建筑设备第七章空气的净化与质量控制

AirConditioning----Chapter7第七章空气的净化与质量控制AirConditioning----Chapter7污染源控制通风和气流组织空气净化污染检测技术污染对人的影响目标：CiCi,标准空气净化流程AirConditioning----Chapter7第五节空气质量控制第一节内部空间空气净化的要求第二节空气悬浮微粒的特性及其捕集机理第三节空气过滤器第四节空气净化系统主要内容AirConditioning----Chapter7第一节内部空间空气净化的要求1、质量浓度——单位体积中含有的灰尘质量(kg／m3)；2、计数浓度——单位体积空气中含有的灰尘颗粒数(粒／m３或粒／L)；3、粒径颗粒浓度——单位体积空气中所含的某一粒径范围内的灰尘颗粒数(粒／m３或者粒／L)。•一般室内空气允许含尘标准采用质量浓度，而洁净室的洁净标准(洁净度)采用计数浓度(每升空气中大于等于某一粒径的尘粒总数)。一、空气的含尘浓度表示法AirConditioning----Chapter7二、净化标准(一)一般净化对室内含尘浓度无具体要求，只要对进气进行一般净化处理，保持空气清洁即可。大多数以温湿度要求为主的民用与工业建筑空调工程均属于此类。(二)中等净化对室内空气含尘浓度有一定的要求，通常提出质量浓度指标。(三)超净净化对室内空气含尘浓度提出严格要求，由于尘粒对生产工艺的有害程度与尘粒的大小和数量有关，所以均以粒径颗粒浓度作为浓度指标。AirConditioning----Chapter7空气洁净度等级是以空气含尘浓度的高低来划分的。我国与国外通用的标难是一致的，见下表。表上列出了划分洁净度等级的各含尘浓度限定值，该含尘浓度是室内空气含尘浓度的平均值，即工作人员进行正常操作时，在工作区平面上连续一段时间内测得的计数含尘浓度的平均值。三、洁净级别的划分英制：1；10；100；1000；10000（0.5M粒子个数/立方英尺）SI制：M1；M1.5；M2；M2.5；…；M7（5M粒子个数/立方米）AirConditioning----Chapter7AirConditioning----Chapter7第二节空气悬浮微粒的特性及其捕集机理微粒分散于气态介质则形成一种气溶胶，实际上，人们通常处于或生活于气溶胶之中。组成气溶胶的微粒称为分散相，气态介质称为分散介质。表征气溶胶粒子的性质包括微粒的形状、大小、比重、粒径分布及浓度等物理因素，有时也需了解其化学成分。除液体微粒外，固体微粒的形状一般不是球形，因此其大小的度量有多种方法。显微镜下统计粒子的大小可用一维投影长度来表示粒径，称为定向粒径。一、空气悬浮微粒的特性(一)空气悬浮微粒的分布特性(二)微粒的运动特性1.球形粒子在空气介质中的直线运动2.粒子在流动空气中的曲线运动3.粒子的布朗运动AirConditioning----Chapter7二、空气悬浮微粒的捕集(一)单纤维的捕集机理目前常用的捕集机理主要有以下几个方面：（1）惯性效应（2）重力作用（3）截留效应（4）扩散效应（5）静电效应AirConditioning----Chapter7悬浮微粒滤芯纤维滤芯纤维（1）惯性效应由于纤维错综排列，故气流在纤维层内穿过时，其流线要多次转弯，此时，若尘粒质量较大或速度(可以看成等于气流速度)较大，则尘粒受惯性力作用，不能随气流转弯，而仍保持其原有的运动方向，便与纤维碰撞并附着在纤维上。这种现象称为惯性效应。惯性作用随尘粒质量和过滤风速的增加而增大。AirConditioning----Chapter7悬浮微粒介质纤维介质纤维（3）截留效应对于粒径在亚微米范围内的小尘粒，可以认为没有惯性，尘粒随着气流流线运动，当流线紧靠纤维表面时，尘粒由于与纤维表面发生接触而被拦截(阻留)下来，这种作用称为截留效应。另外当微粒尺寸大于纤维网眼而被阻留时，这种现象称为筛滤作用。粗孔或中孔的泡沫塑料过滤器主要依靠筛滤作用进行除尘。