Modern endüstrinin gelişimi, deney, araştırma ve üretim ortamına yönelik talepleri arttırmıştır. Bu gereksinimi karşılamanın temel yolu, temiz klima sistemlerinde hava filtrelerinin yaygın olarak kullanılmasıdır. Bunlar arasında HEPA ve ULPA filtreleri, temiz odaya giren toz parçacıkları için son korumadır. Performansı, doğrudan temiz oda seviyesiyle ilgilidir ve bu da süreci ve ürün kalitesini etkiler. Bu nedenle, filtre üzerinde deneysel araştırma yapmak anlamlıdır. İki filtrenin direnç performansı ve filtrasyon performansı, 0,3 μm, 0,5 μm, 1,0 μm PAO parçacıkları için cam elyaf filtrenin ve PTFE filtrenin filtrasyon verimliliğini ölçerek farklı rüzgar hızlarında karşılaştırılmıştır. Sonuçlar, rüzgar hızının HEPA hava filtrelerinin filtrasyon verimliliğini etkileyen çok önemli bir faktör olduğunu göstermektedir. Rüzgar hızı ne kadar yüksekse, filtrasyon verimliliği o kadar düşük olur ve etki PTFE filtreler için daha belirgindir.
Anahtar kelimeler:HEPA hava filtresi; Direnç performansı; filtrasyon performansı; PTFE filtre kağıdı; cam elyaf filtre kağıdı; cam elyaf filtre.
CLC numarası:X964 Belge tanımlama kodu: A
Bilim ve teknolojinin sürekli gelişmesiyle birlikte, modern endüstriyel ürünlerin üretimi ve modernizasyonu, iç mekan hava temizliği için giderek daha fazla talepkar hale gelmiştir. Özellikle mikroelektronik, tıbbi, kimyasal, biyolojik, gıda işleme ve diğer endüstriler minyatürleştirme gerektirmektedir. Hassasiyet, yüksek saflık, yüksek kalite ve yüksek güvenilirlikli iç ortam, HEPA hava filtresinin performansına giderek daha yüksek gereksinimler getirmektedir, bu nedenle tüketici talebini karşılamak için HEPA filtresinin nasıl üretileceği, üreticilerin acil ihtiyacı haline gelmiştir. Çözülen sorunlardan biri [1-2]. Filtrenin direnç performansının ve filtrasyon verimliliğinin, filtreyi değerlendirmek için iki önemli gösterge olduğu iyi bilinmektedir. Bu makale, farklı filtre malzemelerinin HEPA hava filtresinin filtrasyon performansını ve direnç performansını deneylerle [3] ve aynı filtre malzemesinin farklı yapılarını analiz etmeyi amaçlamaktadır. Filtrenin filtrasyon performansı ve direnç özellikleri, filtre üreticisi için teorik bir temel sağlar.
1 Test yöntemi analizi
HEPA hava filtrelerini tespit etmek için birçok yöntem vardır ve farklı ülkelerin farklı standartları vardır. 1956'da ABD Askeri Komisyonu, bir HEPA hava filtresi test standardı olan USMIL-STD282'yi ve verimlilik testi için DOP yöntemini geliştirdi. 1965'te İngiliz standardı BS3928 oluşturuldu ve verimlilik tespiti için sodyum alev yöntemi kullanıldı. 1973'te Avrupa Havalandırma Derneği, sodyum alev tespit yöntemini izleyen Eurovent 4/4 standardını geliştirdi. Daha sonra Amerikan Çevre Test ve Filtre Verimliliği Bilimi Derneği, hepsi DOP kaliper sayma yöntemini kullanan önerilen test yöntemleri için bir dizi benzer standart derledi. 1999'da Avrupa, filtrasyon verimliliğini tespit etmek için en şeffaf parçacık boyutunu (MPPS) kullanan BSEN1822 standardını oluşturdu [4]. Çin'in tespit standardı sodyum alev yöntemini benimsiyor. Bu deneyde kullanılan HEPA hava filtresi performans tespit sistemi, ABD 52.2 standardına dayanarak geliştirilmiştir. Tespit yöntemi olarak kumpas sayma yöntemi, aerosol olarak ise PAO parçacıkları kullanılmaktadır.
