空氣潔凈技術講稿

1、空 氣 潔 凈 技 術4. 空氣過濾器的特性 在空氣凈化系統(tǒng)中，空氣過濾器是核心設備，因而有必要對其特性全面地了解。4.1 空氣凈化系統(tǒng)中過濾器的作用和分類 表4-1是我國國家標準對過濾器進行分類，共分5檔，分別為粗、中、高中、亞高和高效，其中高效中又分了ABCD4檔，分類的指標基準為額定風量效率和阻力，其中在注的一欄注明測試所用的氣溶膠種類即用什么方法測出的效率，那么如何判別其高低，一般講DOP法、鈉焰法、油霧法和計數(shù)法（粒徑為0.3m）的效率值基本上可比。 方法 DOP發(fā) 比色法 人工塵計重法 99.97 100 100 效 95 99 100 8085 9397 100 率 5060 8

2、085 99 2030 4555 96 1520 3035 92 國外也有用統(tǒng)一的測試標準分類的 名稱 計數(shù)效率（%） 阻力（Pa） （對粒徑為0.3m的塵粒） 粗效過濾器 F，對于高效過濾器甚至為幾十倍，因而u、v差異甚大。4.3 效率效率、穿透率的概念。分級效率與總效率的關系。1n 各粒徑分級效率； n1nn 各粒徑微粒含量所占全體的比例。4.1節(jié)給出部分效濾檢測方法的效率值的對比，差異較大，因此提到效率，必須說明是什么方法測得的效率。 與效率（穿透率）有關的一個指標稱凈化系數(shù)，為穿透率的倒數(shù)， ，表示經(jīng)過濾器后微粒濃度降低的程度，也說明過濾前后濃度相差的倍數(shù)。4.4 阻力 過濾器初力主要

3、由兩部分組成：濾料阻力和結構阻力，作為設備還有進出口阻力（很?。?，一般作為定值附加阻力不作討論。（1）濾料阻力 纖維過濾器的阻力是由于氣流通過纖維層時受到纖維迎風面的阻擋而形成的，涉及到過濾速度和纖維直徑，當然與Re有關，由于df很小，v很小，cm量級，所以Re很小，一般在層流范圍，我們常用氣流受到的阻力實際是壓強單位Pa，分析時還得從受力開始，單位長度的單根纖維當氣流垂直流過時，這時其所受的壓力也就是對氣流形成的阻力，為氣流動壓與迎風面積的乘積再乘以阻力系數(shù)。 N/m （4-10）若濾料內纖維長度為L，則濾料所受力即為氣流形成的阻力FL。設濾料厚為H，面積為S，填充率則單位面積上的阻力即我們

4、習慣上稱的阻力 （Pa）將4-10代入得 （Pa）P與v、H、 、及df有關，與C有關，而C本身可能與纖維排列方式， 、纖維表面形狀及Re有關，需用實驗方法確定具體值。經(jīng)實驗和理論推導得出具體表達式Pa（4-15） 為纖維斷面形狀系數(shù)， m2為實驗指數(shù)，與纖維材料有關。實際上每種纖維濾料的阻力值都是實測的，理論計算影響因素太多，與實測有出入。（2）過濾器全阻力由濾料的阻力公式可看出，阻力與濾速成正比。在濾速較低范圍內呈直線關系，所以濾料阻力可寫為（4-16） 測濾料阻力與測過濾器阻力發(fā)現(xiàn)的問題：差值。結構阻力計為P2 ，阻力肯定與空氣流速相對應，濾料對應的為濾速v，而隔板形成的通道（結構因素）

5、對應的是面速u。因而過濾器總阻力 （4-18） 對不同的過濾器n值略有不同，1n0.3m某粒徑的穿透率； d為0.3m的某一粒徑。僅適用于高效過濾器。該公式與實測結果較吻合。對于效率較低的過濾器范圍也可進行換算。 效率值增加10% 4.7 過濾器的串聯(lián)效率在過濾器串聯(lián)后總效率的計算若兩個相同型號的過濾器串聯(lián)運行時，由于它們過濾的粉塵的粒徑不同，1和2是不同的，2n2nn ，即小粒徑的微粒粒數(shù)多，粒數(shù)的比例大，而 1 2 n1 ，所對應的粒徑相當于最大穿透粒徑dmax，而其它粒徑微粒的比例，由于高效過濾器的效率高，一般n2 n2，n3n3,而 n1+n2+nn-2=1 兩式相比 一、二兩級的過濾

