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1、2023/3/2712023年中国制冷展 空气净化技术论坛上海123453MPPS法计数法油雾法中国GB/T 6165钠焰法DOP法美国MIL-282欧洲EN 1822中国GB/T 6165英国BS-3928中国GB/T 6165用压缩空气喷雾形成DOP或DEHS气溶胶发生器发生DEHS、DOP或NaCl等用压缩空气雾化,同时加热、冷凝质量浓度(20.1)%NaCl水溶液喷雾、干燥蒸发、冷凝气溶胶发生方法多分散粒径0.08-1m多分散计数中值直径0.1m-0.3m多分散质量平均直径0.28m-0.34m多分散质量中值直径0.6m多分散质量中值直径约0.5m单分散直径0.3m10%气溶胶状态及大
2、小109-1012粒/m3108-1011粒/s1000 mg/m33-5mg/m32-8mg/m3100 mg/m3气溶胶初始浓度激光粒子计数器或凝结核计数器光学粒子计数器油雾仪或浊度计检测火焰光度法光散射浊度计检测浓度检测方法采用DEHS无毒采用DEHS、NaCl无毒有疑问无毒有疑问对人体毒性-对某些滤材会造成效率下降或强度降低电子工业中某些工艺对Na非常敏感不过量时无影响对滤材、工艺的影响 PTFE高效滤材及HEPA/ULPA 高效过滤器标准效率性能的试验方法4 低浓度实验时间长 小粒径(基本小于1m)时空波动性容尘过程不稳定 低浓度实验时间长 小粒径(基本小于1m)时空波动性容尘过程不
3、稳定初阻力初始效率容尘发生DEHS气溶胶采集上下游粒子数发生ASHRAE人工尘测定计数、计重效率和阻力消静电异丙醇浸泡消静电初阻力初始效率消静电异丙醇熏蒸消静电容尘发生A2人工尘测定初始计重效率、阻力与积尘量的关系现有高效过滤器评价标准体系中,高效过滤器的容尘性能试验方法尚不明确与成熟EN779-2012一般通风用过滤器-过滤性能测定ISO 16890-2016一般通风用空气过滤器分别发生KCl和DEHS气溶胶采集上下游粒子数EN 779与ISO 16890提出的动态性能评价方法受到广泛认可,但不适用于高效过滤器BS EN1822-2019 高效空气过滤器ISO 29463-2011 高效空气
4、过滤器及滤材GB/T 6165-2021 高效空气过滤器性能试验方法效率和阻力T/CRAA 430432-2017 空气过滤器GB/T 13554-2020高效空气过滤器附录固体KCl/NaCl 粉尘计数中值直径75nm125nm质量浓度(1020)mg/m3仅关注初始性能未关注容尘性能5容尘阻力理论 效率/阻力两部分1:动态过滤中滤料的效率和阻力可分为两部分,一部分来自原始纤维层,另一部分来自新形成的粉尘“纤维”。阻力增长三阶段2:高效过滤器在容尘过程中的阻力增长分三个阶段:深层过滤阶段、过渡段和粉尘层过滤阶段(表面过滤阶段)。枝状纤维的形成阻力增长的三阶段6 低浓度实验时间长 小粒径(基本
5、小于1m)时空波动性容尘过程不稳定经G3+F7过滤器过滤后的环境气溶胶粒径分布特性(600CMH)大气尘经粗中效过滤后颗粒物特性 小粒径 低浓度 时空波动性容尘过程不稳定 低浓度实验时间长 小粒径(基本小于1m)时空波动性容尘过程不稳定实验装置性能需求 小粒径、高浓度 发尘浓度持续性、均匀性 风量与阻力测量准确性、稳定性缩短实验时长02绝大多数粒径1m容尘持续时间长2023/3/2727 低浓度实验时间长 小粒径(基本小于1m)时空波动性容尘过程不稳定 低浓度实验时间长 小粒径(基本小于1m)时空波动性容尘过程不稳定常见气溶胶与人工尘初定尘源范围 固态气溶胶 KCl NaCl PSL 等 人工