1. 1 ana enstrüman
Bu deney, diğer partikül konsantrasyonu test ekipmanlarına kıyasla basit, kullanışlı, hızlı ve sezgisel olan iki partikül sayacı kullanır [5]. Partikül sayacının yukarıdaki avantajları, onu kademeli olarak diğer yöntemlerin yerini alır ve partikül konsantrasyonu için ana test yöntemi haline getirir. Hem partikül sayısını hem de partikül boyut dağılımını (yani sayma sayısını) sayabilirler; bu da bu deneyin temel ekipmanıdır. Örnekleme akış hızı 28,6 LPM'dir ve karbonsuz vakum pompası düşük gürültü ve kararlı performans özelliklerine sahiptir. Seçenek kurulursa, sıcaklık ve nem ile rüzgar hızı ölçülebilir ve filtre test edilebilir.
Algılama sistemi, filtrelenecek toz olarak PAO parçacıkları kullanan aerosolleri kullanır. ABD'de üretilen TDA-5B modelinin aerosol jeneratörlerini (Aerosol nesilleri) kullanıyoruz. Oluşum aralığı 500 – 65000 cfm'dir (1 cfm = 28,6 LPM) ve konsantrasyon 100 μg / L, 6500 cfm; 10 μg / L, 65000 cfm'dir.
1. 2 temiz oda
Deneyin doğruluğunu artırmak için 10.000 seviyeli laboratuvar ABD Federal Standardı 209C'ye göre tasarlanmış ve dekore edilmiştir. Terrazzo avantajları, aşınma direnci, iyi sızdırmazlık, esneklik ve karmaşık yapı ile karakterize edilen kaplama zemin kullanılmıştır. Malzeme epoksi lake ve duvar monteli temiz oda kaplamasından yapılmıştır. Oda 220v, 2×40w arıtma 6 lamba ile donatılmış ve aydınlatma ve saha ekipmanı gereksinimlerine göre düzenlenmiştir. Temiz odada 4 üst hava çıkışı ve 4 hava dönüş portu vardır. Hava duş odası tek sıradan dokunmatik kontrol için tasarlanmıştır. Hava duş süresi 0-100 saniyedir ve herhangi bir ayarlanabilir sirkülasyon hava hacmi nozulunun rüzgar hızı 20 ms'den büyük veya ona eşittir. Temiz oda alanı <50m2 ve personel <5 kişi olduğundan, temiz oda için güvenli bir çıkış sağlanmıştır. Seçilen HEPA filtre GB01×4, hava hacmi 1000m3/h ve filtrasyon verimi 0,5μm ve %99,995 veya üzeridir.
1. 3 deneysel örnek
Cam elyaf filtre modelleri: 610 (U) × 610 (Y) × 150 (G) mm, deflektör tipi, 75 kırışık, ebat 610 (U) × 610 (Y) × 90 (G) mm, 200 kıvrımlı, PTFE filtre ebat 480 (U) × 480 (Y) × 70 (G) mm, deflektörsüz, 100 kırışıklı.
2 Temel ilke
Test tezgahının temel prensibi, fanın havaya üflenmesidir. HEPA/UEPA ayrıca bir HEPA hava filtresiyle donatıldığından, havanın test edilen HEPA/UEPA'ya ulaşmadan önce temiz hava haline geldiği düşünülebilir. Cihaz, istenen toz içeren gaz konsantrasyonunu oluşturmak için boru hattına PAO parçacıkları yayar ve parçacık konsantrasyonunu belirlemek için bir lazer parçacık sayacı kullanır. Toz içeren gaz daha sonra test edilen HEPA/UEPA'dan akar ve HEPA/UEPA tarafından filtrelenen havadaki toz parçacık konsantrasyonu da bir lazer parçacık sayacı kullanılarak ölçülür ve filtre öncesi ve sonrası havanın toz konsantrasyonu karşılaştırılır, böylece HEPA/UEPA belirlenir. Filtre performansı. Ayrıca, örnekleme delikleri sırasıyla filtreden önce ve sonra düzenlenir ve her rüzgar hızının direnci burada bir eğimli mikro basınç göstergesi kullanılarak test edilir.
