Els factors tècnics que determinen la resistència dels filtres d'aire d'alta{0}}eficiència es poden entendre com un resultat global de la interacció entre la mecànica de fluids i la ciència dels materials. La resistència es refereix essencialment a la pèrdua d'energia causada per la fricció amb el material del filtre, la contracció/expansió del canal i els remolins locals quan el flux d'aire passa pel filtre.
Des d'una perspectiva tècnica, els quatre factors bàsics següents determinen col·lectivament la magnitud de la resistència:
1. Propietats inherents del material de filtre: el "gen" de la resistència, el propi material de filtre és el lloc principal per generar resistència, i la seva microestructura determina directament la resistència bàsica.
- Diàmetre de la fibra: aquest és un dels factors més crítics. Segons els principis de la mecànica de fluids, la resistència és inversament proporcional al quadrat del diàmetre de la fibra. Com més fina sigui la fibra, més gran serà l'àrea de fricció i la resistència quan el flux d'aire passa al voltant de la fibra. Per exemple, els materials de filtre fets de fibres de vidre ultrafines (diàmetre 0,5-2 μ m) tenen una resistència molt més alta que les fibres sintètiques ordinàries (diàmetre 10-20 μ m).
- Taxa d'ompliment i porositat: la taxa d'ompliment es refereix a la proporció de fibres per unitat de volum, mentre que la porositat es refereix a la proporció de buits. Com més gran sigui la taxa d'ompliment i menor sigui la porositat, més ajustada serà la disposició de fibres, més estret i tortuós és el canal de flux d'aire i la resistència significativament augmentada.
- Gruix del material de filtre: com més gruixut sigui el gruix, més capes de fibres necessitarà passar el flux d'aire, més llarg serà el camí i més oportunitats de col·lisió i fricció amb les fibres, augmentant la resistència.
- Tractament superficial: determinats tractaments especials (com ara recobriments oleòfobs i hidrofòbics, recobriments antibacterians) poden bloquejar alguns porus de la fibra o alterar les propietats superficials de la fibra, augmentant així la resistència al flux d'aire.
2. Disseny de l'estructura física: l'"esquelet" de la resistència, després de determinar el material del filtre, com muntar el material del filtre en un filtre té un impacte decisiu en la resistència.
- Àrea de filtratge: Aquesta és la variable més influent en aplicacions pràctiques. La resistència és inversament proporcional a l'àrea de filtració. Quan el volum d'aire nominal es manté constant, com més gran sigui l'àrea desplegada del paper de filtre, menor serà la velocitat aparent (taxa de filtració) del flux d'aire que passa pel material del filtre. Segons la llei de Darcy, la resistència és directament proporcional a la velocitat de filtració, per la qual cosa augmentar l'àrea de filtració és la forma més directa i eficaç de reduir la resistència.
- Exemple: Sota el mateix volum d'aire, un filtre amb una àrea de paper de filtre de 20 m² només pot tenir la meitat de la resistència que un filtre amb una àrea de paper de filtre de 10 m². *
- Paràmetres de la capa (alçada del plec i espai dels plecs):
- Àrea de filtració eficaç: optimitzant l'alçada i l'espai dels plecs, es pot carregar més paper de filtre en un volum limitat.
- Forma del canal de flux d'aire: un espai de plecs adequat pot mantenir els canals entre els papers de filtre sense obstruccions. L'espai entre els plecs és massa estret i la velocitat del flux d'aire canvia bruscament després d'entrar al canal, produint un "efecte d'esprai" que no només augmenta la resistència sinó que també afecta el paper de filtre; Si l'espai entre els plecs és massa ampli, es perdrà espai i augmentarà la velocitat de filtració i la resistència. Normalment hi ha una relació d'aspecte òptima que minimitza la pèrdua de pressió dinàmica del flux d'aire en entrar als plecs.
- Suport intern i particions:
- Filtre de partició: el gruix i la suavitat de la superfície de la placa de partició (paper d'alumini/paper) afecten l'amplada i la resistència a la fricció del canal de flux d'aire. Les ondulacions suaus o el gruix excessiu poden augmentar la resistència local.
- Sense filtre de partició: la forma, l'alçada i l'espaiat de la línia adhesiva de fusió en calent determinen els canals entre els papers de filtre. Si la línia de cola és massa alta o desigual, ocuparà massa canals de flux d'aire i augmentarà la resistència.
3. Factors aerodinàmics: el "entorn" de resistència i l'estat del flux d'aire circumdant del filtre també contribueixen a una part de la resistència durant el funcionament real.
- Afrontar la velocitat del vent: la resistència i la velocitat del vent no estan completament relacionades linealment. A baixes velocitats (condicions de funcionament habituals dels filtres d'alta-eficiència), la resistència a la fricció és el factor principal, s'aproxima a la linealitat; Però a les zones locals d'alta velocitat-, hi haurà arrossegament (pèrdua de corrent de Foucault), que accelerarà el creixement de la resistència.
- Uniformitat de la distribució del flux d'aire: si el flux d'aire es distribueix de manera desigual a la superfície del filtre (per exemple, alta velocitat del vent a l'àrea de bufat directe del ventilador i baixa velocitat del vent a la vora), les zones locals de gran velocitat del vent generaran una resistència molt superior a la mitjana, i aquesta pèrdua d'energia addicional augmentarà la resistència total de tot el filtre.
- Condicions d'entrada i sortida: la suavitat dels canals de flux d'aire aigües amunt i aigües avall del filtre també afecta la resistència. Per exemple, si el filtre està ben connectat a un colze o a una canonada de diàmetre variable, el flux d'aire desigual pot provocar una pèrdua de vòrtex addicional en entrar al filtre.
4. Estat de funcionament: La "evolució dinàmica" de la resistència, que no és un valor estàtic i canviarà amb el temps.
- Càrrega d'acumulació de pols: a mesura que la pols s'acumula a la superfície de les fibres, formant una capa de pols, el canal de flux d'aire s'estreny encara més o fins i tot es bloqueja, i la resistència augmenta gradualment. Aquest és el procés des de la resistència inicial fins a la resistència final.
- Característiques del gas: La viscositat d'un gas varia amb la temperatura i la pressió. Com més alta és la temperatura, més gran és la viscositat del gas, més intens és el moviment molecular, i la col·lisió i la fricció amb les fibres s'intensifiquen, donant lloc a un augment de la resistència; La pressió disminueix, la densitat del gas disminueix, la pèrdua per fricció disminueix i la resistència disminueix.
- Resum: els factors tècnics que determinen la resistència dels filtres d'alta -eficiència es poden resumir de la següent manera:
- 1. Font fonamental: el diàmetre de la fibra i la velocitat d'ompliment del material de filtre determinen la resistència de fricció microscòpica bàsica.
- 2. Clau de disseny: l'àrea de filtrat efectiva és la palanca principal per ajustar la resistència, i com més gran sigui l'àrea, menor serà la resistència.
- 3. Detalls estructurals: Els paràmetres dels plecs i separadors determinen la pèrdua de flux del flux d'aire al canal macroscòpic.
- 4. Variables operatives: la distribució de la velocitat del vent i el grau d'acumulació de pols afecten el valor-en temps real de la resistència.
- La comprensió d'aquests factors pot ajudar a equilibrar l'eficiència i la resistència a l'hora de seleccionar: cal estalviar el consum d'energia amb una resistència baixa, garantir la vida útil amb una gran capacitat de retenció de pols i garantir que l'alta eficiència de filtració compleixi els requisits de neteja.