6、尘 ISO A1-A4亚利桑那道路尘 ASHRAE尘 等 液态气溶胶 DEHS 等质量百分数化学成分68-76SiO210-15Al2O32-5Fe2O32-4Na2O2-5CaO1-2MgO0.5-1TiO22-5K2O A2尘组分 ASHRAE尘组分72%A2尘23%炭黑5%棉绒 气溶胶 KCl 人工尘 A2尘 1250目CaCO3 SiO2AR(分析纯)亚微米SiO2 Al2O3AR(分析纯)0.05CR Al2O3 气相法白炭黑028 低浓度实验时间长 小粒径(基本小于1m)时空波动性容尘过程不稳定 低浓度实验时间长 小粒径(基本小于1m)时空波动性容尘过程不稳定KCl气溶胶发生装置人
7、工尘发生装置发生浓度及粒径分布测量装置洁净压缩空气气源00.5MPa进气压力范围 喂尘器 旋风分离器串联于喂尘器后端,用于去除人工尘中较大粒径颗粒激光散射测量原理5L/min采样流量0.210m粒径测量范围 Palas Promo 2000气溶胶粒径谱仪029 低浓度实验时间长 小粒径(基本小于1m)时空波动性容尘过程不稳定饱和KCl溶液(20)溶液状态600m3/h实验风量100加热温度0210 低浓度实验时间长 小粒径(基本小于1m)时空波动性容尘过程不稳定气相法白炭黑实验尘源600m3/h实验风量不使用旋风分离器时:进气压力与喂尘速率几乎不影响受试尘的质量分布特性使用旋风分离器时:受试尘
8、的质量中值直径显著降低2.13m质量中值直径0.5MPa进气压力在实验设备调节范围内,适当提高进气压力与喂尘速率,能够提高旋风分离器的性能表现,得到整体粒径分布更小的粒子0211 低浓度实验时间长 小粒径(基本小于1m)时空波动性容尘过程不稳定600m3/h实验风量0.5MPa进气压力旋风分离器使各粒径档粒子浓度不同程度降低人工尘发尘浓度远高于KCl气溶胶0212 低浓度实验时间长 小粒径(基本小于1m)时空波动性容尘过程不稳定 低浓度实验时间长 小粒径(基本小于1m)时空波动性容尘过程不稳定气相法白炭黑名称SiO2化学式60.08分子量白色末状外观20平均粒径,nm15030比表面积,m2/
9、g0.06体积密度,g/cm3亲油表面性质99.5干基含量,%气相法生产工艺等离子表面处理表面处理质量中值直径显著降低气相法白炭黑物性参数实验用人工尘选定:A2尘、气相法白炭黑022023/3/27313 低浓度实验时间长 小粒径(基本小于1m)时空波动性容尘过程不稳定 低浓度实验时间长 小粒径(基本小于1m)时空波动性容尘过程不稳定型式额定面风速(m/s)尺寸规格(mm)滤料材质等级编号用途无隔板板式0.4549249270玻璃纤维H131气溶胶容尘实验61061070玻璃纤维H132人工尘容尘实验61061050ePTFEH玻璃纤维U154=?修正单次容尘量,g?单次
10、发尘量,g?单次灰斗增重,g受试过滤器增重,g=?,总发尘质量,g=?,总灰斗增重,g总发尘质量过滤器容尘分离器灰斗增重扫灰量损失量气溶胶容尘实验受试过滤器样品选择实验方法人工尘容尘实验容尘量修正方式0314 低浓度实验时间长 小粒径(基本小于1m)时空波动性容尘过程不稳定迎风面表面(放大1000倍)中间层(放大600倍)常规气溶胶发生器发生KCl气溶胶的方法不适用于高效过滤器容尘性能试验阻力增长曲线容尘终止时不同滤料层的扫描电镜照片发尘夜间停止发尘发尘动作13.5h10.3h8.3h时长1.85Pa/h1.33Pa/h阻力增速21.8h发尘时间长163Pa195Pa阻力增长慢28.5g容尘质
