文档介绍：第三章对微粒的过滤机理
3—1 概述
要把固态或液态微粒从气溶胶中分离出来,一般有以下四种方法:
:重力除尘器、惯性除尘器、旋风除尘器
:单级静电除尘器、双级静电除尘器、
:喷雾洗涤除尘器、水膜除尘器、文氏管除尘器
:填充式过滤器、袋式过滤器
从空气洁净技术以净化空气为主要目的来看,空气中微粒浓度很低(相对于工业除尘而言),微粒尺寸很小,为确保末级过滤效果的可靠性,主要采用带有阻隔性质的过滤分离来清除气流中的微粒。其次也常采用电力分离的办法。
阻隔性质的微粒过滤器按微粒被捕集的位置可以分为两大类:一类为表面过滤器,一类为深层过滤器。
表面过滤器有金属网、多孔板的形式,有纤维素酯(硝酸纤维素)制成的化学微孔滤膜,外观似白纸,性质也属于表面过滤器。这种滤膜厚度一般在几十微米左右,表面带有大量静电荷,~10微米的小孔。
深层过滤器又分为高填充率和低填充率(又称为低空隙率和高空隙率)两种。微粒的捕集发生在表面和层内。填充率以α表示:
α=过滤层(纤维层)的比重/过滤材料(纤维)的比重
高填充率(α>)深层过滤器结构多样。如颗粒填充层(砂砾层、活性炭层等)、各种成形多孔质滤材、各种厚层滤纸、微粒滤膜等。
低填充率(α<)深层过滤器有各种纤维填充层过滤器、薄层滤纸高效器和发泡性滤材过滤器等。
表面过滤器捕集微粒的机理虽然简单,但大部分效率极低,实用意义极小。
微孔滤膜过滤器则相反,具有极高的效率,除用于液体过滤外,主要用于采样过滤器和要求特别高的无尘无菌系统的末级过滤器。比纤维过滤器更可靠。
低填充率深层过滤器特别是纤维过滤器(包括纤维填充过滤器、无纺布过滤器和薄层滤纸高效过滤器),由于空隙率较大,过滤器阻力不大,效率很高,实用意义很大,特别是在洁净技术领域内应用极广。
3—2 纤维过滤器的过滤机理
一、过滤器中的基本过滤过程
被过滤微粒的性质、过滤材料的性质以及它们相互间的作用,对过滤过程都有极重要的影响。通常人们把微粒的过滤过程划分两阶段:
第一阶段称为稳定阶段。在这个阶段里,过滤器对微粒的捕集效率和阻力不随时间而改变。而是由过滤器的固有结构,微粒的性质和气流的特点决定。在这个阶段里,过滤器结构由于微粒沉积等原因而引起的厚度上的变化是很小的。这一阶段对于过滤器有重要意义。尤其是在空气洁净技术中。
第二阶段称为不稳定阶段。在这个阶段里,捕集效率和阻力不取决于微粒的性质,而是随着时间的变化而变化。主要是随着微粒的沉积、气体的侵蚀、水蒸气的影响等因素变化。这一阶段和上一阶段相比时间要长得多,对一般工业过滤器有决定意义。但在空气洁净技术中意义不大。
二、纤维过滤器的过滤机理
在纤维过滤器的第一阶段过滤过程中,捕集微粒的作用有以下几种:
在纤维层内纤维错综排列,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,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(γ1≤γf+γp),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(图3—1)。筛子效应也属于拦截效应。
但是,拦截效应或筛子效应不是纤维过滤器中过滤微粒的唯一的或主要的效应,更不能把纤维过滤器象筛子一样看待。筛子仅仅筛去尺寸大于其