3 filtre direnç performans karşılaştırması
HEPA'nın direnç karakteristiği HEPA'nın önemli karakteristiklerinden biridir. İnsanların talebinin verimliliğini karşılama öncülü altında, direnç karakteristikleri kullanım maliyetiyle ilişkilidir, direnç küçüktür, enerji tüketimi küçüktür ve maliyet tasarrufu sağlanır. Bu nedenle, filtrenin direnç performansı bir endişe haline gelmiştir. Önemli göstergelerden biri.
Deneysel ölçüm verilerine göre, cam elyaf ve PTFE filtre olmak üzere iki farklı yapısal filtrenin ortalama rüzgar hızı ile filtre basınç farkı arasındaki ilişki elde edilmiştir.İlişki Şekil 2'de gösterilmiştir:
Deneysel verilerden görülebileceği gibi, rüzgar hızı arttıkça filtrenin direnci düşükten yükseğe doğru doğrusal olarak artar ve cam elyafından yapılmış iki filtrenin iki düz çizgisi esasen çakışır. Filtrasyon rüzgar hızı 1 m/s olduğunda cam elyafı filtrenin direncinin PTFE filtrenin yaklaşık dört katı olduğu kolayca görülebilir.
Filtrenin alanı bilindiğinde, yüz hızı ile filtre basınç farkı arasındaki ilişki türetilebilir:
Deneysel verilerden görülebileceği gibi, rüzgar hızı arttıkça filtrenin direnci düşükten yükseğe doğru doğrusal olarak artar ve cam elyafından yapılmış iki filtrenin iki düz çizgisi esasen çakışır. Filtrasyon rüzgar hızı 1 m/s olduğunda cam elyafı filtrenin direncinin PTFE filtrenin yaklaşık dört katı olduğu kolayca görülebilir.
Filtrenin alanı bilindiğinde, yüz hızı ile filtre basınç farkı arasındaki ilişki türetilebilir:
İki çeşit filtre kağıdının yüzey hızı farkı ve iki filtre kağıdının filtre basınç farkı nedeniyle, aynı yüzey hızında 610x610x90mm spesifikasyonlu filtrenin direnci, 610x spesifikasyonlu filtrenin direncinden daha yüksektir. 610x150mm filtrenin direnci.
Ancak, aynı yüzey hızında cam elyaf filtrenin direncinin PTFE'nin direncinden daha yüksek olduğu açıktır. Bu, PTFE'nin direnç performansı açısından cam elyaf filtreden üstün olduğunu göstermektedir. Cam elyaf filtrenin ve PTFE direncinin özelliklerini daha iyi anlamak için daha fazla deney yapılmıştır. Filtre rüzgar hızı değiştikçe iki filtre kağıdının direncini doğrudan inceleyin, deneysel sonuçlar aşağıda gösterilmiştir:
Bu, aynı rüzgar hızı altında cam elyaf filtre kağıdının direncinin PTFE'den daha yüksek olduğu yönündeki önceki sonucu daha da doğrulamaktadır [6].
4 filtre filtre performans karşılaştırması
Deneysel koşullara göre, farklı rüzgar hızlarında 0,3 μm, 0,5 μm ve 1,0 μm parçacık boyutuna sahip parçacıklar için filtrenin filtrasyon verimliliği ölçülebilir ve aşağıdaki grafik elde edilir:
Açıkçası, farklı rüzgar hızlarında 1,0 μm parçacıklar için iki cam elyaf filtrenin filtrasyon verimliliği %100'dür ve 0,3 μm ve 0,5 μm parçacıkların filtrasyon verimliliği rüzgar hızının artmasıyla azalır. Filtrenin büyük parçacıklara olan filtrasyon verimliliğinin küçük parçacıklara olandan daha yüksek olduğu ve 610×610×150 mm filtrenin filtrasyon performansının 610×610×90 mm spesifikasyonlu filtreden üstün olduğu görülebilir.
Aynı yöntem kullanılarak, 480x480x70 mm PTFE filtrenin filtrasyon verimliliğinin rüzgar hızına bağlı ilişkisini gösteren bir grafik elde edilir:
Şekil 5 ve Şekil 6 karşılaştırıldığında, 0,3 μm, 0,5 μm partikül cam filtresinin filtrasyon etkisi, özellikle 0,3 μm toz kontrast etkisi için daha iyidir. Üç partikülün 1 μm partiküller üzerindeki filtrasyon etkisi %100'dür.