11、量低0315旋风分离器面风速(m/s)实验风量(m3/h)尘源受试过滤器参数实验编号不使用0.49600A2尘尺寸:61061070mm等级:H13滤材:玻璃纤维型式:无隔板板式额定面风速:0.45m/s1使用A2尘2不使用气相法白炭黑3使用气相法白炭黑4未呈现典型的深层过滤与表面过滤两阶段实验设计阻力增长曲线03实验1:A2实验2:A2+分离器k2:阻力增长曲线中两点间连线的斜率16容尘初期迅速形成粉尘层,进入表面过滤阶段更多较小粒子在迎风面表面被堵塞前分散沉积于滤料内部A2A2+分离器0317 低浓度实验时间长 小粒径(基本小于1m)时空波动性容尘过程不稳定气相法白炭黑容尘量显著减少气相法
12、白炭黑整体粒径更小,达到相同终阻力时,容尘量大大减少(实验3:71.7g,实验4:49.7g)不使用分离器阻力线性增长容尘初期即进入表面过滤阶段使用分离器阻力增长存在典型的深层、表面过滤阶段阻力增速先快速增长随后很快达到稳定k2总体高于前3组实验03实验3:气相法白炭黑;实验4:气相法白炭黑+分离器18气相法白炭黑气相法白炭黑+分离器表面团聚、堵塞,快速进入表面过滤阶段。中间层几乎不存在颗粒物沉积颗粒物较为均匀的附着在滤料纤维表面。在滤料深层也能够观察到更多的细小颗粒物沉积032023/3/274194321实验编号气相法白炭黑+分离器气相法白炭黑A2+分离器A2发尘方式
13、过滤器初阻力(Pa)358358360380过滤器终阻力(Pa)49.771.7230.3610.8过滤器容尘量(g)0.87.617.5208.4扫灰质量(g)96.893.81632.5832.6发尘量(g)45.2-1300.4-分离器收集总质量(g)1.114.584.313.4扫灰损失量(参考用)(g)2.5355实验时长(h)注:扫灰损失量=发尘量-过滤器容尘量-分离器收集总质量-扫灰质量 容尘量少 几乎不存在管道落灰 扫灰损失量小 实验时长短气相法白炭黑+旋风分离器的发尘方法适合用于高效过滤器容尘性能试验032054实验编号702018020发尘浓度(mg/m3)127110过滤
14、器初阻力(Pa)379358过滤器终阻力(Pa)47.649.7过滤器容尘量(g)0.20.8扫灰质量(g)7996.8发尘量(g)31.145.2分离器收集总质量(g)0.11.1扫灰损失量(参考用)(g)3.5h2.5h实验时长发尘浓度的不同及其在一定区间内的波动未对过滤器样品的容尘过程产生显著影响低发尘浓度所需的发尘量更低,旋风分离器的收集质量也更低。原因:适当增大发尘浓度提高了旋风分离器的性能表现在浓度范围内,可以适当增大发尘浓度至(18020)mg/m3,以缩短实验时长0321采用与高效过滤器额定工况较为接近的600CMH即可满足实验基本要求0-20g容尘量范围内:三组实验的P/v-
15、m曲线吻合度较高随容尘量的增加,三组曲线增长情况有所不同。原因:HEPA个体差异、结构阻力差异0322 低浓度实验时间长 小粒径(基本小于1m)时空波动性容尘过程不稳定相对湿度的影响对高效过滤器初阻力无影响1质量滤料吸湿增重(影响很小2)对负荷尘阻力质量1陈相玮.高效过滤材料容尘性能影响因素分析D.同济大学,2015.2刘鸿洋.高效过滤材料容尘性能及其测试方法研究D.同济大学,2016.低浓度实验时间长 小粒径(基本小于1m)时空波动性容尘过程不稳定已容尘滤料烘干实验(90,2h)变化率(%)质量差值(mg)烘干后质量(mg)初始质量(mg)样品0.190.4208.6209.010.140.