6、效率究竟能差別多大，表4-6給出一實際計算例子，按教材的計算結果，第二級的效率比第一級下降了0.041%，而穿透率確由0.045%升高到0.086%，增加近一倍。從串聯(lián)的第二級開始效率已接近過濾器對最大穿透粒徑的過濾效率，到第三級幾乎僅剩dmax粒徑微粒，其效率與第二級幾乎相同，若再串聯(lián)多級，從第二級以后，效率相同，對于空氣潔凈工程，由于兩級高效過濾器串聯(lián)后效率已經(jīng)很高，而第二級過濾效率下降的影響又很小，所以多級過濾器串聯(lián)總效率的公式能用，但我們應知道第二級過濾器效率略有下降這一實際情況。（2）中效過濾器串聯(lián)效率 由于中效過濾器對小粒徑微粒的過濾效率較低，而小粒徑的微粒個數(shù)在大氣塵中占絕大多數(shù)

7、，如大氣塵中0.5m的微粒數(shù)占到91.68%，對計數(shù)效率而言，對小微粒的過濾效率決定其總效率，因而串聯(lián)后第二級中效過濾器的效率與第一級差別很小，可以認為不變，公式 能用，仍用表4-6算例中的粒徑分布，0.3m占46%，0.4m占20%，0.5m占34%，0.3=0.4，0.4=0.47, 0.5=0.54，可算得第一、二級一=0.46 ，二=0.458。但對于計重效率，總串聯(lián)效率公式不適用，以兩級為例，第二級效率會下降很大，因大于等于0.5m的微粒的總重占到99%，而5m的占80%，若用串聯(lián)公式2需用新粒微分布情況下的效率值。4.8 使用期限（1）過濾器的壽命 過濾器使用壽命，特別是高效過濾器

8、由于造價較高，其使用壽命的長短直接關系到空調凈化系統(tǒng)的運行、維護費用。 正常使用的過濾器其使用壽命是由積塵量決定的，達到容塵量時即到達使用期限。而積塵量是不易在運行中測得，是靠過濾器前后阻力即壓差的變化來反映。一般情況下，當過濾器的終阻力等于初阻力的2倍時，即阻力增加了1倍時，即達到額定容塵量，過濾器使用壽命結束。當過濾器前空氣含塵濃度用N1mg/m3表示，過濾器效率為，額定處理風量為Q0m3/h，每天運行t小時，則一天積塵量為： g/d達到容塵量P0所需的時間T0即為使用壽命 （天）（4-24） 一般情況過濾器特別是中效以上的過濾器所處理的空氣都是室外新風與室內回風的混合空氣，當大氣含塵濃度

9、為M ，室內潔凈級別以及新回風的比例已知，過濾器前的濃度N1可計算（2）壽命和運行風量的關系P0一定y時，運行時間與運行風量成反比。 T1為當風量低于額定風量運行時，達到容塵量時所用的時間更長（并不代表壽命），其壽命肯定增加。但增加量不能是簡單比例關系，因為容塵量的達到是用終阻力來判斷的，我們曾在介紹過濾器全阻力時給出公式 m=1.11.36，也可寫成，實際為初阻力與風量的關系，終阻力肯定也是類似的形式，即過濾器阻力與風量的m次方成正比，m1，當在部分風量下運行時，過濾器達到了容塵量值g/m2，但其阻力還未達到終阻力。這時仍能繼續(xù)使用一段時間，直到阻力達到終阻力值為止。 用K表示運行風量與額定

10、風量之比，據(jù)日本學者的實測結果，而當K=0.5，即為額定風量一半時，達到終阻力的運行時數(shù)為額定風量下運行時數(shù)的3.4倍。公式4-264-29為根據(jù)實測曲線擬合的方程，其中4-27中的常數(shù)項應為23.86，是過濾器的初阻力值。 利用4個公式，將K值的影響作為一參數(shù)得出一綜合方程 （4-30） 為過濾器工作過程的阻力與風量及運行時間的關系，當達到終阻力時，如H=2H0為常數(shù)，風量已知時K為常數(shù)，將T解出即為過濾器壽命T0，其解為下式，該公式是根據(jù)實測結果回歸得到的應該有一定的普遍意義。 許仲麟先生1997年又提出一個估計運行時間T與風量比K關系的理論分析的近似方法。 通過圖可形象反映在不同風量下運

