D'Entwécklung vun der moderner Industrie huet ëmmer méi Ufuerderungen un d'Ëmwelt vun Experimenter, Fuerschung a Produktioun gestallt. De wichtegste Wee fir dës Ufuerderung z'erreechen ass d'breet Notzung vu Loftfilter a propperen Klimaanlagen. Dorënner sinn HEPA- an ULPA-Filter de leschte Schutz géint Staubpartikelen, déi an de proppere Raum kommen. Seng Leeschtung hänkt direkt mam Niveau vum proppere Raum zesummen, wat sech dann op de Prozess an d'Produktqualitéit auswierkt. Dofir ass et sënnvoll, experimentell Fuerschung iwwer de Filter duerchzeféieren. D'Resistenzleistung an d'Filtratiounsleistung vun den zwee Filter goufen bei verschiddene Wandvitessen verglach, andeems d'Filtratiounseffizienz vum Glasfaserfilter an dem PTFE-Filter fir 0,3 μm, 0,5 μm, 1,0 μm PAO-Partikelen gemooss gouf. D'Resultater weisen, datt d'Wandvitesse e ganz wichtege Faktor ass, deen d'Filtratiounseffizienz vun HEPA-Loftfilter beaflosst. Wat méi héich d'Wandvitesse ass, wat méi niddreg d'Filtratiounseffizienz ass, an den Effekt ass méi offensichtlech fir PTFE-Filter.
Schlësselwierder:HEPA Loftfilter; Resistenzleistung; Filtratiounsleistung; PTFE Filterpabeier; Glasfaserfilterpabeier; Glasfaserfilter.
CLC Nummer: X964 Dokumentidentifikatiounscode: A
Mat der kontinuéierlecher Entwécklung vun der Wëssenschaft an der Technologie ass d'Produktioun a Moderniséierung vu modernen Industrieprodukter ëmmer méi usprochsvoll wat d'Loftreinheet an den Zëmmeren ugeet. Besonnesch Mikroelektronik, Medizin, chemesch, biologesch, Liewensmëttelveraarbechtungs- an aner Industrien erfuerderen Miniaturiséierung. Präzisioun, héich Rengheet, héich Qualitéit an héich Zouverlässegkeet vun den Zëmmeren, déi ëmmer méi héich Ufuerderungen un d'Leeschtung vun HEPA-Loftfilter stellen, dofir ass et zu engem dréngende Besoin vun den Hiersteller ginn, wéi een en HEPA-Filter hierstellt, fir d'Nofro vun de Konsumenten ze erfëllen. Ee vun de Problemer, déi geléist goufen [1-2]. Et ass bekannt, datt d'Resistenzleistung an d'Filterungseffizienz vum Filter zwee wichteg Indikatoren fir d'Evaluatioun vum Filter sinn. Dësen Artikel probéiert d'Filterungsleistung an d'Resistenzleistung vum HEPA-Loftfilter vu verschiddene Filtermaterialien duerch Experimenter [3] an déi verschidde Strukturen vum selwechte Filtermaterial ze analyséieren. D'Filterungsleistung an d'Resistenzeigenschaften vum Filter bidden eng theoretesch Basis fir de Filterhersteller.
