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高效空气过滤器最易透过粒径下透过率测试方法

更新时间:2009-03-28

0 引言

随着人们对空气质量和产品质量要求的提高,空气过滤产业面临着前所未有的机遇和挑战。高效及超高效过滤器作为重要的空气净化设备,广泛应用于商业建筑、微电子、医疗净化、化工、航空航天、生物安全、食品加工等行业。透过率或效率,是高效过滤器的核心技术指标之一,研究表明,高效过滤器存在一个最易透过粒径(most penetrating particle size,MPPS)[1-2],准确得到该粒径下的过滤器透过率对于评价高效过滤器性能具有较大的实际意义。

“逆推”的起点虽然是当下的世界,但能“推”到哪里其实就是找到某一个历史上的节点,然后使这个节点再成为“顺述”的起点……“逆推”是从当下的生活世界出发,目的在强调“当下”对于历史叙述的意义以及地方人群的活动对形塑历史的重要性。[注]赵世瑜:《结构过程·礼仪标识·逆推顺述——中国历史人类学研究的三个概念》,《清华大学学报(哲学社会科学版)》2018年第1期;赵世瑜、李松、刘铁梁:《“礼俗互动与近现代中国社会变迁”三人谈》,《民俗研究》2016年第6期。

半枫荷的开发利用研究刚刚起步,开发利用的前景广阔,但困难很多,一方面是对半枫荷不同部位的功能性有效活性成分认识不足;其次是对有效成分作用机理机制认识不清,各种成分是单独起作用,还是交互起作用亦不清楚。因此半枫荷的研发利用还有很长的路要走。中医中药的研究与开发利用,更应打破陈规,鼓励多方探索,包容各种不同的观点和学派,求同存异,不拘一格开发利用中医药宝贵资源[29-32],为人类的健康事业做出贡献。

目前,高效过滤器性能测试方法主要有钠焰法、油雾法和计数法[3]。其中,钠焰法和油雾法的试验尘源为单分散气溶胶,并规定气溶胶源发生的气溶胶粒径在0.3~0.5 μm之间。而近来的研究表明高效过滤器的最易透过粒径并不一定是0.3 μm[2],因此在0.3~0.5 μm粒径下测得的效率并不能代表其在最易透过粒径下的效率,不能准确反映高效过滤器的性能。若气溶胶源发生的气溶胶粒径与目标粒径存在偏差,则会直接影响效率测试结果。实测表明,钠焰法和油雾法系统稳定性和重复性较差,同时存在使用烦琐、操作不便、检测时间长等问题[4-5]。计数法虽然可以得到某粒径下的效率,但为了保证高效过滤器下游气溶胶浓度测试的可靠性,需要使用浓度较高的气溶胶源,因此需使用稀释器对上游浓度进行稀释,以保证气溶胶浓度不会超过粒子计数器的最大饱和浓度。在这种情况下,稀释比的准确性对效率测试的准确性会产生直接的影响。另外,目前高效过滤器性能测试主要为离线测试,即在实验室使用标准方法统一完成性能测试后投入各行业使用,对于使用过程中的性能变化则无法得知,存在过滤净化不达标的隐患。

本文介绍一种高效过滤器透过率测试方法,该方法通过在待测高效过滤器前设置一级同类高效过滤器,既可以使测试气溶胶的粒径接近最易透过粒径,又可以将气溶胶浓度降低至直接测试的水平,从而准确测得最易透过粒径下的透过率,以下简称预过滤-计数法。

刘炜、周德明(2015)在《从被颠覆到颠覆者:未来十年图书馆技术应用趋势前瞻》一文中提出,图书馆作为人类个体的体外大脑,克服人类个体生命的限制,延续每一代人获得的知识和经验,实现着其远大的理想:“All information for all people at all time”;它是一定社会职能的制度设计,与其中的知识内容有关,而与这些知识的载体无关[1]。不论是古代的藏书楼、近代的以纸本文献为代表的实体图书馆,还是近年来蓬勃发展的数字图书馆,都是图书馆这种制度设计在不同阶段的某种表现形式,即一种收集、保藏、运用知识的制度设计。

