Развој модерне индустрије поставио је све веће захтеве на окружење за експериментисање, истраживање и производњу. Главни начин да се овај захтев постигне је широка употреба ваздушних филтера у системима за чисту климатизацију. Међу њима, HEPA и ULPA филтери су последња заштита за честице прашине које улазе у чисту просторију. Њихове перформансе су директно повезане са нивоом чисте просторије, што заузврат утиче на процес и квалитет производа. Стога је значајно спровести експериментална истраживања филтера. Перформансе отпора и филтрације два филтера упоређене су при различитим брзинама ветра мерењем ефикасности филтрације филтера од стаклених влакана и PTFE филтера за PAO честице величине 0,3 μm, 0,5 μm и 1,0 μm. Резултати показују да је брзина ветра веома важан фактор који утиче на ефикасност филтрације HEPA ваздушних филтера. Што је већа брзина ветра, то је нижа ефикасност филтрације, а ефекат је очигледнији код PTFE филтера.
Кључне речи:ХЕПА ваздушни филтер; отпорност на перформансе; перформансе филтрације; ПТФЕ филтер папир; филтер папир од стаклених влакана; филтер од стаклених влакана.
CLC број: X964 Код идентификације документа: A
Са континуираним развојем науке и технологије, производња и модернизација модерних индустријских производа постају све захтевније за чистоћу ваздуха у затвореном простору. Посебно, микроелектроника, медицинска, хемијска, биолошка, прехрамбена и друге индустрије захтевају минијатуризацију. Прецизност, висока чистоћа, висок квалитет и висока поузданост у затвореном простору, што поставља све веће захтеве на перформансе HEPA ваздушног филтера, па је производња HEPA филтера која задовољава потражњу потрошача постала хитна потреба произвођача. Један од решених проблема [1-2]. Добро је познато да су перформансе отпора и ефикасност филтрације филтера два важна показатеља за процену филтера. Овај рад покушава да анализира перформансе филтрације и перформансе отпора HEPA ваздушног филтера различитих филтерских материјала експериментално [3], као и различите структуре истог филтерског материјала. Перформансе филтрације и својства отпора филтера пружају теоријску основу за произвођача филтера.
1 Анализа методе испитивања
Постоји много метода за детекцију HEPA ваздушних филтера, а различите земље имају различите стандарде. Године 1956, Америчка војна комисија развила је USMIL-STD282, стандард за тестирање HEPA ваздушних филтера, и DOP методу за тестирање ефикасности. Године 1965, успостављен је британски стандард BS3928, а за детекцију ефикасности коришћена је метода натријумовог пламена. Године 1973, Европско удружење за вентилацију развило је стандард Eurovent 4/4, који је пратио методу детекције натријумовог пламена. Касније је Америчко друштво за испитивање животне средине и науку о ефикасности филтера саставило низ сличних стандарда за препоручене методе тестирања, све користећи DOP методу бројања калипера. Године 1999, Европа је успоставила стандард BSEN1822, који користи најтранспарентнију величину честица (MPPS) за детекцију ефикасности филтрације [4]. Кинески стандард детекције усваја методу натријумовог пламена. Систем за детекцију перформанси HEPA ваздушног филтера који се користи у овом експерименту развијен је на основу америчког стандарда 52.2. Метода детекције користи методу бројања калипера, а аеросол користи PAO честице.
1. 1 главни инструмент
Овај експеримент користи два бројача честица, који су једноставни, практични, брзи и интуитивни у поређењу са другом опремом за испитивање концентрације честица [5]. Горе наведене предности бројача честица чине да он постепено замени друге методе и постане главна метода испитивања концентрације честица. Могу да броје и број честица и расподелу величине честица (тј. бројање), што је основна опрема овог експеримента. Брзина протока узорковања је 28,6 LPM, а његова вакуум пумпа без угљеника има карактеристике ниске буке и стабилних перформанси. Ако је инсталирана опција, могу се мерити температура и влажност, као и брзина ветра, а може се тестирати и филтер.
Систем за детекцију користи аеросоле користећи PAO честице као прашину коју треба филтрирати. Користимо генераторе аеросола (генерације аеросола) модела TDA-5B произведених у Сједињеним Државама. Распон појављивања је 500 – 65000 cfm (1 cfm = 28,6 LPM), а концентрација је 100 μg/L, 6500 cfm; 10 μg/L, 65000 cfm.