1 Analyse vun der Testmethod
Et gëtt vill Methoden fir HEPA-Loftfilter ze detektéieren, an ënnerschiddlech Länner hunn ënnerschiddlech Standarden. Am Joer 1956 huet d'US Military Commission den USMIL-STD282 entwéckelt, en HEPA-Loftfilter-Teststandard, an d'DOP-Method fir Effizienztestung. Am Joer 1965 gouf de britesche Standard BS3928 etabléiert, an d'Natriumflammmethod fir d'Effizienzdetektioun gouf benotzt. Am Joer 1973 huet d'European Ventilation Association den Eurovent 4/4 Standard entwéckelt, deen der Natriumflammdetektiounsmethod gefollegt ass. Méi spéit huet d'American Society for Environmental Testing and Filter Efficiency Science eng Serie vun ähnleche Standarden fir recommandéiert Testmethoden zesummegestallt, all mat der DOP-Kaliberzielmethod. Am Joer 1999 huet Europa de BSEN1822 Standard etabléiert, deen déi transparentst Partikelgréisst (MPPS) benotzt fir d'Filtratiounseffizienz ze detektéieren [4]. De Detektiounsstandard vu China adoptéiert d'Natriumflammmethod. Den HEPA-Loftfilter-Performance-Detektiounssystem, deen an dësem Experiment benotzt gëtt, baséiert op dem US 52.2 Standard entwéckelt. D'Detektiounsmethod benotzt eng Kaliperzielmethod, an den Aerosol benotzt PAO-Partikelen.
1. 1 Haaptinstrument
Dëst Experiment benotzt zwou Partikelzieler, déi am Verglach mat anere Partikelkonzentratiounsmiessapparater einfach, praktesch, séier an intuitiv sinn [5]. Déi uewe genannten Virdeeler vum Partikelzieler maachen et méiglech, datt en aner Methoden no an no ersetzt a sech zur Haaptmethod fir d'Partikelkonzentratioun entwéckelt. Si kënnen souwuel d'Zuel vun de Partikelen wéi och d'Partikelgréisstverdeelung (dh d'Zielzuel) zielen, wat den Haaptausrüstung vun dësem Experiment ass. De Proufdurchfluss ass 28,6 LPM, an d'kohlefrei Vakuumpompel huet d'Charakteristike vun engem gerénge Geräisch an enger stabiler Leeschtung. Wann dës Optioun installéiert ass, kënnen d'Temperatur an d'Fiichtegkeet souwéi d'Wandgeschwindegkeet gemooss ginn an de Filter getest ginn.
Den Detektiounssystem benotzt Aerosoler, déi PAO-Partikelen als Stëbs benotzen, fir ze filteren. Mir benotzen d'Aerosolgeneratoren (Aerosolgeneratiounen) vum TDA-5B Modell, deen an den USA produzéiert gëtt. De Beräich vum Optriede läit tëscht 500 an 65000 cfm (1 cfm = 28,6 LPM), an d'Konzentratioun ass 100 μg / L, 6500 cfm; 10 μg / L, 6500 cfm.
1. 2 proppert Zëmmer
Fir d'Genauegkeet vum Experiment ze verbesseren, gouf de Laboratoire mat 10.000 Niveauen no dem US Federal Standard 209C entworf an dekoréiert. De Beschichtungsbuedem gëtt benotzt, deen sech duerch d'Virdeeler vum Terrazzo, Verschleißbeständegkeet, gutt Dichtung, Flexibilitéit a komplizéiert Konstruktioun auszeechent. D'Material ass Epoxylack an d'Mauer ass aus zesummegebauter Cleanroom-Verkleedung. De Raum ass mat 220V, 2×40W Reinigungslampen equipéiert an no den Ufuerderunge vun der Beliichtung an dem Feldausrüstung arrangéiert. De Cleanroom huet 4 Loftausläufe uewen a 4 Loftrücklaaföffnungen. D'Loftdusch ass fir eng einfach normal Touch-Steierung entworf. D'Loftduschzäit ass 0-100s, an d'Wandgeschwindegkeet vun all justierbarer Zirkulatiounsloftvolumendüs ass méi grouss oder gläich 20ms. Well d'Fläch vum Cleanroom <50m2 ass an d'Personal <5 Leit ass, ass e sécheren Ausgang fir de Cleanroom virgesinn. Den ausgewielten HEPA-Filter ass GB01×4, de Loftvolumen ass 1000m3/h, an d'Filtratiounseffizienz ass méi grouss wéi oder gläich 0,5μm an 99,995%.