16、3206.7207.020.150.6407.9408.530.224.41953.81958.240.2315.56688.76704.25 低浓度实验时间长 小粒径(基本小于1m)时空波动性容尘过程不稳定已容尘过滤器的质量、阻力测量已容尘过滤器在60%90%的环境中静置一周,质量与阻力未出现明显变化150W红外反射灯喂尘实验气相法白炭黑的吸湿性很弱,烘干损失质量基本为滤料吸湿量相对湿度对容尘过程的影响很小0323 低浓度实验时间长 小粒径(基本小于1m)时空波动性容尘过程不稳定 低浓度实验时间长 小粒径(基本小于1m)时空波动性容尘过程不稳定常规环境参数对高效过滤器容尘实验的影响十分有限
17、温度不影响已容尘过滤器的阻力、质量 相对湿度略微影响过滤器质量(滤料吸湿)不影响容尘过程不会导致已容尘过滤器的阻力变化推荐高效过滤器容尘实验环境参数:(235),75%RH常规环境中进行的容尘实验,阻力增长趋势未出现异常 容尘实验环境参数记录0324032023/3/27525 低浓度实验时间长 小粒径(基本小于1m)时空波动性容尘过程不稳定方法总结气相法白炭黑+旋风分离器的发尘方法能够使高效过滤器在较小的容尘量下获得较快的阻力增长速度,使高效过滤器容尘性能试验能够在可接受的时间内完成,也可以区分出不同高效过滤器的容尘性能差异。试验方法可操作性良好,试验条件要求低、成本低廉,可以满足基本的高效
18、过滤器容尘性能试验要求。发尘浓度可根据需要设定,推荐提高至(18020)mg/m3试验风量可根据额定风量或实际使用情况进行设定。推荐不低于600m3/h环境参数推荐温度(235),相对湿度75%0326厂家初阻力600CMH(Pa)滤料面积(m2)褶密(ppi)/褶高(mm)滤材尺寸(mm)编号A1108.967/48玻纤61061070G1-H13-AA7316.807/90玻纤610610110G2-H13-AB7516.807/90玻纤610610117G3-H13-BA1598.967/48玻纤61061070G4-U15-AA9016.807/90玻纤610610110G5-U15-
19、AB8616.807/90玻纤610610117G6-U15-BA607.478/35PTFE61061050P1-H13-AA4211.748/55PTFE61061070P2-H13-AB399.608/45PTFE61061069P3-H13-BA6711.748/55PTFE61061070P4-U15-AB639.608/45PTFE61061069P5-U15-BA8411.748/55PTFE61061070P6-U16-AB729.608/45PTFE61061069P7-U16-B容尘性能评价样品参数0427固定终阻力:终阻力值的设定对同种滤材产品间的容尘性能对比结果影响不大
20、N倍初阻力:同一系列的玻纤产品容尘量均高于PTFE产品两种终阻力的设定方式各有特点,在实验评价过程中应根据实际使用情况进行选择容尘量(g)样品样品3倍初阻力2倍初阻力300Pa终阻力200Pa终阻力45.125.439.921.6G1-H13-A164.187.3244.7144.7G2-H13-A97.955.7139.983.8G3-H13-B46.723.220.76.8G4-U15-A160.084.4185.2101.8G5-U15-A155.084.1189.8107.2G6-U15-B17.810.230.120.1P1-H13-A48.927.8115.278.5P2-H13-
21、A34.421.177.254.8P3-H13-B49.428.678.449.1P4-U15-A44.827.073.747.7P5-U15-B57.432.671.542.2P6-U16-A55.633.280.450.9P7-U16-B评价结果0428高效过滤器容尘性能评价结果汇总29905545G-A/BP-AP-B结构参数褶高(mm)7375908642396763初阻力(Pa)滤料性质滤料性质决定过滤器性质结构参数与初阻力滤料物理性质与过滤器结构阻力限制了褶高和褶密的增加两厂家产品初始性能接近滤料材质PTFE高效过滤器阻力增长更快,容尘量低于玻纤过滤器过滤等级高效过滤器的容尘性能与
22、过滤效率成负相关性78G-A/BP-A/B结构参数褶密(ppi)244.7189.8185.2139.9115.280.478.477.273.771.5容尘量(g)玻纤PTFE115.278.471.5P2-H13-AP4-U15-AP6-U16-A容尘量(g)0430试验方法阻力增长模式容尘性能评价 人工尘粒径对过滤器的阻力增长模式有重要影响:高效过滤器的容尘性能可以通过本容尘性能试验方法进行评价,不同产品的容尘性能差异可以进行横向比较,评价结果与一般通风用空气过滤器具有相同的规律。粒径足够小的颗粒物滤料内部沉积深层过滤阶段较大颗粒物表面沉积表面过滤阶段粒径过大颗粒物滤料表面很快形成粉尘层,在容尘开始时即进入表面过滤阶段600m3/h试验风量(18020)mg/m3发尘浓度(235)环境温度75%环境相对湿度推荐参数:052023/3/276