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无尘车间设计方案空气净化技术研究
2021-11-03 09:42:00
无尘车间空气过滤理论的研究始于20世纪，1936年Kaufmann首先把布朗运动和惯性沉淀的概念一同应用到纤维过 滤理论中，推导出过滤作用的数学公式。随后Langmuir 和Davies等对过滤理论进行发展，最终形成主要以“单一 纤维模型”为基础的经典理论，认为过滤效率由惯性效 应、截流效应和扩散效应3种机制决定，整个颗粒的捕集 是多种效应的结合
现代无尘车间过滤理论证明了惯性沉淀的正确性和最大穿透力粒子的存在，认为无尘车间过滤效率是截流效率、布朗扩散 效应、重大效应、沉淀效应与压力效应的集合[4]。1992年Payet等考虑了气体在单一纤维上的滑动，对经典理论引 入修正系数，使理论与实验数据更好地吻合。1995年Rosnert提出了分散在单一纤维体表面的颗粒与不规则的分布和常形成树枝状结构为特征，建立了最新改善的理论和颗粒在单一纤维体上的空间分布。2001年，Thomas等[5]对过滤器在产生阻塞的情况下进行了空气过滤的理 论与实验研究，提出了过滤器在滤饼存在的情况下，过 滤效率及压力损失的计算模型。捕集效率和压力损失是评价过滤效果的两个最重要指标。因此在过滤理论的研究过程中，必须把压力损 失和过滤效率都表示为微粒特性、分散介质和过滤器的 参数的函数，研究压力损失和过滤效率与其他参数的关 系，努力提高过滤器过滤效率及降低过滤器压力损失是 过滤理论及实验研究的核心任务。
2 纤维过滤材料
在控制无尘车间空气中粉尘粒度的同时也需注意空气的流量问题，因此过滤材料的选择依据是既能有效地拦截尘 埃粒子，又不对气流形成过大的阻力。常用的过滤材料是各种非织造布（无纺布），其杂乱交织的纤维形成对粉尘的无数道屏障，纤维间宽阔的空间允许气流顺利通过。为了达到良好的过滤效率，过滤介质中的纤维数量要尽可能多；而为了减小气流阻力，纤维要尽可能细。此外，作为过滤材料的纤维介质应安全、不易老化、成本低。目前广泛使用的材料有玻璃纤维、聚丙烯纤维、聚酯纤维、植物纤维等。实验研究也表明[6]，纤维材料的过滤性能与其生产工艺密切相关，荷电纤维滤料具有阻力低、过滤效率较高的特点。不带有荷电的纤维滤料过滤效率比较低，熔喷滤料过滤效率比较高，但滤料阻力也比较大，尤其是过滤风速变大时阻力增加明显。
一般无尘车间空调系统需设置3道纤维过滤器，即粗效、中效和高效过滤器。粗效过滤器多采用玻璃纤维， PP、PET、金属丝网等材料，能滤去5 μm以上的尘埃；中效过滤器除金属丝网外，其他材料与粗效类似，不过其纤维直径更小，能将1 μm以上的尘埃粒子除去；高效过滤器（HEPA）主要用超细玻璃纤维和PP材料做成。
