第三章空气洁净设备及其应用

第3章空气洁净设备及其应用1本章学习要求1、重点是空气过滤器的有关知识。了解空气过滤器的过滤原理，理解空气过滤器的检测试验方法，掌握空气过滤器的选用及影响效率的因素。2、了解其他形式的净化设备。23.1空气过滤器•空气过滤器是洁净空调系统中的关键设备，它的性能直接影响洁净空调系统的洁净度级别和空调净化效果，洁净空调系统必须选用合适的空气过滤器，并保证其运行可靠。33.1.1空气过滤器的性能与分类•1.空气过滤器的性能指标–（1）过滤效率——是空气过滤器最重要的指标•①定义：它是指在额定风量下，过滤器前后空气含尘浓度之差与过滤器前空气含尘浓度之比的百分数。•②定义式。过滤器前后的含尘浓度—，式中：%100)1(%1002112121CCCCCCC41.空气过滤器的性能指标率；—各级过滤器的分级效—，率；个过滤器串联时的总效——式中：)1()1)(1(1n21n21n•③空气过滤器的串联效率–对于洁净空调系统，不同级别的过滤器通常是串联使用的，若有n个过滤器串联使用，则其总效率:51.空气过滤器的性能指标前的含尘浓度。分别为过滤器之后和之，式中：1%1001212CCCCP–（2）穿透率•①定义：是指过滤后空气的含尘浓度与过滤前空气的含尘浓度之比的百分数。•②定义式：•③穿透率与过滤效率比较：——穿透率表示过滤器透过粉尘的能力，可以明确表示过滤器前后的空气含尘量，用它来评价比较高效过滤器的性能较直观；过滤效率是衡量空气过滤器捕集尘粒能力61.空气过滤器的性能指标–（3）过滤器面速和滤速•①过滤器面速——是反映过滤器的通过能力和安装面积的性能指标–定义：是指过滤器的断面上所通过的气流速度。–定义式：3600)/(FQsm式中：Q---通过过滤器的风量（m3/h）；F---过滤器的迎风截面积（m2）。71.空气过滤器的性能指标。—滤料净面积，—;/—通过过滤器的风量，—;/—滤速，—式中：10278.0v233mfhmQsmvfQ•②滤速——反映滤料的通过能力（过滤性能）–定义：是指过滤器通过滤料的气流速度。–定义式：–取值：一般高效和超高效过滤器的滤速为2~3cm/s，亚高效过滤器的滤速为5~7cm/s。8–（4）过滤器阻力•1）阻力构成：一是滤料的阻力二是过滤器结构的阻力。–①滤料阻力»形成原因：是由气流通过纤维层时迎面阻力造成的。该阻力的大小与在纤维层中流动的气流状态是层流或紊流有关，一般因为纤维极细，滤速很小，此时纤维层内的气流属于层流。1.空气过滤器的性能指标91.空气过滤器的性能指标AP158.0212120fmdHP式中：μ——动力粘度（Pa·s）；υ——滤料的滤速（m/s）；H——滤料的厚度（m）；α——充填率（%）；m2——与df有关的系数；df——纤维的直径（m）；φ——纤维的断面形状系数。式中：A—结构系数，与纤维层的特性有关。υ——滤料的滤速（m/s）滤料阻力计算公式：对既定过滤器，滤料已经确定，则H,a,m2,df,φ,阻力公式简写为：对于一定的微粒，在相当的滤速范围内，滤料阻力与滤速成正比，（如下图)。10过滤器滤料阻力公式及图表图3-1各种滤纸/布（滤料）阻力1—国外AEC滤纸；2—2.5丝玻璃纤维滤纸；3—合成纤维滤纸；4—20丝玻璃纤维滤纸；5—ΦⅡⅡ—15滤纸；6—合成纤维Ⅳ滤纸；7—8丝玻璃纤维滤纸；8—合成纤维Ⅰ号滤纸；9—合成纤维Ⅱ号滤纸；10—5丝玻璃纤维滤纸；11—化学微孔滤膜111.空气过滤器的性能指标。2～1为对于国产过滤器，.种类由实验得出系数，一般根据过滤器—;/过滤器的面风速，—实测的阻力系数；—B式中：2nnsmuBuPn•②过滤器的结构阻力–流动特性：结构阻力是气流通过有过滤器的滤材和支撑材料构成的通路时，是以面风速为代表的，一般达到m/s的量级，通常比滤速要大，此时的Re较大，气流特性已不是层流，阻力与速度不是直线关系。