1. 2 чисте собе
Да би се побољшала тачност експеримента, лабораторија нивоа 10.000 је пројектована и декорисана у складу са америчким савезним стандардом 209C. Коришћен је подни премаз, који карактеришу предности тераца, отпорности на хабање, доброг заптивања, флексибилности и сложене конструкције. Материјал је епоксидни лак, а зид је направљен од склопљене облоге чисте собе. Просторија је опремљена са 220v, 2×40w пречишћавајућих 6 лампи и распоређена је према захтевима осветљења и теренске опреме. Чиста соба има 4 горња отвора за ваздух и 4 отвора за поврат ваздуха. Соба за туширање ваздухом је дизајнирана за једноструко обично додирно управљање. Време туширања ваздухом је 0-100s, а брзина ветра било које подесиве млазнице за циркулишући ваздух је већа или једнака 20ms. Пошто је површина чисте собе <50m2, а особље <5 људи, обезбеђен је безбедан излаз за чисту собу. Изабрани HEPA филтер је GB01×4, запремина ваздуха је 1000m3/h, а ефикасност филтрације је већа или једнака 0.5μm и 99.995%.
1. 3 експериментална узорка
Модели филтера од стаклених влакана су: 610 (Д) × 610 (В) × 150 (Ш) мм, преградног типа, 75 набора, величине 610 (Д) × 610 (В) × 90 (Ш) мм, са 200 набора, величине PTFE филтера 480 (Д) × 480 (В) × 70 (Ш) мм, без преградног типа, са 100 набора.
2 Основни принципи
Основни принцип испитног стола је да се вентилатор дува у ваздух. Пошто је HEPA/UEPA такође опремљен HEPA ваздушним филтером, може се сматрати да је ваздух постао чист пре него што стигне до тестираног HEPA/UEPA. Уређај емитује PAO честице у цевовод да би формирао жељену концентрацију гаса који садржи прашину и користи ласерски бројач честица за одређивање концентрације честица. Гас који садржи прашину затим протиче кроз тестирани HEPA/UEPA, а концентрација честица прашине у ваздуху филтрираном HEPA/UEPA се такође мери помоћу ласерског бројача честица, а концентрација прашине у ваздуху пре и после филтера се упоређује, чиме се одређују перформансе HEPA/UEPA филтера. Штавише, отвори за узорковање су респективно постављени пре и после филтера, а отпор сваке брзине ветра се овде тестира помоћу нагибног микро манометра.
Поређење перформанси отпора 3 филтера
Карактеристика отпора HEPA филтера једна је од важних карактеристика HEPA филтера. Под претпоставком задовољавања ефикасности људских потреба, карактеристике отпора су повезане са трошковима коришћења, отпор је мали, потрошња енергије је мала, а трошкови су уштеђени. Стога, перформансе отпора филтера постају забрињавајуће. Један од важних индикатора.
Према експерименталним подацима мерења, добијен је однос између просечне брзине ветра два различита структурна филтера од стаклених влакана и ПТФЕ филтера и разлике притиска филтера.Однос је приказан на слици 2:
Из експерименталних података се може видети да се са повећањем брзине ветра отпор филтера линеарно повећава од најниже до највеће вредности, а две праве линије два филтера од стаклених влакана се у суштини поклапају. Лако је видети да је, када је брзина ветра при филтрацији 1 м/с, отпор филтера од стаклених влакана око четири пута већи од отпора филтера од ПТФЕ-а.
Познавајући површину филтера, може се извести веза између брзине чела и разлике притиска филтера:
Из експерименталних података се може видети да се са повећањем брзине ветра отпор филтера линеарно повећава од најниже до највеће вредности, а две праве линије два филтера од стаклених влакана се у суштини поклапају. Лако је видети да је, када је брзина ветра при филтрацији 1 м/с, отпор филтера од стаклених влакана око четири пута већи од отпора филтера од ПТФЕ филтера.
Познавајући површину филтера, може се извести веза између брзине чела и разлике притиска филтера:
Због разлике између површинске брзине две врсте филтера и разлике притиска филтера два филтер папира, отпор филтера са спецификацијом 610×610×90 мм при истој површинској брзини је већи од спецификације 610×. Отпор филтера 610 x 150 мм.
Међутим, јасно је да је при истој површинској брзини отпор филтера од стаклених влакана већи од отпора PTFE-а. То показује да је PTFE супериорнији од филтера од стаклених влакана у погледу перформанси отпора. Да би се боље разумеле карактеристике филтера од стаклених влакана и отпора PTFE-а, спроведени су даљи експерименти. Директно проучите отпор два филтер папира како се мења брзина ветра у филтеру, експериментални резултати су приказани у наставку:
Ово додатно потврђује претходни закључак да је отпорност филтер папира од стаклених влакана већа од отпорности PTFE-а при истој брзини ветра [6].