1. 3 experimentell Proben
D'Modeller vum Glasfaserfilter sinn: 610 (L) × 610 (H) × 150 (B) mm, Baffle-Typ, 75 Falten, Gréisst 610 (L) × 610 (H) × 90 (B) Mm, mat 200 Falten, PTFE-Filtergréisst 480 (L) × 480 (H) × 70 (B) mm, ouni Baffle-Typ, mat 100 Falten.
2 Grondprinzipien
De Grondprinzip vun der Testbank ass, datt de Ventilator an d'Loft geblosen gëtt. Well den HEPA/UEPA och mat engem HEPA-Loftfilter ausgestatt ass, kann een dovun ausgoen, datt d'Loft zu propperer Loft ginn ass, ier en den getesteten HEPA/UEPA erreecht. Den Apparat emittéiert PAO-Partikelen an d'Pipeline, fir eng gewënscht Konzentratioun vu staubhaltege Gas ze bilden, a benotzt e Laserpartikelzieler fir d'Partikelkonzentratioun ze bestëmmen. Dat staubhaltegt Gas fléisst dann duerch den getesteten HEPA/UEPA, an d'Staubpartikelkonzentratioun an der Loft, déi vum HEPA/UEPA gefiltert gëtt, gëtt och mat engem Laserpartikelzieler gemooss, an d'Staubkonzentratioun vun der Loft virun an nom Filter gëtt verglach, wouduerch d'Leeschtung vum HEPA/UEPA-Filter bestëmmt gëtt. Ausserdeem sinn Proufnahmelächer jeeweileg virum an nom Filter ubruecht, an de Widderstand vun all Wandgeschwindegkeet gëtt hei mat engem Kippmikro-Drockmesser getest.
3 Filterwiderstandsleistungsvergläich
D'Resistenzcharakteristik vum HEPA ass eng vun de wichtegsten Charakteristike vum HEPA. Ënnert der Viraussetzung, d'Effizienz vun der Nofro vun de Leit ze erfëllen, hänkt d'Resistenzcharakteristik mat de Käschte vum Gebrauch zesummen, de Resistenz ass kleng, den Energieverbrauch ass kleng, an d'Käschte ginn gespuert. Dofir ass d'Resistenzleistung vum Filter zu enger Suerg ginn. Ee vun de wichtegen Indicateuren.
No den experimentellen Miessdaten gëtt d'Bezéiung tëscht der duerchschnëttlecher Wandgeschwindegkeet vun den zwou verschiddene Strukturfiltere vum Glasfaser- an dem PTFE-Filter an dem Filterdrockënnerscheed bestëmmt.D'Bezéiung gëtt an der Figur 2 gewisen:
Aus den experimentellen Donnéeën ass ze gesinn, datt mat der Zouhuele vun der Wandgeschwindegkeet de Widderstand vum Filter linear vun niddreg op héich eropgeet, an déi zwou riicht Linne vun den zwou Glasfaserfilteren am Groussen a Ganzen iwwereneestëmmen. Et ass einfach ze gesinn, datt wann d'Filterwandgeschwindegkeet 1 m/s ass, de Widderstand vum Glasfaserfilter ongeféier véiermol sou héich ass wéi dee vum PTFE-Filter.
Wann een d'Fläch vum Filter kennt, kann d'Bezéiung tëscht der Frontgeschwindegkeet an dem Filterdrockënnerscheed ofgeleet ginn:
Aus den experimentellen Donnéeën ass ze gesinn, datt mat der Zouhuele vun der Wandgeschwindegkeet de Widderstand vum Filter linear vun niddreg op héich eropgeet, an déi zwou riicht Linne vun den zwou Glasfaserfilteren am Groussen a Ganzen iwwereneestëmmen. Et ass einfach ze gesinn, datt wann d'Filterwandgeschwindegkeet 1 m/s ass, de Widderstand vum Glasfaserfilter ongeféier véiermol sou héich ass wéi dee vum PTFE-Filter.