11、動時間和過濾器阻力的關系，過濾器在額定風量Q0下運行初阻為H0，達到額定容塵量P0時，阻力增加達到終阻力，這時運行時間T0為壽命；風量大于Q0時即，其初阻力即大于H0，又因風量大，阻力上升較快，較早就達到終阻力，壽命短；風量小于Q0時K1，初阻力即小于H0，又因阻力上升較慢，達到終阻所用的時間長，壽命長。 具體分析K1情況。設處理風量Q1Q0，即K1 ，達到終阻力時所用的時間為T1.0，阻力增加值H=H0 。僅考慮高效和亞高效過濾器，在凈化系統(tǒng)中所關心的也是它們的使用壽命。當容塵量為定值時得出運行時間與風量成反比T1為在Q1風量下運行達到P0時所用的時間，但過濾器的阻力還沒有達到終阻力，主要的

12、兩個因素都與風量小于額定風量有關，一是由于風量較低，積塵達到容塵量，但阻力仍低于終阻力，第二個因素是由于風量較低，其初阻力要身就低于額定風量下的初阻力，二者都進步延長了過濾器達到終阻力的時間，使用壽命增加。 具體分析如下：前面過濾器阻力一節(jié)曾講過對于高效過濾器和亞高效過濾器，其阻力和通過風量的關系可近似看成直線關系，誤差不大，我們將其看成直線關系即成正比關系。在Q1Q0，即K1情況下，運行了T0/K時間后達到額定容塵量P0，但由于Q與H成正比 即同樣達到P0，Q1風量情況的阻力較終阻力?。?-K）倍，所以還要靠繼續(xù)積塵增加阻力，由于積塵量和阻力增加值近似成正比，而積塵量又與時間成正比，所以在Q

13、1風量下運行，達到終阻力所需的時間在的基礎上還要再增加。 這還是沒考慮由于風量低于額定風量初阻力減小的影響，實際由于風量為Q1(Q1 Q0 ,K1)， 由H、Q成正比關系，初阻力本身也降為KH0，減少了(1-K)倍，在Q1風量下要達到初阻力H0需多積塵運行一段時間。因為前提H=H0，如果在Q0風量下運動，補上(1-K)H0阻力，所需時間為(1-K)T0，那么可得在Q1風量下運行實際需要延長的時間為： 考慮由于Q1Q0造成的兩個影響因素，在風量低于額定風量，即KQ0，則取 ，以Q1為基準，則代入具體K值得 ，則， 為達到終阻時間亦即壽命。T1-T0為縮短的運行時間。表4-7為K取不同值時過濾器壽

14、命與額定風量下使用壽命的倍數(shù)關系，表4-8為用兩種計算方法和實測值的比較，可看出三者之間是較吻合的。 4.9 計重效率的估算 對于高效、亞高效過濾器的效率一般均用計數(shù)效率表示，只有計算其使用壽命時要用到計重效率，所以需要從計數(shù)效率換算成計重效率，最為可靠的方法應是通過大量實驗找出二者的關系，但沒有人做過這些工作，所以只能用分析的方法進行估算。依據(jù)就是大氣塵的質量分布與數(shù)量分析的關系，如表2-28，根據(jù)對大于某一粒徑的計數(shù)效率為100%和對應大于等于該粒徑的質量百分比來進行估算，再將計算效率折算成0.5m粒徑的計算效率，繪制成圖4-21曲線供換算，已知0.5m粒徑的計數(shù)效率，可查出所對應的計重效

15、率，僅是估算，不準確之處在于在確定某一粒徑的計數(shù)效率100%時，認為小于該粒徑的微粒全部通過，對其效率為零，與實際不符。但用于工程計算已足夠了。4.10 濾紙過濾器 濾料是用纖維濾紙制成的過濾器，實際上包括指高效和亞高效過濾器。對于高效過濾器而言僅有玻璃纖維和超細玻璃纖維濾紙，對亞高效過濾器除玻璃纖維外還可用丙綸纖維濾紙。（1）高效過濾器 濾紙均為折疊形，分為有隔板和無隔板兩種，迎風面為正方形，深度方向尺寸較小，有隔板為150mm或220mm，無隔板的為80mm，制成合適的框架及合理的密封措施很方便并聯(lián)使用，1992年以前，即國家標準“高效空氣過濾器”GB13554-92頒布以前，高效過濾器主