Cam elyaf filtre ve PTFE filtre malzemesinin filtrasyon performansını daha sezgisel olarak karşılaştırabilmek amacıyla, filtre performans testleri doğrudan iki filtre kağıdı üzerinde gerçekleştirilmiş ve aşağıdaki grafik elde edilmiştir:
Yukarıdaki grafik, PTFE ve cam elyaf filtre kağıdının farklı rüzgar hızlarında 0,3 μm parçacıklar üzerindeki filtrasyon etkisinin ölçülmesiyle elde edilmiştir [7-8]. PTFE filtre kağıdının filtrasyon verimliliğinin cam elyaf filtre kağıdından daha düşük olduğu açıktır.
Filtre malzemesinin direnç özellikleri ve filtrasyon özellikleri göz önüne alındığında, PTFE filtre malzemesinin kaba veya sub-HEPA filtreler yapmak için, cam elyaf filtre malzemesinin ise HEPA veya ultra-HEPA filtreler yapmak için daha uygun olduğu kolayca görülebilir.
5 Sonuç
Farklı filtre uygulamaları için beklentiler, PTFE filtrelerin direnç özellikleri ve filtrasyon özellikleri cam elyaf filtrelerle karşılaştırılarak araştırılmıştır. Deneyden, rüzgar hızının HEPA hava filtresinin filtrasyon etkisini etkileyen çok önemli bir faktör olduğu sonucunu çıkarabiliriz. Rüzgar hızı ne kadar yüksekse, filtrasyon verimliliği o kadar düşük olur, PTFE filtre üzerindeki etki o kadar belirgin olur ve genel olarak PTFE filtrenin fiberglas filtreden daha düşük bir filtrasyon etkisi vardır, ancak direnci cam elyaf filtreden daha düşüktür. Bu nedenle, PTFE filtre malzemesi kaba veya alt yüksek verimli bir filtre yapmak için daha uygundur ve cam elyaf filtre malzemesi üretim için daha uygundur. Verimli veya ultra verimli filtre. 610×610×150mm spesifikasyonuna sahip cam elyaf HEPA filtresi, 610×610×90mm cam elyaf HEPA filtreden daha düşüktür ve filtrasyon performansı 610×610×90mm cam elyaf HEPA filtreden daha iyidir. Şu anda saf PTFE filtre malzemesinin fiyatı cam elyafından daha yüksektir. Ancak cam elyafıyla karşılaştırıldığında PTFE, cam elyafından daha iyi sıcaklık direncine, korozyon direncine ve hidrolize sahiptir. Bu nedenle filtre üretirken çeşitli faktörler göz önünde bulundurulmalıdır. Teknik performans ve ekonomik performansı birleştirin.
Referanslar:
[1]Liu Laihong, Wang Shihong. Hava Filtrelerinin Geliştirilmesi ve Uygulanması [J]•Filtreleme ve Ayırma, 2000, 10(4): 8-10.
[2] CN Davis Hava Filtresi [M], Huang Riguang tarafından çevrilmiştir. Pekin: Atom Enerjisi Basını, 1979.
[3] GB/T6165-1985 yüksek verimli hava filtresi performans test yöntemi geçirgenlik ve direnç [M]. Ulusal Standartlar Bürosu, 1985.
[4]Xing Songnian. Yüksek verimli hava filtresinin tespit yöntemi ve pratik uygulaması[J]•Biyoprotektif Salgın Önleme Ekipmanı, 2005, 26(1): 29-31.
[5]Hochrainer. Parçacık sayacının daha ileri gelişmeleri
sizerPCS-2000 cam elyaf [J]•Filtre Aerosol Bilimi Dergisi, 2000,31(1): 771-772.
[6]E. Weingartner, P. Haller, H. Burtscher vb. Basınç
DropAcrossFiberFilters[J]•Aerosol Bilimi, 1996, 27(1): 639-640.
[7]Michael JM ve Clyde Orr. Filtreleme-İlkeleri ve Uygulamaları[M].
New York: MarcelDekker Inc., 1987•
[8] Zhang Guoquan. Aerosol mekaniği – toz giderme ve arıtmanın teorik temeli [M] • Pekin: Çin Çevre Bilimi Yayınları, 1987.
Gönderi zamanı: 06-Oca-2019