過濾器的效率按GB 6165-85規（guī）定,進行了鈉焰法測試（shì）.測試效率（lǜ）時的風量與測試阻力時的風量相同（tóng）,結果表明,過濾器的效率均不低於99. 99%
1、引言(Introduction)
“在线日韩免费精品视频观看（jié）”牌高（gāo）效（xiào）空氣過濾器(High-Efficiency ParticulateAirFilter, HEPA Filter)能夠在極高（gāo）收集效率(≥99.97% )下去除低濃（nóng）度的亞微米粒子,美國原子能委員會（huì）於20世紀40年代就將其（qí）用於實驗型反（fǎn）應堆（duī）中去除放射性塵埃(Anglenetal., 2003),現在已成為世界各（gè）國核工業中普遍采用的防止放射性氣（qì）溶（róng）膠汙染大氣的一種重要的環保（bǎo）設備.降低高效空氣過濾器的阻力,可以明顯降低通風係統的建造和運行成本.研究阻力與其他（tā）結構參數之間的關係、降低過濾器阻力是過濾理論及實驗研（yán）究的核心任務之一(付海明（míng）等, 2003).
過濾理論及實驗研究（jiū）始於20世紀初. 1922年,Freundlich提出在0. 1~0. 2μm半徑範（fàn）圍內的氣溶膠顆粒物存在最大滲透率(Spurny, 1997).此後,國內外許多學者對空氣過濾理論進行了大量的研究,給出了過濾器阻力的計算公式,但計算結果與實測數（shù）據存在較大的偏差(林忠平, 1998;許鍾麟,1998).Thomas(2001)等對非穩態條（tiáo）件下（xià）的過濾器阻力進行（háng）了（le）實驗和模擬研（yán）究.到目前為止,現有的理論無法直接用於指導過濾器的生產（chǎn）實踐.本文通（tōng）過實驗改進高效空氣過濾器的結構形式（shì）,找出阻力最低時高效空氣（qì）過濾器的結構參數,探討高效過濾器的結構與阻力之（zhī）間的關係,對於開發高性（xìng）能的空氣過濾器、探討過濾理論具有（yǒu）重要的意義.
2、理論分析(Theoretical analysis)
高（gāo）效空氣過濾器的阻力分為過（guò）濾材料阻力和結（jié）構阻力兩部分.
2. 1 過（guò）濾材料阻力
目前,人們習慣（guàn）用達西定律來研究過濾材料的阻力.過濾（lǜ）理論認為,在低流速、小雷諾（nuò）數的情況下,多孔介（jiè）質（zhì）兩端的壓差服從達西(Darcy)定律:
2. 2、“在线日韩免费精品视频观看”牌過濾器結構阻力（lì）
在（zài）過濾器結（jié）構阻（zǔ）力方麵（miàn）,相關的理論研究較少.結構（gòu）阻力分為兩（liǎng）部分,一部分是（shì）空氣流進、流出過濾器時（shí）,由於通風（fēng）麵積發生突變（biàn）(進風時突縮、出風時突擴)而（ér）產生的能量損失;一部分是（shì）空氣在過濾器內流動（dòng）時受到（dào）過濾材料（liào）、分隔物（wù）阻擋、摩擦（cā）而產生的能量損失.通過研（yán）究空氣在過濾器氣流通道內的流動（dòng）情況,可以計算結構阻力（lì）.
2. 3 通過實驗來確定（dìng）合理的高效空氣過濾器的結構參數
在過濾器（qì）的過濾材料（liào）、外形尺（chǐ）寸、通風量一定時,增加（jiā）過濾器的濾料麵積可以降低空氣穿過過濾（lǜ）材料的速度.根據公式(1),會降低濾料阻力.同時,增加濾（lǜ）料麵積（jī）時所采取的措（cuò）施(如減（jiǎn）小濾紙褶的間距、增（zēng）大濾紙褶的深度),常（cháng）常會導致結構阻力的升高.綜合作用的結果就是（shì）存在最佳的結構參數,使過濾器的總阻力最低.現有的理論無法得出準確的結構參數,使高效空（kōng）氣過濾器的阻力降至最（zuì）低,因此（cǐ）,通過實驗研究.優化阻力最低時高效空氣過濾器的結構參數,可（kě）以指導過濾（lǜ）器的生產（chǎn）和開發.本（běn）文從過濾材料的褶間距、褶深度、褶形（xíng）狀三個方麵來研究過濾器的結構與阻力的關係.
