影響高效過濾纖維濾紙效率的因素有哪些？

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，特別是在無菌生產(chǎn)環(huán)境中。

一般高效過濾器采用纖維濾紙作為過濾材料，本文主要討論影響纖維濾紙效率的因素，了解哪些因素會(huì)影響高效過濾器的過濾效率。

影響纖維濾紙效率的因素很多，包括粒徑、纖維厚度、過濾速度和填充率，以及溫度、濕度、壓力、粉塵容量等。

1.影響性質(zhì)的影響。

在過濾多分散相顆粒時(shí)，理論分析和測量結(jié)果都顯示，隨著顆粒直徑由小變大，總過濾效率的變化趨勢是先減后增。原因是各種捕集機(jī)制對(duì)不同粒徑粒子的影響不同。小顆粒因擴(kuò)散而沉積，大顆粒在攔截和慣性的作用下被捕獲。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提高，導(dǎo)致小粒徑范圍內(nèi)的總捕獲效率減弱。大粒徑范圍內(nèi)的粒子效率較強(qiáng)，使得與粒徑相關(guān)的效率曲線有一個(gè)較低點(diǎn)，即在變化過程中有一個(gè)較低效率值，相應(yīng)的粒徑是最容易穿透的粒徑。這種粒徑不是固定值，影響其尺寸的因素很多，纖維不同。不同的過濾速度會(huì)導(dǎo)致其值的變化，溫度也會(huì)在一定程度上突變最容易穿透的粒徑。即使顆粒尺寸相同，不同相態(tài)的顆粒對(duì)過濾效率也有不同的影響。用固態(tài)顆粒測量可以使過濾器高效。

2.纖維厚度的影響。

當(dāng)其他參數(shù)不變，只有纖維直徑變化時(shí)，過濾效率隨纖維直徑的增加而降低。這是因?yàn)殡S著纖維直徑的增加，攔截效應(yīng)的攔截系數(shù)相應(yīng)降低，導(dǎo)致兩種相關(guān)機(jī)制的捕獲效率下降，導(dǎo)致總過濾效率下降。這就是為什么高效濾紙中的纖維比中效濾紙細(xì)得多的原因。纖維越細(xì)，阻力越高。此外，隨著纖維直徑的增加，攔截系數(shù)降低，慣性效應(yīng)減弱，最容易通過粒徑逐漸增大，效率曲線的極值點(diǎn)向右移動(dòng)。

3.過濾速度的影響。

當(dāng)過濾速度增加時(shí)，擴(kuò)散效率，慣性效率提高，攔截效率提高，因此總效率先降低后增加。較大穿透粒徑逐漸減小，效率曲線的極值點(diǎn)向左移動(dòng)。同時(shí)，隨著過濾速度的降低，濾紙的過濾效率顯著提高，基本關(guān)系是過濾速度的兩倍，過濾效率幾乎增加了一個(gè)數(shù)量級(jí)。這是因?yàn)檫^濾速度的降低相應(yīng)地延長了顆粒通過濾紙的時(shí)間，從而增加了顆粒被捕獲的概率，因此效率顯著提高。當(dāng)濾紙采用國家標(biāo)準(zhǔn)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濾速低100倍，這就解釋了為什么同級(jí)濾紙?jiān)趪鴥?nèi)外測試時(shí)效率差異很大。

4.纖維填充率的影響。

纖維填充率的提高增加了纖維層的密度、慣性效率和攔截效率。雖然擴(kuò)散效率因流速的提高而降低，但綜合效率仍在提高。但需要注意的是，在這個(gè)過程中，阻力的增加比總效率快得多，所以提高濾紙的效率并不是提高纖維填充率的好方法。

5.氣流溫度的影響。

氣流溫度的升高會(huì)提高顆粒的擴(kuò)散系數(shù)，從而提高亞微米顆粒的擴(kuò)散效率。但溫度升高后，氣體粘度增大，降低了依賴重力和慣性效應(yīng)的大顆粒的沉積效率，提高了過濾阻力。這種效率變化會(huì)增加最容易穿透的粒徑，從而使效率曲線的極值點(diǎn)向右移動(dòng)，可能會(huì)改變曲線的形狀。

6.氣流濕度的影響。

隨著氣流濕度的增加，小顆粒的穿透能力，降低了效率。原因是濕空氣消失了靜電效應(yīng)，布朗運(yùn)動(dòng)減弱了，顆粒很容易被后來的氣流帶穿透。然而，濕度下，纖維表面會(huì)形成液膜，顆粒與纖維的接觸面積會(huì)增加，導(dǎo)致范德瓦耳斯力增加，反彈減少，大顆粒效率會(huì)提高。有研究認(rèn)為，對(duì)于不吸濕粒子，高濕度時(shí)效率會(huì)明顯提高。當(dāng)然，如果濕度過高，濾料表面出現(xiàn)液滴，效率會(huì)明顯降低。

7.氣流壓力的影響。

氣流壓力的降低會(huì)降低氣體密度，增加空氣分子的自由程，從而增加滑動(dòng)校正系數(shù)、擴(kuò)散系數(shù)和慣性參數(shù)，從而增加擴(kuò)散效率和慣性效率，對(duì)攔截效率影響不大。