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如何評價一款壓縮空氣過濾器好不好?

發布時間:2022-04-19 01:19人氣:

在壓縮空氣系統中,我們通常把空氣壓縮機列為主要設備,其他儲氣罐、冷干機、過濾器、吸干機等統統歸為第二類設備,在壓縮空氣系統的設計、選型及運營過程,給予的關注沒有空氣壓縮機那么高,也因此給很多企業在實際使用壓縮空氣過程中造成困擾。如:空壓機產氣量足,但末端用氣量又不夠;壓縮空氣的品質不達標,含水、油等污染物多,造成產品不合格,設備無故損環多;氣壓不穩定等等。尤其是壓縮空氣的品質問題,由其帶來的很多問題也許是“無影無蹤”的,如氣味污染、油霧、水霧、微粒附著等。

 

那么一款壓縮空氣過濾器性能如何去評價呢?限于篇幅,我們僅從濾速、效率、阻力和容塵量四項特性指標進行理論上的簡要分析。

 

一、濾速

濾速是衡量過濾器通過壓縮空氣流量的能力,是決定過濾器技術性能的重要參數,同時,其他衡量過濾器性能好壞的主要指標過濾效率、阻力等都與濾速有密切關系。對不同材質的濾芯,濾速有不同的計算方法。

 

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1.纖維濾芯濾速的確定

在纖維濾芯中,濾速是指過濾器濾芯面上氣流通過的速度(m/s)。根據理想氣體狀態方程式,濾芯流速的計算c:

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Q-空壓機排氣的容積流量,也即是過濾器的“公稱流量”,Nm3/min;

A--過濾器濾芯的展開面積,即垂直于氣流運動方向的有效面積,m2。對于圓形濾芯:

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(H--濾芯高度,m;di,d0--分別為濾芯的內徑和外徑,m)

P0--空壓機的吸氣壓力,P0=0.1MPa

P--過濾器的工作壓力(絕對壓力),MPa

T0,T--分別為吸氣溫度與過濾器工作溫度,K;

 

濾速反映了濾料的通過能力,特別是反映了濾料的過濾性能,設計采用的濾速愈低,能獲得較好的過濾效率;而過濾器允許的濾速越低,則說明其濾料阻力較大。

 

在一定的結構條件下,濾速反映了過濾器的額定流通量,在過濾面積相同時,總希望允許的額定風量越大越好,這就需要低阻力濾料來保證。

 

1)粉末冶金濾材,濾速的確定:

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式中:

B--粉末冶金濾材的滲透系數(m2),它取決于材料的常數,由實驗確定。

η--空氣的動力粘度,N·s/m2;

δ--濾層厚度,m

K--過濾陶瓷透氣度,m2·mm-2·s-1·Pa-1;

△Р--空氣透過過濾層產生的壓力損失,Pa

2)陶瓷濾材,濾速的確定:

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二、過濾效率

過濾效率是指過濾器對微粒的捕集效率,是指濾芯層所濾去的微粒數與未經過濾前微??倲档谋戎?,它是衡量過濾器過濾能力的重要指標。過濾效率主要與微粒的大小,過濾材質和種類與規格(如纖維直徑)、填充密度、過濾層厚度以及氣流速度等因素有關。

 

過濾效率以有幾種表示方法:濃度效率、穿透率和凈化系數。

 

1)濃度效率就是用過濾器進出口氣流中的含塵濃度來表示。

2)穿透率經過過濾器后仍然有多少量的微粒穿透濾層,即“穿透率”或“穿透系數”來表示(用K來表示):

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式中:N1、N2--分別為過濾前后空氣中微粒的含量(g/m3)。

 

特別說明:過濾效率通常是對某一粒徑的微粒而言的。如美、日等國常用的“DOP效率”是專對粒徑為0.3μm微粒的過濾效率,而不是對大于0.5μm微粒的過濾效率。實驗表明,一只高效過濾器若對0.3μm微粒過濾效率為99.91%,則對0.5μm微粒的過濾效率可達99.994%,而對于大于0.5μm微粒的過濾效率更可高達99.999%。

 

3)凈化系數:以穿透率的倒數表示,即Kc

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三、過濾阻力

壓縮空氣流過過濾器時會遇到阻力,阻力越大,說明壓損越大,這是我們不愿意看到的。阻力來自兩部分,一是濾料阻力△Р0,二是過濾器的結構阻力,主要表現為濾料上粉塵層引起的阻力△Рd,至于過濾器殼體產生的流通阻力通常只有數Pa,常常忽略不計。

 

1)濾料阻力△Р0

是由于氣流通過纖維層時纖維的迎面阻力所產生的,阻力引起的氣流壓力降△Р是一種能量損失。如何計算濾料的阻力,其與纖維層厚度、空氣流速、空氣密度、過濾介質的性質及填充情況的不同而變動。

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式中:L--濾層厚度,m;

Ρ--空氣密度,kg/m2;

α--濾料填充系數;

c--空氣在濾料層中的實際流速,m/s;c=c0/(1-α)

c0--濾層迎面上的空氣流速,m/s;

Df--纖維直徑,m;

M--實驗指數;

β--阻力系數,通過實驗得出。

 

2)粉塵層阻力△Рd

隨著使用時間的推移,濾料上粉塵堆積,負荷增重,氣體的過濾速度將減小。

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式中:N1--過濾器入口端空氣含塵濃度,g/m3;

C--濾速,m/s;

t--過濾時間,min;

 s--與粉塵種類有關的系數;

 f--與濾料種類有關的系數;

 p--與濾料滲透率有關的系數;

df--粉塵的粒徑,μm。

 

四、容塵量

過濾器的容塵量是和使用時間有直接關系的應用指標,它決定了過濾器或濾芯的使用壽命。通常將運行中的過濾器終了阻力達到起初阻力一倍時的數值,或者效率下降到初始效率85%時過濾器的積塵量,作為該過濾器的標準容塵量(用N表示)。容塵量與過濾器的工作壽命息息相關,如果積塵量達到規定的標準容塵量時,過濾濾芯壽命也應當終止。

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式中:N--過濾器的積法量,g;

N1--過濾前空氣的含塵濃度,mg/m3;

圖片--額定狀態下過濾器的空氣有壓流量,m3/h;

t--過濾器運行時間,h

η--過濾器的計重效率。

 

本文我們僅從濾速、效率、阻力和容塵量等四項特性指標的理論上,給出了評價壓縮空氣過濾器性能的計算方法,而影響這些特性指標的因素幾乎全都與濾料有關,所以選擇什么濾料(詳見《淺析壓縮空氣過濾器濾材選擇之過濾器技術系列》),是研制過濾器最重要的一環。除了濾料是決定過濾器特性的因素外,過濾器結構,例如濾芯形式也十分重要,因為不同形式的濾芯在阻力、容塵量等指標上有很大差異。

 

當然,對于過濾器的整體特性我們還要按照GB13277《壓縮空氣污染物凈化等級》、GB/T30475《壓縮空氣過濾器 試驗方法》及ISO8573或行業標準進行檢測與測試;同時,還要對成品過濾器進行氣密性、耐壓性等物理特性的檢測。

 

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