即热DO P)。它不同于国家标准规定的油雾法和钠焰法,这些方法采用多分散粒子测定滤料效率,只得出单一油雾或钠焰效率。而新的测试台采用单分散粒子测定不同粒径( 0. 053～0. 57μm)下的效率,并得到最难过滤粒径〔1〕,这一结果对滤料性能研究是颇为有利的。它又不同于美国TSI ATG /FTS-100型过滤试验系统和8140型自动过滤试验台。A TG /FTS-100型的粒子发生源采用多分散的固体或液体尘,测试效率最大为99. 9999% 。8140型发生的粒子只是单一粒径0.3μm,σg= 1. 7,测试效率最大为99. 999999%。与这两台测试台的性能相比,该测试台测试粒径范围大, 0. 3μm的σg= 1. 27, 0. 1μm的σg= 1. 37。本试验台发生的粒子也可不带电荷,无电荷对滤料的影响。考虑到能测出超高效滤料,所以采用提高原始浓度,降低对σg 的要求。综上所述,本测试台有较多的特点,对我国滤料性能的研究具有很大促进作用,并将为我国滤料性能测试提供一个新的标准方法。一系列的试验结果表明该试验台性能良好。本文对3种国产滤料(上海、天津、重庆)性能进行了测试,分别得到了不同粒径下的分级效率曲线,很有规律性。

1、测试台的结构

本测试台是由稳定的单分散粒子发生器〔2〕、电荷去除器、滤料测试夹具以及凝结核计数器( CN C)组成,如图1所示。

单分散DO P粒子发生器采用两孔可立松雾化器。用干燥过滤的压缩空气将双筒注射泵中的DO P溶液定量送至雾化器中雾化成多分散粒子,然后通过一加热-冷凝调节器,将雾化的DO P粒子加热汽化,在调节器下部通过对流冷凝成单分散气溶胶粒子,供液方式采用双注射器的注射泵或利用雾化器本身负压吸引贮液瓶中DO P溶液,均可以恒定的量供给两孔雾化器,因此发生的粒子浓度高而稳定、两种供液方式。前者发生浓度高,经测试粒子浓度达2× 106 个/cm3,后者发生浓度稳定,波动在± 5% 以内。电荷去除器: 该系统除使用中和器首先使所发生的粒子的电荷处于低水平(达到波尔兹曼平衡)。

外,还加有一电荷去除器去除所有带电荷的粒子。它是由中心带有高压直流电的棒的圆筒构成。当DOP 气溶胶通过该圆筒体后,将收集带电的粒子,余下零电荷的DO P气溶胶粒子作为滤粒测试用。采用6000V 的直流高压,实验证明足以达到零电荷水平。滤料过滤夹具: 采用通用的不锈钢过滤夹具,其有效过滤面积为50cm2,直径约为80mm。在夹具上下端分别有静压孔,用于测定滤料阻力。凝结核计数器( CNC): 采用CNC作为测试滤粒前后粒子的浓度是非常可信赖的。因它测试的范围大,粒子最高浓度可达9. 99× 106 个/cm3,最低为0. 01个/cm3。动态范围可达9个数量级。前后过滤浓度用同台仪器完成,它不象采用光电粒子计数器在高浓度时还需稀释器冲淡,从而造成稀释误差。

2、测试台性能

( 1)本装置发生的气溶胶粒子为液状气溶胶。粒径的大小是通过控制DO P溶液浓度实现的。它分别用

分析纯无水乙醇与分析纯DOP按体积分数配制。配制的DOP 溶液有: 0. 002% , 0. 01% , 0. 02% ,0. 05% , 0. 1% , 0. 2% , 1% , 2%和5%。该测试台发生的粒径除取决于DOP溶液浓度外,还与其加热温度、雾化压力有关。因此在发生时必须严格控制这些条件。为了得到DO P溶液浓度与粒径关系曲线,采用美国T SI厂

生产的DM PS微分迁移率粒子测试系统标定。

发生DO P气溶胶控制条件: 当溶液浓度在0. 002% ～1%时,喷雾压力为0. 26M Pa。当溶液浓度在2% 时,喷雾压力为0. 24M Pa。当气溶胶浓度在5% 时,喷雾压力为0. 27M Pa,气化加热温度控制在185～233℃(加热调压器电压为50～58V)。若采用两筒注射器,供液量分别为0. 617m L /min,系统稀释流量为1.

2m3/h。电荷去除器高压为6000V。标定是分别对各个溶液浓度逐个进行,浓度由低到高,即粒径从小到大。图2为DO P溶液浓度与粒径关系曲线。从图2中看出,随着DO P浓度的增加,发生的粒径也增长,呈一直线。σg基本上随着粒径的增加而降低,其发生的粒径范围相当宽。

( 2)发生DOP颗粒浓度的稳定性。在CN C的输出端接一毫伏计,当DO P粒子浓度随着时间变化时,即反应出电压的变化。图3为随着时间与毫伏( DO P粒子浓度)之间的关系。结果表明发生DO P颗粒浓度还是稳定的,其波动在± 3%～5%之间。

( 3)电荷去除器的最佳电压。经中和器的气溶胶粒子再经电荷去除器,施加于电荷去除器上的电压从低

到高变化,当粒子停留时间一定时,用CN C测量粒子浓度的变化。图4为经过电荷去除器后粒子浓度与

所加电压的关系的结果,从图4中可看出4000V 或以上所有带电粒子都已沉降。为安全起见,本文选6000V。

( 4)该测试台所有连接的管路几乎都为硬管道连接,所以可承受压力,并承受0. 3M Pa压力的泄漏试验。所以除了作一般的比速( 0. 06, 0. 12, 0. 2和0. 32μm)外,还可作高比速滤料试验。整个系统在正压下运行。

( 5)本系统的冲淡流量可提高到30L /min,因此对大于80mm直径的滤料也可适用。

( 6)该系统发生的粒子浓度可达106 个/cm3 以上,浓度波动为± ( 3% ～5% )。

3、滤料测试

测试滤料效率时,开始先测试几个(一般4个)比速下小粒径的透过率和阻力。每作出一点须在双对

数纸上标出粒径与透过率的关系点,使测点得到及时验证。在测低比速时,小粒径和大粒径的过滤效率很高,而采用的CNC,其流量仅为0. 3L /min、测试的时间必须加长,一般为10～20min,否则不易测准。本文试验了3种高效滤料,测试结果如图5～7所示。图中所示为3种滤料在4种比速下的粒径与透过率的关系曲线。结果表明: 1# 滤料效率最佳,当比速为0. 06μm 时,对0. 076mm 粒径其效率可达99. 99999994% 。表明本装置效率可测至99. 9999999%以上。从图中看出,最难过滤粒径随比速在0. 12～0. 20 m之间变化。随着比速的增加,最难过滤粒径向左移即粒径变小。对3种滤纸测试结果表明,

其透过率曲线是很有规律性

4、结论

高效、超高效滤料性能测试台是我国第一台热DOP法的滤料性能测试装置。它可测试出在不同比速下滤料对不同粒径的透过率(效率)曲线,它可测的效率达99. 9999999%或更高,还可得到该滤料的最难过滤的粒径。本装置发生的粒子属为单分散程度为中等的粒子,其粒子是不带电荷的。此外,还可作标定各种粒子计数器之用。