Wann een d'Fläch vum Filter kennt, kann d'Bezéiung tëscht der Frontgeschwindegkeet an dem Filterdrockënnerscheed ofgeleet ginn:
Wéinst dem Ënnerscheed tëscht der Uewerflächengeschwindegkeet vun den zwou Zorte vu Filterfilter an dem Filterdrockënnerscheed vun den zwou Filterpabeieren ass de Widderstand vum Filter mat der Spezifikatioun vun 610 × 610 × 90 mm bei der selwechter Uewerflächengeschwindegkeet méi héich wéi de Spezifikatiounswidderstand vun 610 × 610 × 90 mm.
Et ass awer kloer, datt bei der selwechter Uewerflächengeschwindegkeet de Widderstand vum Glasfaserfilter méi héich ass wéi de Widderstand vum PTFE. Dëst weist, datt PTFE de Glasfaserfilter wat d'Widderstandsleistung ugeet, iwwerleeën ass. Fir d'Charakteristike vum Glasfaserfilter an dem PTFE-Widderstand besser ze verstoen, goufen weider Experimenter duerchgefouert. De Widderstand vun den zwou Filterpabeieren gouf direkt ënnersicht, wann d'Wandgeschwindegkeet vum Filter sech ännert. D'Experimenterresultater sinn hei ënnendrënner gewisen:
Dëst bestätegt weider déi fréier Conclusioun, datt de Widderstand vu Glasfaserfilterpabeier bei der selwechter Wandgeschwindegkeet méi héich ass wéi dee vu PTFE [6].
4 Filterleistungsvergläich
No den experimentellen Bedéngungen kann d'Filtratiounseffizienz vum Filter fir Partikelen mat enger Partikelgréisst vun 0,3 μm, 0,5 μm an 1,0 μm bei verschiddene Wandvitessen gemooss ginn, an déi folgend Tabelle gëtt kritt:
Offensichtlech ass d'Filtratiounseffizienz vun den zwéi Glasfaserfilter fir 1,0 μm Partikelen bei verschiddene Wandvitessen 100%, an d'Filtratiounseffizienz vun 0,3 μm an 0,5 μm Partikelen hëlt mat der Erhéijung vun der Wandvitesse of. Et ass ze gesinn, datt d'Filtratiounseffizienz vum Filter fir déi grouss Partikelen méi héich ass wéi déi vun de klenge Partikelen, an d'Filtratiounsleistung vum 610×610×150 mm Filter ass besser wéi dee vum Filter mat der Spezifikatioun 610×610×90 mm.
Mat der selwechter Method gëtt e Grafik kritt, deen d'Bezéiung tëscht der Filtratiounseffizienz vum 480×480×70 mm PTFE-Filter als Funktioun vun der Wandgeschwindegkeet weist:
Wann een d'Abb. 5 an d'Abb. 6 vergläicht, ass de Filtratiounseffekt vum 0,3 μm, 0,5 μm Partikelglasfilter besser, besonnesch fir den 0,3 μm Stëbskontrasteffekt. De Filtratiounseffekt vun den dräi Partikelen op 1 μm Partikelen war 100%.
Fir d'Filterleistung vum Glasfaserfilter an dem PTFE-Filtermaterial méi intuitiv ze vergläichen, goufen d'Filterleistungstester direkt op den zwou Filterpabeieren duerchgefouert, an déi folgend Tabelle gouf kritt:
Déi uewe genannte Grafik gëtt duerch d'Miessung vum Filtratiounseffekt vu PTFE- a Glasfaserfilterpabeier op 0,3 μm Partikelen bei verschiddene Wandvitessen kritt [7-8]. Et ass offensichtlech, datt d'Filtratiounseffizienz vu PTFE-Filterpabeier méi niddreg ass wéi déi vu Glasfaserfilterpabeier.