3、材料與方法(Materials andmethods)
實驗過濾（lǜ）器選用平板密褶型高效空氣過濾器和有隔板（bǎn）的高效空氣過濾器,過（guò）濾材料（liào）選用進口的和國產的高效空氣過濾玻纖濾紙（zhǐ）(本文中分別用濾紙A和濾紙B表示（shì）).
4、結果(Results)
4. 1 過濾材料的阻力特性
目前,高效空氣過濾材料有玻纖（xiān）濾紙（zhǐ）、駐極體聚丙（bǐng）烯、PTFE等(範存養等, 2001),其中玻（bō）纖濾紙性能穩定、價（jià）格（gé）合理,是主流（liú）的（de）高效空氣過濾材料,而其他過濾材料或（huò）價格（gé）昂（áng）貴或性能不穩定,尚（shàng）未得（dé）到廣泛應用.圖1為本實驗（yàn）中選用的兩種過濾材料（liào）的阻力性能測試結果.可以（yǐ）看出,進口濾紙A的阻力明顯低於國（guó）產濾紙B.
4. 2 褶間距對阻力的影響
在高（gāo）效（xiào）空氣過濾器外形尺寸一定的（de）情況下,減（jiǎn）小濾料的褶間距,可以增加過濾器的濾料麵積,減小濾速,降低氣流穿透濾料的阻力（lì）.但隨著褶間距的減小,氣流通道也將變小（xiǎo）,會增大氣流在氣道內流動的（de）能（néng）量損失(阻力).所以,存在一合適的褶間距,使過（guò）濾器的總阻力降至最低.為此,本文（wén）對不同（tóng）濾料、不同褶間距的3種尺寸的平板密（mì）褶型高效（xiào）空氣過濾器,在1000 m³.h-1風量下的阻（zǔ）力進行了測試,
在本實（shí）驗範圍內,兩種濾料（liào）、3種常見規格平板密褶型高效空氣過濾器存在不同的最佳褶間距.而且兩種濾料有著相同的規律,隨著褶深的增大,最佳褶（zhě）間距也相應增大.阻力最低的結構（gòu）參數見表2.
與文獻報道的結（jié）構參數不同(徐小浩, 2005).這也說明,同樣結構形式的過（guò）濾器（qì）,采用不同（tóng）的過濾材（cái）料對應有不同的最佳結構參數.有隔（gé）板的高效空氣過濾器是另一（yī）類常見的過濾器.表3是用（yòng）濾料B製作的（de）兩種尺寸的過濾器阻力實測結果.從表3的數（shù）據來看,深度為150 mm的有隔（gé）板HEPA過濾器,在褶間距為4. 8 mm(分隔板波紋高2. 4 mm)時阻力最低;深度為292 mm的有隔板HEPA過濾器,最佳褶間距為5. 4 mm(分隔板波紋高2. 7 mm).
可以看到,不（bú）管（guǎn）是密褶型還是有隔板的高效空氣過濾器,當濾料褶深（shēn）度確定時（shí）,存在最佳的濾料褶間距.隨著濾料褶深度（dù）的增加,其（qí）最佳褶間距也相應增大（dà）.不同的濾料有不同（tóng）的最佳的結構形式.
4. 3、褶深度對阻力的影響
在對過濾器的深度尺（chǐ）寸沒有嚴格（gé）要求的（de）情況下,增加濾料褶（zhě）的深度也可以有效增加濾料麵積,降低氣流穿透濾料的（de）阻力.濾料（liào）褶深度的增加,同樣會導致氣流通道內摩擦（cā）阻力的增大,因此,也存在一（yī）個最合理的使過濾器阻力（lì）最低（dī）的（de）濾料褶深度.
是一（yī）組平板密褶型高效空氣過濾（lǜ）器的阻力曲線.高效空氣過濾器的端麵（miàn）尺寸是610 mm×610mm,褶間距為3. 3 mm,采（cǎi）用進口濾料A,深度分別是（shì）50 mm、60 mm、69 mm、80 mm和90 mm,在850m³.h-1、1000 m³.h-1風量下測定了過（guò）濾器的阻力.從圖2中可以清楚地看出,對於固定的褶間距,存（cún）在最佳的（de）使過濾器的（de）阻力最低的濾料褶深（shēn）度.
組用（yòng）國產濾（lǜ）料B製作的有隔板的高效空氣過濾器的阻力曲線.在常（cháng）用的有隔（gé）板HEPA過濾（lǜ）器的深度範圍內(120~320mm),增加過濾器深度可有效降低過濾器阻力.過濾器深度較小(120 mm)時,這種影響更大（dà）;當過濾器深度較大（dà）(292 mm)時,增加深度導致的阻（zǔ）力降低不明顯.
