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高效過濾器作為潔凈室空氣處理和過濾的終端過濾器

，其重要性不言而喻，尤其是無菌生產(chǎn)環(huán)境要求強(qiáng)制使用高效過濾器

。

一般高效過濾器采用纖維濾紙作為濾料

，所以本篇文章主要通過對影響纖維濾紙效率的因素進(jìn)行探討，從而了解哪些因素會(huì)影響高效過濾器的過濾效率

。

影響纖維濾紙的效率有很多因素，其中主要的是微粒直徑

、纖維粗細(xì)

、過濾速度和填充率這幾項(xiàng)

，同時(shí)還有溫度

、濕度、壓力

、容塵量等。

1.微粒性質(zhì)的影響

在過濾多分散相微粒時(shí)

，無論是理論分析還是實(shí)測結(jié)果都顯示

，隨著粒子的直徑由小變大

，總過濾效率的變化趨勢是先減后增。原因在于各種捕集機(jī)理對不同粒徑粒子的影響不同

。較小的微粒由于擴(kuò)散而沉積

，較大微粒則在攔截和慣性的作用下被捕集

，而當(dāng)粒徑由小到大時(shí)

，擴(kuò)散效率逐漸減弱，慣性和攔截效率逐漸增強(qiáng)

，這就導(dǎo)致小粒徑范圍內(nèi)總的捕集效率趨弱

。而大粒徑范圍內(nèi)粒子效率又趨強(qiáng)

，使得與粒徑有關(guān)的效率曲線存在著一個(gè)最低點(diǎn)

，也就是在變化過程中存在一個(gè)效率最低值

，這點(diǎn)對應(yīng)的粒徑即為最易穿透粒徑

。這個(gè)粒徑并不是定值

，影響其大小的因素很多，纖維不同

、濾速不同都會(huì)導(dǎo)致它的數(shù)值變化

，而且溫度在某種程度上也會(huì)使最容易穿透粒徑發(fā)生突變

。即使微粒尺寸相同

，處于不同相態(tài)的微粒對過濾效率也有不同的影響，用固態(tài)微粒測定可以使過濾器得到高效率

。

2.纖維粗細(xì)的影響

當(dāng)其他參數(shù)都不變而只有纖維直徑變化時(shí)，過濾效率隨纖維直徑的增加而減小

。這是因?yàn)殡S著纖維直徑的增大

，攔截效應(yīng)的攔截系數(shù)相應(yīng)減小，導(dǎo)致與其有關(guān)的兩種機(jī)理的捕集效率都有所下降

，從而引起總的過濾效率下降。這也就是高效濾紙中的纖維要比中效濾紙細(xì)很多的原因

。當(dāng)然

，纖維越細(xì)

，阻力也就越高

。另外，隨著纖維直徑的增加

，攔截系數(shù)減小，慣性效應(yīng)減弱

，最易透過粒徑也逐漸變大

，效率曲線的極值點(diǎn)隨之向右移動(dòng)。

3.過濾速度的影響

在濾速增加時(shí)

，擴(kuò)散效率下降、慣性效率上升

，攔截效率上升

，因此總效率是先減小后增加。而最大穿透粒徑逐漸減小，效率曲線的極值點(diǎn)隨之向左移動(dòng)

。同時(shí)，隨著濾速的降低

，濾紙的過濾效率明顯升高

，基本關(guān)系滿足濾速降低一倍，過濾效率近似增加一個(gè)數(shù)量級(jí)

。這是因?yàn)闉V速降低使得粒子通過濾紙的時(shí)間相應(yīng)延長

，從而增大了粒子被捕捉的幾率

，因此效率顯著上升

。當(dāng)濾紙采用國標(biāo)建議的1cm/s濾速時(shí)，其透過率比美國標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的5.3cm/s濾速下要降低100倍

，這也就解釋了為什么同級(jí)別的濾紙?jiān)趪鴥?nèi)和國外測試時(shí)

，效率會(huì)相差很大

。

4.纖維填充率的影響

纖維填充率提高

，使得纖維層的密集度增加，慣性效率和攔截效率都增加了

，雖然由于流速的提高導(dǎo)致擴(kuò)散效率降低

，但綜合總效率仍然是提高的。然而需要注意的是

，這一過程中阻力的增加要比總效率的提高快得多，所以靠增大纖維填充率來提高濾紙的效率

，并不是一個(gè)好辦法

。

5.氣流溫度的影響

氣流溫度的升高，將提高微粒的擴(kuò)散系數(shù)

，這就使亞微米微粒的擴(kuò)散效率提高了?div id="4qifd00" class="flower right">

？墒菧囟壬吆?div id="4qifd00" class="flower right">

，氣體黏性變大

，從而使依靠重力效應(yīng)和慣性效應(yīng)的大微粒的沉積效率降低了，同時(shí)也提高了過濾阻力

。效率的這種變化

，將造成最易穿透粒徑增大，從而效率曲線的極值點(diǎn)隨之向右移動(dòng)，有可能導(dǎo)致曲線的形狀發(fā)生改變

。

6.氣流濕度的影響

氣流濕度增加，使得小粒子的穿透能力提高

，從而效率下降

，原因在于濕空氣使靜電效應(yīng)消失

，布朗運(yùn)動(dòng)減弱

，微粒容易被后來的氣流夾帶而繼續(xù)穿透。然而在很高濕度時(shí)

，纖維表面會(huì)形成液膜，顆粒物與纖維接觸面積增大

，導(dǎo)致范德瓦耳斯力增大

，反彈現(xiàn)象減少，大粒子的效率會(huì)有所升高

。有研究認(rèn)為對于不吸濕的粒子，在高濕度時(shí)效率會(huì)有明顯上升

。當(dāng)然如果濕度過高以致于在濾材表面出現(xiàn)液滴

，顯然會(huì)導(dǎo)致效率下降。

7.氣流壓力的影響

氣流壓力的降低

，將使氣體密度減小，空氣分子自由程變大

，從而使滑動(dòng)修正系數(shù)變大

，擴(kuò)散系數(shù)和慣性參數(shù)增加，所以擴(kuò)散效率和慣性效率都增加了

，而對攔截效率影響不大。

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