Wann een d'Resistenz- an d'Filtratiounseigenschaften vum Filtermaterial berécksiichtegt, ass et einfach ze gesinn, datt de PTFE-Filtermaterial méi gëeegent ass fir d'Fabrikatioun vu grousse oder sub-HEPA-Filteren, an de Glasfaser-Filtermaterial méi gëeegent ass fir d'Fabrikatioun vu HEPA- oder Ultra-HEPA-Filteren.
5 Conclusioun
D'Perspektiven fir verschidden Filterapplikatioune ginn ënnersicht andeems d'Resistenz- a Filtratiounseigenschaften vu PTFE-Filteren mat Glasfaserfilteren verglach ginn. Aus dem Experiment kënne mir d'Conclusioun zéien, datt d'Wandgeschwindegkeet e ganz wichtege Faktor ass, deen de Filtratiounseffekt vum HEPA-Loftfilter beaflosst. Wat méi héich d'Wandgeschwindegkeet ass, wat méi niddreg d'Filtratiounseffizienz ass, wat méi offensichtlech den Effekt op de PTFE-Filter ass, an am Allgemengen huet de PTFE-Filter e méi niddrege Filtratiounseffekt wéi de Glasfaserfilter, awer säi Resistenz ass méi niddreg wéi dee vum Glasfaserfilter. Dofir ass de PTFE-Filtermaterial méi gëeegent fir e groben oder sub-héich effiziente Filter ze maachen, an de Glasfaserfiltermaterial ass méi gëeegent fir d'Produktioun vun engem effizienten oder ultra-effiziente Filter. De Glasfaser-HEPA-Filter mat enger Spezifikatioun vu 610 × 610 × 150 mm ass méi niddreg wéi de 610 × 610 × 90 mm Glasfaser-HEPA-Filter, an d'Filtratiounsleistung ass besser wéi de 610 × 610 × 90 mm Glasfaser-HEPA-Filter. Am Moment ass de Präis vu purem PTFE-Filtermaterial méi héich wéi dee vu Glasfaser. Wéi och ëmmer, am Verglach mat Glasfaser huet PTFE eng besser Temperaturbeständegkeet, Korrosiounsbeständegkeet a Hydrolysebeständegkeet wéi Glasfaser. Dofir sollten verschidde Faktoren bei der Produktioun vu Filter berécksiichtegt ginn. Kombinéiert technesch Leeschtung a wirtschaftlech Leeschtung.
Referenzen:
[1]Liu Laihong, Wang Shihong. Entwécklung an Uwendung vu Loftfilteren [J]•Filtratioun an Trennung, 2000, 10(4): 8-10.
[2] CN Davis Loftfilter [M], iwwersat vum Huang Riguang. Peking: Atomic Energy Press, 1979.
[3] GB/T6165-1985 Leeschtungstestmethod fir héich effizient Loftfilter Transmittanz a Widderstand [M]. National Bureau of Standards, 1985.
[4] Xing Songnian. Detektiounsmethod a praktesch Uwendung vun engem héicheffiziente Loftfilter [J] • Bioprotektiv Epidemesch Präventiounsausrüstung, 2005, 26(1): 29-31.
[5] Hochrainer. Weider Entwécklunge vum Partikelzieler
Gréisst PCS-2000 Glasfaser [J]•Filter Journal of AerosolScience, 2000,31(1): 771-772.
[6] E. Weingartner, P. Haller, H. Burtscher etc. Pressure
DropAcrossFiberFilters[J]•Aerosol Science, 1996, 27(1): 639-640.
[7] Michael JM a Clyde Orr. Filtratiounsprinzipien a Praktiken [M].
New York: Marcel Dekker Inc., 1987•
[8] Zhang Guoquan. Aerosolmechanik – theoretesch Basis vun der Staubentfernung a -reinigung [M] • Peking: China Environmental Science Press, 1987.
Zäitpunkt vun der Verëffentlechung: 06.01.2019