Поређење перформанси филтера са 4 филтера
Према експерименталним условима, може се измерити ефикасност филтрације филтера за честице величине честица од 0,3 μm, 0,5 μm и 1,0 μm при различитим брзинама ветра и добија се следећи графикон:
Очигледно је да је ефикасност филтрације два филтера од стаклених влакана за честице величине 1,0 μm при различитим брзинама ветра 100%, а ефикасност филтрације честица величине 0,3 μm и 0,5 μm опада са повећањем брзине ветра. Може се видети да је ефикасност филтрације филтера за велике честице већа него за мале честице, а перформансе филтрације филтера димензија 610×610×150 mm су боље од филтера спецификације 610×610×90 mm.
Користећи исту методу, добија се графикон који приказује везу између ефикасности филтрације ПТФЕ филтера димензија 480×480×70 мм у зависности од брзине ветра:
Упоређујући слике 5 и 6, ефекат филтрације стакленог филтера за честице од 0,3 μm и 0,5 μm је бољи, посебно код ефекта контраста прашине од 0,3 μm. Ефекат филтрације три честице на честицама од 1 μm био је 100%.
Да би се интуитивно упоредиле перформансе филтрације филтера од стаклених влакана и PTFE филтер материјала, тестови перформанси филтера су директно извршени на два филтер папира и добијен је следећи графикон:
Горе наведени графикон је добијен мерењем ефекта филтрације PTFE и филтер папира од стаклених влакана на честицама величине 0,3 μm при различитим брзинама ветра [7-8]. Очигледно је да је ефикасност филтрације PTFE филтер папира нижа од ефикасности филтер папира од стаклених влакана.
Узимајући у обзир својства отпора и својства филтрације материјала филтера, лако је видети да је ПТФЕ материјал филтера погоднији за израду грубих или суб-ХЕПА филтера, а материјал филтера од стаклених влакана је погоднији за израду ХЕПА или ултра-ХЕПА филтера.
5 Закључак
Перспективе за различите примене филтера истражују се упоређивањем својстава отпора и својстава филтрације ПТФЕ филтера са филтерима од стаклених влакана. Из експеримента можемо закључити да је брзина ветра веома важан фактор који утиче на ефекат филтрације ХЕПА ваздушног филтера. Што је већа брзина ветра, то је нижа ефикасност филтрације, то је очигледнији ефекат на ПТФЕ филтер и генерално ПТФЕ филтер има нижи ефекат филтрације од филтера од фибергласа, али је његов отпор нижи од отпора филтера од стаклених влакана. Стога је ПТФЕ филтерски материјал погоднији за израду грубих или субвисоко ефикасних филтера, а материјал филтера од стаклених влакана је погоднији за производњу ефикасних или ултра-ефикасних филтера. ХЕПА филтер од стаклених влакана са спецификацијом 610×610×150 мм је нижи од ХЕПА филтера од стаклених влакана 610×610×90 мм, а перформансе филтрације су боље од ХЕПА филтера од стаклених влакана 610×610×90 мм. Тренутно је цена чистог ПТФЕ филтерског материјала виша од цене стаклених влакана. Међутим, у поређењу са стакленим влакнима, PTFE има бољу отпорност на температуру, отпорност на корозију и хидролизу од стаклених влакана. Стога, приликом производње филтера треба узети у обзир различите факторе. Комбинујте техничке перформансе и економске перформансе.
Референце:
[1] Лиу Лаихонг, Ванг Шихонг. Развој и примена ваздушних филтера [J]•Филтрирање и сепарација, 2000, 10(4): 8-10.
[2] ЦН Дејвисов ваздушни филтер [M], превео Хуанг Ригуанг. Пекинг: Атомска енергија Прес, 1979.
[3] GB/T6165-1985 метода испитивања перформанси високоефикасног ваздушног филтера, пропустљивост и отпорност [M]. Национални биро за стандарде, 1985.
[4] Синг Сонгниан. Метод детекције и практична примена високо ефикасног ваздушног филтера [J]• Биопротективна опрема за превенцију епидемија, 2005, 26(1): 29-31.
[5] Хохрајнер. Даљи развој бројача честица
сизерPCS-2000 стаклена влакна [J]•Филтер часопис „AerosolScience“, 2000,31(1): 771-772.
[6]Е. Веингартнер, П. Халлер, Х. Буртсцхер итд. Притисак
DropAcrossFiberFilters[J]•Aerosol Science, 1996, 27(1): 639-640.
[7] Мајкл Џ. М. и Клајд Ор. Филтрација - принципи и праксе [M].
Њујорк:МарцелДеккерИнц, 1987•
[8] Жанг Гуоћван. Механика аеросола – теоријска основа уклањања и пречишћавања прашине [M] • Пекинг: China Environmental Science Press, 1987.
Време објаве: 06.01.2019.