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過(guò)濾器阻力的探討--過(guò)濾器全阻力

更新時(shí)間:2021-02-03  |  點(diǎn)擊率:4996

對(duì)于一個(gè)過(guò)濾器來(lái)講,濾料已定,則H、α、df、φ都已一定,所以總結(jié)公式為:

即對(duì)于一定的微粒,在相當(dāng)大的濾速范圍內(nèi)濾料的阻力和濾速的一次方成正比,A是結(jié)構(gòu)系數(shù),反映纖維層的結(jié)構(gòu)特征。下圖是中國(guó)建筑科學(xué)研究院空氣調(diào)節(jié)研究所對(duì)幾種纖維制造的濾紙做的阻力與濾速的關(guān)系的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

粗效濾料阻力和濾速關(guān)系:

粗效濾料阻力和濾速關(guān)系:

亞高效濾料阻力和濾速關(guān)系:

這些圖中的“正面”和“背面”,一般是正面纖維較松較粗。粗效濾料本來(lái)纖維就粗,纖維間就很松,所以正面、背面差別也不大。中效略有差別,背面纖維較密,背面纖維較密,對(duì)氣流有一定干擾作用。這里的亞高效過(guò)濾器用的濾紙不是單一的丙綸纖維濾紙,而是由預(yù)過(guò)濾層、主過(guò)濾層和增強(qiáng)紗網(wǎng)三層組成。當(dāng)增強(qiáng)網(wǎng)處于迎風(fēng)或背風(fēng)面時(shí),防止濾料拉伸變形的作用顯然不同,所以表現(xiàn)在阻力上有些差異,對(duì)于無(wú)增強(qiáng)網(wǎng)的常規(guī)丙綸纖維濾紙,自然看不出這個(gè)差異了。從以上圖中可見:對(duì)于高效濾料,ν至少在0.m/s以下;對(duì)于亞高效濾料,ν約在0.5m/s以下;對(duì)于中效濾料,ν約在0.8m/s以下;對(duì)于粗效濾料,v約在1.2m/s以下。
這四種情況均有

超過(guò)以上速度界*,上述關(guān)系仍近似存在。
作為過(guò)濾器的全阻力,除了濾料阻力,還要附加一個(gè)過(guò)濾器結(jié)構(gòu)阻力(其中進(jìn)出口阻力只占很小比例)。有一種看法,認(rèn)為結(jié)構(gòu)阻力除和過(guò)濾器固有構(gòu)造有關(guān)外,也受濾料性能影響,這可能和濾料透過(guò)性能會(huì)影響過(guò)濾器氣流通道中的氣流狀態(tài)從而影響到結(jié)構(gòu)阻力有關(guān)。這一看法尚需更多實(shí)驗(yàn)的佐證。實(shí)驗(yàn)證明,結(jié)構(gòu)阻力和氣流速度的關(guān)系已不是直線關(guān)系。這里可以指出非直線關(guān)系的主要原因:氣流通過(guò)過(guò)濾器框架,例如通過(guò)高效過(guò)濾器的分隔板等結(jié)構(gòu)時(shí),是以面風(fēng)速µ為代表的,一般達(dá)到m/s的量級(jí),比通過(guò)濾層時(shí)的濾速要大得多。而且氣流所遇到的構(gòu)件的結(jié)構(gòu)尺寸遠(yuǎn)比纖維徑大得多,所以此時(shí)是在大的Re值(一般Re>1)條件下,慣性力不能忽略,氣流特性已不是層流了。這樣,阻力和速度將不成直線關(guān)系,而是和µn成正比,因而過(guò)濾器結(jié)構(gòu)阻力可寫成

式中,B是過(guò)濾器結(jié)構(gòu)阻力系數(shù)。過(guò)濾器全阻力是

顯然,不同的過(guò)濾器有不同的A、B值。對(duì)于國(guó)產(chǎn)GB-01型高效過(guò)濾器的一個(gè)實(shí)例,實(shí)驗(yàn)
得到n=1.37
若以濾速ν來(lái)統(tǒng)一表示,全阻力可寫成

對(duì)于國(guó)產(chǎn)高效過(guò)濾器,C約為3~10,m為1.1~1.36。

上圖是國(guó)產(chǎn)高效過(guò)濾器實(shí)驗(yàn)所得的阻力曲線之一。
下面三個(gè)圖是另外三種高效過(guò)濾器產(chǎn)品的阻力曲線,可見對(duì)于高效過(guò)濾器,當(dāng)ν≯3cm/s,即一般比額定風(fēng)量大得不多時(shí),m值略大于1,即阻力和通過(guò)風(fēng)量的關(guān)系如近似看成直線關(guān)系,誤差也不大。
A型高效過(guò)濾器風(fēng)量(濾速)-阻力曲線

C型高效過(guò)濾器風(fēng)量(濾速)-阻力曲線

K型高效過(guò)濾器風(fēng)量(濾速)-阻力曲線