可見,對於固定的濾料褶間距,對應有最佳的使過濾器阻力最低的濾料褶深度.為了降低過濾器阻力,可以增加濾料褶（zhě）深度,但同時必須考慮調整濾料的褶間距.
4. 4、褶形狀對阻力的影響
通常,波紋分（fèn）隔板一邊抵住（zhù）濾料褶的底部,一邊露出濾料褶5mm,其寬度（dù）比（bǐ）濾料褶（zhě）的（de）深度大5~8mm,形成矩形剖麵的氣流通道（dào）.減小（xiǎo）波紋（wén）分隔板的寬度,通過特定的製造工藝,可以使濾料褶的底部形成大小不一的V字形狀.兩種（zhǒng）氣流通道如圖4所示.
本實（shí）驗采用的有隔板的高效空（kōng）氣過濾器外形尺寸為: 610mm×610mm×292mm,分隔板波紋高度3. 8mm,測（cè）得其在1700m³.h-1風量下的阻力如圖5所示.
顯然（rán）,當濾料（liào）褶數和（hé）褶深度相同時,采用（yòng）V字形剖麵氣流（liú）通道的（de）過濾器,與采用矩形（xíng）剖（pōu）麵（miàn）氣流（liú）通道的過濾器相（xiàng）比,濾料麵積要略小(矩形氣流通（tōng）道,即d=0時,過濾器的濾料麵積為23. 9 m²;d=30mm時V字形剖（pōu）麵氣流通道的過濾器,濾料麵積為23.6 m². ).但根（gēn）據阻力的實（shí）測情況來看,過濾器的阻力反而更（gèng）低.即V字形剖麵的氣流通道可（kě）以用更（gèng）小的（de）濾料麵（miàn）積獲得更低的過濾器（qì）阻（zǔ）力.當d=15 mm時（shí）,濾料麵積為23. 608 m²;當d=40mm時,濾料麵積為23. 602 m²,可以認為,兩者的過濾麵積基本相同,所以過濾器的濾料阻力也（yě）基本相同（tóng）,這時（shí）過濾器的阻力差（chà）(12Pa)基本上就是結構阻力的（de）差值,可見,V字形剖麵的氣流通道是一（yī）種阻力更低的氣流通道形式.斜（xié）波紋板有隔板的高效空氣過濾器,不僅（jǐn）是增加了（le）過濾麵積,實（shí）際上也是（shì）采用了一種更優（yōu）的氣流通道形式.
5、討論（lùn）(Discussion)
5. 1 阻力的理論計算值與實際測量值的比較公式(3)是許（xǔ）鍾麟(1998)給出的高效（xiào）過濾器阻力計算（suàn）公式.
根（gēn）據公式作者對實驗中（zhōng）的36台（tái）有隔板的HEPA過濾器的（de）阻力進行了計算（suàn）,計算結果和實測結果如表4所示.計算值和實測值的（de）偏差主要是（shì）濾料的不均勻性（xìng）、工（gōng）藝的（de）不穩定性以及某些參數選取的不確定性引起（qǐ）的.
5. 2、對過濾器的效率的（de）影（yǐng）響
過濾器的效率按GB 6165-85規定,進行了鈉焰法測試（shì）.測（cè）試（shì）效率時的風量（liàng）與測試（shì）阻力時的風量相同,結（jié）果表明,過濾器的（de）效率（lǜ）均不低於99. 99%.但不同結構參數的HEPA過濾器,其過（guò）濾效率不存在明顯的（de）規律.結構（gòu）最優（yōu）、阻力最低（dī）的過濾器,效（xiào）率不一（yī）定最高（gāo）.這說明,合理的結構優化能在保證效率的前提下明顯降低HEPA過濾器的（de）阻力.
6、結論(Conclusions)
1)存在最佳的結構參數使HEPA過濾器的阻（zǔ）力最低,但理（lǐ）論計算值與實際（jì）情況尚有差（chà）距（jù）.
2)不同的過濾材料對應有不同的過濾器最佳結構參數.進口（kǒu）濾料的褶深為33、52 mm和73 mm時,對應阻力最低的褶間距分別為2. 7、3. 4 mm和4. 0 mm;國產（chǎn）濾料（liào）的褶深為33、52、73、105 mm和（hé）245 mm時（shí）,對應阻力最低的褶間距分別為2. 5、3.1、3. 7、4. 8 mm和5. 4 mm.
3) V字形氣流通道是一（yī）種阻力更低的（de）氣流通道形式.合理的（de）結構優化能在保證效率（lǜ）的（de）前提（tí）下,明顯降（jiàng）低高效空氣過（guò）濾（lǜ）器的阻力.
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