含尘气流通过纤维层时，尘粒在重力作用下，产生脱离流线的位移而沉降到纤维表面上，这种作用只有在尘粒较大(＞5m)时才存在。对小尘粒(＜0.5m)的过滤，完全可以忽咯重力作用。（2）重力作用AirConditioning----Chapter7微粒0.3μm（4）扩散效应小于1μm的微粒在气体分子撞击下，像气体分子一样作布朗运动。如果微粒在运动过程中和物体表面接触，就会从气流中分离，这个机理称为扩散效应。对于dc≤0.3μm的微粒，这是一个很重要的机理。AirConditioning----Chapter7（5）静电效应当含尘气流通过纤维滤料时，由于气流摩擦，使纤维和尘粒部可能带上电荷，从而增加了纤维吸附尘粒的能力。但是，因这种电荷既不能长时间存在，电场强度又很弱，故产生的吸附力很小，所以，一般可以忽略。屏蔽板激化纤维7000V直流电压激化纤维空气AirConditioning----Chapter7Howahigh-voltageelectronicaircleanerworksElectronicallyCleanedAirCirculatedBackThroughYourBuildingElectricallyChargedPlatesAttractParticlesLikeMagnetsElectronicallyChargedWiresZapParticlesAirflowPre-filterScreenStage1:ChargingSectionStage2:CollectionSection尘埃病毒细菌花粉Smoke真菌静电吸附（双级）AirConditioning----Chapter7截留效应惯性效应扩散效应重力作用静电效应在纤维过滤器内，尘粒被捕集，可能是出于上述滤尘机理的共同作用，也可能是由于其中一种或几种滤尘机理的作用，这是由尘粒粒径、纤维直径、纤维层填充率以及气流速度等条件决定的。除尘机理AirConditioning----Chapter7(二)单纤维的捕集效率（1）惯性碰撞效率Ei（2）截留效率Ein（3）扩散效率Ed（4）扩散－截留效率Ed,in（5）静电效应（不予考虑）综合上列各项，对于单纤维的总捕集效率为：EΣ＝Ei＋Ein＋Ed＋Ed,in(三)纤维层的捕集效率AirConditioning----Chapter7第三节空气过滤器•工业除尘是用各种类型的除尘器，把含尘量较大(每立方米空气中含几至上百毫克)的空气经净化处理后排至室外，以使大气不受或少受到污染。•空调工程是把含尘量低(每立方米空气中含零点几至几毫克)的空气，经净化处理后送入室内，通常采用过滤方法，使用的设备是各种空气过滤器。•过滤器主要功能：处理空气中的颗粒污染•常见误解：过滤器像筛子一样，只有当悬浮在空气中的颗粒粒径比滤网的孔径大时才能被过滤掉。其实，过滤器和筛子的工作原理大相径庭。过滤器过滤的放大AirConditioning----Chapter7初效过滤器中效过滤器高效过滤器高效袋式过滤器一、空气过滤器的类型1.初效过滤器2.中效过滤器3.高效过滤器4.静电集尘器AirConditioning----Chapter71.初效过滤器（＞５ｍ）•材料：易于清洗和更换的粗、中孔泡沫塑料或其它滤料•过滤对象：新风过滤，尘粒10ｍ•阻力：≤30Pa•计数效率(对于0.3μm的粉尘):20%金属丝网、玻璃纤维、泡沫塑料；块状、自动卷绕式1）块状过滤器（即平板状）:金属网格浸油过滤器、干式玻璃纤维填充式过滤器。2）YP型抽屉式泡沫塑料过滤器：过滤效率和额定风量比板式高。AirConditioning----Chapter7AirConditioning----Chapter73）M1型袋式泡沫塑料过滤器:过滤效率和额定风量比板式高AirConditioning----Chapter74）自动卷绕式空气过滤器减少清洗过滤器的工作量（人工清洗或更换），提高运转维护水平。