作为洁净室空气处理和过滤的终端过滤器,其重要性不言而喻,尤其是在无菌生产环境中。
纤维滤纸一般用作高效滤纸的过滤材料,本文主要讨论影响纤维滤纸效率的因素,了解影响高效滤纸效率的因素。
影响纤维滤纸效率的因素很多,包括粒径、纤维厚度、过滤速度和填充率、温度、湿度、压力、粉尘容量等。
1.影响性质的影响。
在过滤多分散相颗粒时,理论分析和测量结果表明,随着颗粒直径从小到大,总过滤效率的变化趋势是先减少,然后增加。原因是不同的捕获机制对不同的粒径粒子有不同的影响。小颗粒由于扩散而沉积,在拦截和惯性的作用下捕获大颗粒。当粒径从小到大时,扩散效率逐渐降低,惯性和拦截效率逐渐提高,导致小粒径范围内的总捕获效率降低。大粒径范围内的粒子效率较高,使得与粒径相关的效率曲线具有较低的点,即在变化过程中具有较低的效率值,相应的粒径是最容易穿透的粒径。这种粒径不是一个固定值,影响其尺寸和不同纤维的因素很多。不同的过滤速度会导致其值的变化,温度会在一定程度上突变最容易穿透的粒径。即使粒径相同,不同阶段的粒径也会对过滤效率产生不同的影响。使用固态测量可以提高过滤效率。
2.影响纤维厚度。
当其他参数保持不变,只有纤维直径发生变化时,过滤效率随着纤维直径的增加而降低。这是因为随着纤维直径的增加,拦截效应的拦截系数相应降低,导致两种相关机制的捕获效率降低,总过滤效率降低。这就是为什么高效滤纸中的纤维比中效滤纸薄得多的原因。纤维越薄,电阻越高。此外,随着纤维直径的增加,拦截系数降低,惯性效应减弱,最有可能通过粒径逐渐增大,效率曲线的极值点向右移动。
3.影响过滤速度。
当过滤速度增加时,扩散效率、惯性效率提高,拦截效率提高,先降低然后提高总效率。较大的穿透粒径逐渐减小,效率曲线的极点向左移动。同时,随着过滤速度的降低,滤纸的过滤效率显著提高。基本关系是过滤速度的两倍,过滤效率几乎增加了一个数量级。这是因为过滤速度的降低相应地延长了粒子通过滤纸的时间,从而增加了粒子被捕获的可能性,从而显著提高了效率。当滤纸采用国家标准时cm/s过滤速度时,其透过率高于美国标准规定的5%.3cm/s滤速低100倍,这就解释了为什么国内外同级滤纸的效率差异很大。
4.影响纤维填充率。
纤维填充率的提高提高了纤维层的密度、惯性效率和拦截效率。虽然扩散效率由于流量的增加而降低,但综合效率仍在提高。然而,应该注意的是,在这个过程中,阻力的增加比总效率要快得多,因此提高滤纸的效率并不是提高纤维填充率的好方法。
5.影响气流温度。
气流温度的升高会增加颗粒的扩散系数,从而提高亚微米颗粒的扩散效率。然而,随着温度的升高,气体粘度的增加降低了依赖于重力和惯性效应的大颗粒的沉积效率,提高了过滤阻力。这种效率变化增加了最容易穿透的粒径,使效率曲线的极点向右移动,并可能改变曲线的形状。
6.影响气流湿度。
随着气流湿度的增加,小颗粒的渗透性降低了效率。原因是潮湿的空气失去了静电效应,布朗运动减弱,颗粒很容易被随后的气流带穿透。然而,在湿度下,纤维表面将形成一个液体膜,颗粒与纤维之间的接触面积将增加,导致范德瓦尔斯力的增加,反弹将减少,大颗粒的效率将提高。一些研究认为,高湿度的效率将显著提高非吸湿颗粒的效率。当然,如果湿度过高,过滤材料表面的液滴会显著降低效率。
7.影响气流压力。
降低气力的降低会降低气体密度,增加空气分子的自由范围,从而增加滑动校正系数、扩散系数和惯性参数,从而降低分散效率和惯性效率,对拦截效率影响不大。
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