16、要是型號、尺寸不統(tǒng)一，其中GB系列尺寸相對較統(tǒng)一些。GB-01高寬深，484484220，風量1000m3/h， GB-02 320320260（500）GB-03 630630220（1500） 無隔板系列WGP-01 48448480（1000） 1.5WGP-01 72648480（1500） 2WGP-01 96848480（2052） WGP-03 63063080（1500）超高效過濾器CGB-1000 610610150（1000）CGB-1500 610915150（1500） CGB-2000 6101220150（2000）還有一些廠家自行生產的規(guī)格型號，有十多個廠家生產。

17、 92年頒布的國標對過濾器的型號規(guī)格的代號含意作了統(tǒng)一規(guī)定，共由6部分組在。 1 2 3 4 5 6 1.產品名稱 代號G 含義：高效過濾器2.結構類型 Y或W 有隔板或無隔板3.性能類別 ABCD 按效率和阻力的高低分類見表4-1 4.耐火級別 1、2、3 按耐火程度分三級： (1) 過濾器全部材料是不燃性的； (2) 濾料為不燃性材料，分隔板框架可用可燃性材料； (3)過濾器全部材料可用易燃性材料。5.基本規(guī)格 4、59 共6個規(guī)格，每一編號代表一種規(guī)格，括號代表無隔板規(guī)格代號 外形尺寸mm 額定風量m3/h H W D 4 400 400 150(80) 500 (650) 5 500

18、500 150(80) 750 (1000) 6 600 600 150(80) 1000 (1500) 7 700 700 150(80) 1500 (2000) 8 800 800 150(80) 2000 (2500) 9 900 900 150(80) 2500 (3000)無隔板進深雖短但額定風量大,有隔板進深為220mm時，額定風量增加50%,表中尺寸寬度增加50%或1倍時，額定風量同比增長，無隔板7號和7號以上規(guī)格寬度不得加大.6.其它規(guī)格 代號S、Z、K表中深度為220mm時S，當寬度為1.5倍時用Z，當寬度為2倍時用K。如 GY-A-3-6；GY-A-3-6KS 的含義國家統(tǒng)

19、一標準，目前GB系列在大量使用，許多工廠并未完全執(zhí)行該標準。有分隔板的過濾器還有一種形式是斜分隔板，即分隔板沿縱深的起折高度不同，因而起支撐作用，所形成的空氣通道呈三棱錐體，正迎合空氣沿通道逐漸減少的實際。同樣的外形尺寸，斜分隔板過濾器的過濾面積大，而處理相同風量時阻力小，國外產品較多。如我國的無錫凈化設備廠生產直隔板GB-01 484484220 99.99%，鈉焰法，初阻值240Pa，斜隔板XG-01 484484220 99.99%，鈉焰法，初值180，少1/4。（2）亞高效過濾器 有兩種形式， 一為折疊形紙過濾器，與高效過濾器相同，只是濾紙的纖維徑和填充率有差別， 另一種形式是管形紙過

20、濾器，特點：阻力低，其結構阻力很小，而折疊式結構阻力很大，初值一般為折疊式的1/51/4左右；折疊式的最終處理方式為拋棄，而管形為非全拋棄形，外框及底板可繼續(xù)使用，僅更換濾管；便于利用小塊濾料；重量輕，僅為折疊式一半；可制成任意形狀；不用膠無異味；效益較大，初次購買造價以折疊式相對值為1，管式為0.71，省近30%。更換費用相對值為 0.550.62，運行時阻力低省電1/101/8。4.11 纖維層過濾器 濾料是由纖維采用一定方法填充而成，纖維分天然纖維，如棉、羊毛、人造纖維、玻璃纖維（熔化后噴成細絲）和化學纖維如丙綸、晴綸、滌綸纖維等與仿織用的相類似，用非紡織的手段制成濾料有纖維氈和所謂無紡

21、布兩種，主要有噴粘結劑法和熱熔法等，根據(jù)填充率、厚度的不同可分為粗效和中效過濾器。（1）初效過濾器對初效過濾器的最大要求是容塵量大，阻力小，結構上要求簡單，結構形式主要有：1）平板式，外框，中間濾料為纖維氈式，平鋪，僅有幾根鋼絲覆面加強，也有用多孔薄金屬板覆蓋表面加強，迎面風速與濾速相同，但并聯(lián)安裝可人字型安裝，可降低濾速。外形尺寸有：?。?8542025，大：61061025。2）折疊式，外框，中間濾料可以是纖維氈或無紡布繞固定金屬桿折疊，濾速小于面速。外形尺寸有：496477110，520520120等。3）袋式，角鋼框，濾材為氈式，制成楔形袋式，有楔形支撐。4）卷繞式，濾材為氈式或平板自