–结构阻力计算公式：12图3-2高效过滤器阻力与流量（流速）的关系1.空气过滤器的性能指标nBuAPPP21•2）过滤器的全阻力计算公式：之间36.～１1.1在之间，10～3在器：系数。对国产高效过滤—,;/过滤器滤速，—式中：示为：若以滤速来表示，可表21mCmCsmCPPPm13过滤器全阻力与积尘量的关系•随着积尘量的增加，过滤器阻力变化的趋势，从图上可见多数呈抛物线型（初阻力：新制作的过滤器在额定风量状态下的空气流通阻力）。•一般当积尘量达到某一数值时，阻力增加较快，这时应更换或清洗过滤器，以确保净化空调系统的经济运行（终阻力：过滤器报废时的阻力）。设计时，有代表性的阻力值——“设计阻力”：一般取初终阻力的平均值。图3-3过滤器积尘与阻力的关系初阻力14终阻力建议值0100200300400500600初效中效亚中效亚高效高效下限上限每个过滤段要安装阻力监测装置，终阻力要靠仪表（压差计）来判断，过滤器达到终阻力，意味着需要更换过滤器15•（5）过滤器的容尘量–1）定义：是指过滤器的最大允许积尘量，它是过滤器在特定试验条件下容纳特定试验粉尘的重量，一般情况下，过滤器的容尘量指在一定风量作用下，因积尘而阻力达到规定值（一般为初阻力的2倍）时的积尘量。国内试验粉尘曾规定用黄土高原的浮土，国际标准化组织指定了“AC细灰”为试验粉尘（美国亚利桑那荒漠地带某特定地点的浮尘）。1.空气过滤器的性能指标16•（5）过滤器的容尘量–2）积尘的对过滤器性能的影响：•对阻力的影响：与试验粉尘的大小有关；•对过滤效率的影响:影响复杂，一定风速下，取决于滤纸的性质和灰尘的性质与大小。–3）容尘量的取值：测试表明，当风速为1000m3/h时，一般折叠泡沫过滤器的容尘量为200~400g;玻璃纤维过滤器为250~300g;无纺布过滤器为300~400g；亚高效过滤器为160~200g;高效过滤器为400~500g。1.空气过滤器的性能指标172.空气过滤器分类•国家标准《空气过滤器》（GB/T14295-1983)分成四类;•粗效过滤器•中效过滤器•高中效过滤器•亚高效过滤器•国家标准《高效空气过滤器》（GB/T14295-1983)也分成四类:•高效A过滤器•高效B过滤器•高效C过滤器•高效D过滤器18额定风量下的效率额定风量下初阻力/Pa通常提法备注粗效中效高中效亚高效粒径≥5μm，80%＞η≥20%粒径≥1μm，70%＞η≥20%粒径≥1μm，99%＞η≥20%粒径≥0.5μm，99.9%＞η≥95%≤50≤80≤100≤120效率为大气尘计数效率效率为大气尘计数效率高效A高效B高效C高效Dη≥99.9%η≥99.99%η≥99.999%粒径≥0.1μm，≥99.999%≤190≤220≤250≤280高效过滤器高效过滤器高效过滤器超高效过滤器A，B，C，3类效率为钠焰法效率：D类效率为计数效率；C，D类出厂要检漏注：高效过滤器D类其效率以过滤0.12μm为准。表3—2空气过滤器分类192.空气过滤器分类(1)按过滤效率分类（五种）①粗效空气过滤器粗效过滤器其滤芯形式一般采用板式、折叠式、楔形袋式和自动卷绕式等。滤料多采用容易清洗和更换的金属网、泡沫塑料、无纺布、DV化学组合毡等。主要用于新风过滤，沉降性微粒和各种异物，要求容尘量大、阻力小、价格低、结构简单。粗效过滤器的效率以过滤5µm为准。严禁采用油浸式过滤器。202.空气过滤器分类(1)按过滤效率分类②中效过滤器滤芯形式一般为插片板式，楔形袋式，板式和折叠式等多种形式等。滤料多采用中、细孔泡沫塑料或其他纤维滤料，如玻璃纤维毡、无纺布、复合无纺布和长丝无纺布等。作为一般空调系统的最后过滤器和净化空调系统中高效过滤器的预过滤器。用于截留1-10µm的悬浮微粒，效率是以过滤1µm为准。212.空气过滤器分类(1)按过滤效率分类③高中效过滤器材料与中效过滤器相似。