这种过滤器采用合成纤维制成的毡状滤料，并装置在能自动卷绕的机构上，当滤料积尘到一定程度后，卷绕机构在滤料前后空气压差的控制下，使滤料自上而下地移动，当一卷滤料用完后，再更换新的。5）自动清洗浸油过滤器金属过滤网板由传动机构带动，慢速移动，沾尘后在油梢内自行清洗，因此能连续工作。浸油式初效过滤器AirConditioning----Chapter72.中效过滤器（＞１ｍ）•材料：中、细孔泡沫塑料或其它纤维滤料•常用的中效过滤器•M—1、2、3型泡沫塑料过滤器•YB型玻璃纤维过滤器•结构形式：抽屉式或袋式•过滤对象：新风和回风过滤，延长高效过滤器的使用期限，尘粒1-10ｍ•阻力：≤100Pa•计数效率(对于0.3μm的粉尘):20-90%袋式过滤器抽屉式过滤器AirConditioning----Chapter73.高效过滤器（亚高效、高效、超高效）•0.1ｍ级高效过滤器•亚高效过滤器：•过滤对象：尘粒5ｍ•静电过滤器属于该类•阻力：≤150Pa•计数效率(对于0.3ｍ的粉尘):90-99.9%滤料：超纫玻璃纤维和超细石棉纤维。滤料均做成纸状，这些滤纸的孔隙非常小，并且允许采用的滤速很低(几cm／s)，这就增强了小尘粒的筛滤作用和扩散作用，所以，具有很高的过滤效率。在一定的风量下，为能实现低滤速以减少过滤器阻力和提高过滤效率，就必须尽量增大过滤面积，为此，在制作过滤器时，将滤纸往返折叠多次，使其过滤面积为迎风面积的60余倍。折叠后的滤纸间通道用波纹分照片分隔。高效过滤器AirConditioning----Chapter74.静电集尘器•结构：由电过滤器、高压发生器、控制盒以及清洗用水系同等组成。•性质：中效或亚高效过滤器，可以过滤掉10um以下的大部分尘粒。•特点：空气阻力低，以及积尘后阻力变化小等，一般仅作为中间过滤器使用。•空调净化工程中使用的静电过滤器，通常采用二区式电场结构：第一区为电离区(使尘粒荷电)；第二区为集尘区(使尘粒沉积)。静电集尘器原理AirConditioning----Chapter7•电离区：在一组等距离平行安装的金属板(也有管柱状的)接地电极之间，布有金属放电线(如0．2mm钨丝，亦称电晕极或电离极)，并在其上加有足够高的直流正电压(10—１2kV)，放电线与接地电极之间形成不均匀电场，致使金属放电线周围产生电晕放电现象，含尘空气经过电离极时，空气被电离，使放电线周围充满正离子和电子，电子移向放电线，并在其上中和，而正离子在遇有中性尘粒时就附着在上面，使中性尘粒带上正电荷，然后，随气流流入集尘区。•集尘区：由一组接地金属极板(集尘极)和高正电位的金属极板(加有5000V直流电压)按平行于气流的方向交替排列而成，在各对电极之间形成一个均匀电场．当来自电离区的带有正电荷的尘粒进入均匀电场后，在强大的电场作用下，尘粒使沉积在负极性的接池极扳上。•静电过滤器的过滤效率随着电场强度的增加和过滤风量的减少而提高。AirConditioning----Chapter7二、过滤器的性能1.过滤效率•在额定风量下，过滤器捕获的灰尘量与过滤器前进入过滤器的灰尘量之比的百分比。•当空气含尘浓度分别以质量浓度、计数浓度和粒径颗粒浓度表示时，则所得的效率相应为质量效率、计数效率和粒径分组计数效率。•计数效率与各粒径分组计数效率的关系为AirConditioning----Chapter7•过滤器串联时：•N个过滤器串联时：AirConditioning----Chapter72.过滤器阻力•过滤器的阻力包括滤料阻力和结构阻力。•新过滤器阻力一般有下列经验公式：••其中u0为迎面风速，A、B和m分别为经验系数与指数。或：••其中u为气溶胶通过滤料的流速，也叫滤速。对于国产过滤器，一般a＝3～10，n＝1～2。•过滤器的阻力随着迎面风速u0或者滤速u的增大而增大，过滤效率随着滤速增大而降低。AirConditioning----Chapter73.过滤器的容尘量当过滤器在额定风量下的阻