22、動卷繞式折疊形自動卷紙，根據(jù)阻力自控更新濾料。（2）中效過濾器也要求阻力較低容塵量大，其結構形式主要有：1）袋式，板式基本與初效相同，玻璃纖維氈，無仿布。2）折疊式，分兩種，一種與初效的相同，另一種帶分隔板的與高效的形式相同，無仿布，長絲無紡布。3）插片板式，濾材為氈式或復合無紡布，平鋪若干插片組成一個單元。4.12 發(fā)泡材料過濾器 即泡沫塑料過濾器，通過化學處理的方法使泡沫塑料具有通氣性作為濾料，多數(shù)用于初效，可做成袋式，也有少量用于中效過濾器，做成袋式，由于泡沫塑料的孔隙率不好控制，影響其過濾性能（不穩(wěn)定），其應用比纖維型過濾器少得多。4.13 自凈器 自凈器是一種空氣凈化裝置，主要由風機

23、、粗中效過濾和末級過濾器，以及送風口、進風口組成，設備在房間內處理室內空氣，對凈化系統(tǒng)起輔助補充作用或獨立承擔室內空氣的凈化任務。 特點：布置靈活、移動方便（可有輪子），體積小，通電即能運行，自凈器按末級過濾器分為兩類：過濾式自凈器（末級為高效或亞高效過濾器），靜電自凈器（末級靜電過濾器）。自凈器的作用主要有：1）設置在亂流潔凈室的四角和其它渦流區(qū)以減少灰塵滯留的機會。2）作為操作點的臨時凈化措施，在面對自凈器潔凈氣流的距離上，可形成一潔凈空氣籠罩的地段，以過濾式自凈器為例，這一地段的潔凈度和周圍潔凈程度之比可見圖。3）作為循環(huán)機組是一種最簡易的形成潔凈環(huán)境的設備。4.13.1 過濾式自凈器

24、由風機（粗效）中效和高（亞高）效過濾器及送風口、進風口組成，形式有：移動柜式，高約1.71.8m。窗式，風量13001700m3/h。懸掛式（FFU)。4.13.2 靜電自凈器 一般過濾效率略低于過濾式自凈器，因而除了用在潔凈室起輔助作用外，在靜電自凈器中的初效過濾器內側加一層活性碳過濾器，還能吸咐煙氣、異味及其它有害氣體，用于要求較高會議室、客房等場合凈化室內空氣。（1）靜電自凈器的工作原理 我們對暖通空調中講的工業(yè)用電除塵器有的構造及原理有印象，其電場形式為若干大的平板按一定間距平行設立作為集塵極，在兩板中間排列若干帶刺的桿狀金屬作為放電極，氣體電離，粉塵荷電和收塵在同一區(qū)域進行，這種電場

25、為單區(qū)式，圖4-44a，而靜電自凈器把電離荷電和收塵分成兩部分，即電離極和集塵極兩個區(qū)，以雙區(qū)式（圖b），這樣做主要是能減小集塵板間距，增大集塵面積，同時還降低電壓，便于室內使用。 靜電自凈器與工業(yè)用是除塵器的另一個不同點是采用正電暈放電，而工業(yè)用電除塵為負極為放電極，正極為集塵極，采用正電暈放電的優(yōu)點是產生的臭氧和氮氧化物較少，這對人員活動的場合是適宜的。靜電自凈器的工作原理及流程是，塵粒在電離極附近被電離空氣中的正離子附上，帶上正電荷，然后到達集塵極在電場力的作用下在接地極板上沉集下來，從空氣中被除掉。塵粒的荷電量 及在電場中受的靜電力 計算與電除塵器中的計算相同，只是單位不同，這里用的靜電系電場強度和電荷單位，而電除塵器中用的牛頓/庫侖和庫侖，物理意義明確。荷電塵粒在集塵極電場內受到靜電力的作有要向接地極移動，這時要受到氣流的阻力，空氣阻力在Re1時 （N）當靜電是力與空氣阻力相平衡時，可得出微粒的分離速度或叫趨進速度 cm/s（4-40）n塵粒荷電荷的數(shù)目，e單位電荷量，E2集塵極電場強度，C考慮滑動修正系數(shù)