可以用作一般净化程度的系统的末端过滤器，也可以为了提高净化空调系统的净化效果，更好地保护高效过滤器，而用作中间过滤器。主要用于截留1～5µm的悬浮性微粒。效率也以过滤1µm为准。222.空气过滤器分类(1)按过滤效率分类④亚高效过滤器用于洁净空调的滤芯有玻璃纤维滤纸、棉短纤维滤纸和静电过滤器等形式。可以作为洁净室末端过滤器使用；也可以作高效过滤器的预过滤器；还可以作为净化空调系统新风的末级过滤，提高新风品质。效率以过滤0.5µm的微粒为准。232.空气过滤器分类•⑤高效过滤器–洁净空调采用的高效过滤器有玻璃纤维滤纸，石棉纤维滤纸和合成纤维三类。–常作为三级过滤的末端过滤器。它是洁净室最主要的末级过滤器。–效率习惯以过滤0.3µm的微粒为准。–效率以过滤0.12µm的微粒为准，习惯称为超高效过滤器。–必须在初、中效过滤器的保护下使用。24（2）按使用目的洁净室过滤器分类•六种：•①新风处理用过滤器–通常采用粗效、中效、高中效、亚高效等。•②室内送风用过滤器–通常是亚高效、高效或高效+化学过滤器（去除室内气体污染物）等。•③排气用过滤器–一般采用高效、超高效或HEPA+化学过滤器或ULPA+化学过滤器等。25（2）按使用目的洁净室过滤器分类④洁净室内设备用过滤器一般采用高效、超高效或HEPA+化学过滤器或ULPA+化学过滤器等。⑤制造设备内装过滤器通常采用HEPA、ULPA或HEPA+化学过滤器或ULPA+化学过滤器这些过滤器与制造设备密切相关，而制造设备的要求差异很大，所以一般均为“非标准型”过滤器。⑥高压配管用空气过滤器通常用于压力＞0.1MPa的气体输送过程用过滤器，此类过滤器与上述过滤器在滤材、结构形式上等均有很大差异。26（3）按过滤器材料不同的过滤器分类①滤纸过滤器–洁净技术中使用最为广泛的一种过滤器，目前滤纸常用玻璃纤维、合成纤维、超细玻璃纤维以及植物纤维素等材料制作。②纤维层过滤器③泡沫材料过滤器④化学过滤器（清除空气中的气体污染物）——主要用活性炭吸附（反映活性炭吸附性能的四个指标：吸附容量；滞留时间；使用寿命；选择性）273.1.3空气过滤器效率的试验方法不同效率的空气过滤器不能用同一种方法进行检测，所以对不同的空气过滤器应分别采用不同的方法进行检测。——选择过滤器时不能只考虑空气过滤器的效率，而应该了解其试验方法和试验尘1、试验方法：(1)种类钠焰法，油雾法——我国法定的试验方法；英国采用钠焰法石蜡油雾法——德国采用；DOP(邻苯二甲酸二辛酯)——美国其他方法：质量法，比色法，粒子计数器法，DOP法，计数扫描法。283.1.3空气过滤器效率的试验方法2、各种试验方法的适用性（1）质量法应用场合：用于粗效、中效过滤器效率的检测。测试原理：过滤器安装在标准试验风洞内，上风端连续发尘，每隔一段时间，测量通过过滤器的粉尘质量，由此得到过滤器在该阶段粉尘质量计算的过滤效率。293.1.3空气过滤器效率的试验方法2、各种试验方法的适用性（2）比色法应用场合：用于中效过滤器效率的检测。测试原理：在过滤器前后采样，含尘空气经过滤纸，将污染的滤纸放在光源下照射，再用光电管比色计（光电密度计）测出过滤器前后滤纸的透光度；在粉尘的成分、大小和分布相同的条件下，利用光密度与粉尘量成正比的关系，计算出过滤效率。303.1.3空气过滤器效率的试验方法2、各种试验方法的适用性（3）粒子计数器法应用场合：用于洁净室、高效过滤器的检测。广泛应用。测试原理：将含尘气流以很小的流速通过强光照明区，被测空气的尘粒依次通过时，每个尘粒将产生一次光散射，形成光脉冲信号，根据光脉冲信号幅度的大小与粒子表面的大小成正比的关系，由光电倍增管测得粒子数及亮度，确定其过滤效率。313.1.3空气过滤器效率的试验方法2、各种试验方法的适用性（3）粒子计数器法过滤效率的判断粒径档：32对粗效过滤器：≥5um；对一般中效过滤器：≥2um；对高中效过滤器：≥1um；对亚高效，高效过滤器：≥0.5um；3.1.3空气