1 预过滤-计数法简介

高效过滤器预过滤-计数法原理为:在待测高效过滤器前加置过滤装置进行预过滤,在待测高效过滤器上下游使用凝结核粒子计数器(CNC)进行总数浓度测试,通过计算得到待测高效过滤器最易透过粒径下的透过率。该方法的优势为:1) 在未进行粒径扫谱的情况下,可得到最易透过粒径下高效过滤器的效率;2) 可使用多分散气溶胶源,降低了对气溶胶源的要求;3) 可直接使用高浓度气溶胶源,有效降低了稀释源浓度带来的误差,同时也简化了测量装置;4) CNC装置尺寸小、方便携带、方便进行现场测量。

2 实验装置

为验证预过滤-计数法的可行性和准确性,本文参考国内外标准提出了另外2种高效过滤器性能测试方法进行比较。方法1为高效过滤器性能测试标准方法,该方法采用计数扫描法,使用扫描淌度粒度仪SMPS(scanning mobility particle sizer)进行0.01~0.70 μm粒径范围内的气溶胶浓度测量,得到高效过滤器在不同粒径下的透过率[6-9]。方法2为总计数法,即不对气溶胶源进行预过滤,直接使用CNC测试待测高效过滤器的透过率,其目的为确定预过滤-计数法能否得到最易透过粒径下的效率。

2.1 标准方法

  

图1 标准方法测试装置示意图

参考国外标准[7-10],标准方法的测试装置见图1,管路内径为50 mm。气溶胶发生器(PLG-2010)发生DEHS(癸二酸二辛酯)气溶胶,气溶胶与洁净气体混合稀释均匀后进入测试管路,系统流体由采样泵(DB120)输送,质量流量计(D07-9M)测试管路流量,流量为90 L/min。实验使用SMPS进行气溶胶粒径和浓度测试,可以得到0.01~0.70 μm粒径范围内的气溶胶浓度。实验时从待测高效过滤器上下游共取样7次,第i次的气溶胶浓度记为ni,参照英国标准EN 779[6],某粒径下气溶胶粒子的透过率P

 

(1)

式中 i取2,4,6。

2.2 总计数法

  

图2 总计数法装置示意图

本文选用的待测高效过滤器为防尘滤棉(型号7580P100),该滤棉为过滤式呼吸器,通过去除灰尘、雾、烟、纤维及其他颗粒提供呼吸保护。实验时在一批次产品中随机抽取8个防尘滤棉作为待测高效过滤器进行测试。

 

(2)

提出了高效过滤器最易透过粒径下透过率预过滤-计数测量方法,使用该方法进行了高效过滤器透过率测量,与标准方法及总计数法测试结果的比较显示,预过滤-计数法可准确获得过滤器最易透过粒径下的气溶胶透过率。该方法对于改进国标测量方法具有一定意义。需要说明的是,本文仅使用了一种高效过滤器(防尘滤棉)进行研究,新方法是否具有普遍适用性需要进一步研究。

2.3 预过滤-计数法

预过滤-计数法建立在总计数法的基础上,装置示意图见图3。该方法在待测高效过滤器前加置过滤装置进行预过滤,使用CNC于待测高效过滤器上下游进行总浓度测试,由式(2)计算待测高效过滤器透过率P

  

图3 预过滤-计数法装置示意图

3 测试内容

为减小系统误差,进行了上下游一致性测量。步骤如下:1) 在流量为90 L/min条件下,测试管路中不放置待测高效过滤器时的透过率P;2) 确定实验条件后,在90 L/min流量下,分别使用标准方法、总计数法和预过滤-计数法对待测高效过滤器进行透过率测试。

总计数法装置示意图见图2,测试系统由气溶胶发生器、待测高效过滤器、流量计、采样泵和凝结核粒子计数器CNC组成。系统流体由采样泵输送,质量流量计显示管路流量,气溶胶发生器(DEHS或蚊香)发生的气溶胶直接进入测试管路,使用CNC测试待测高效过滤器上下游浓度,通过计算得到高效过滤器总透过率Pz

4 结果与讨论

4.1 管路上下游一致性

俄罗斯在主观要件上囊括意思表示不自由的全部情形——欺诈、胁迫、乘人之危和意思表示不一致的某些情形(如通谋虚伪表示、误解),强调婚姻意思能力的持续性。俄罗斯将严重精神疾病作为能力欠缺的事由,属于主观条件。但不存在精神病人被宣告为限制行为能力人的情形,只存在被宣告为无行为能力人的情形。我国把严重精神疾病、性病、艾滋病都作为禁止结婚的客观条件,而俄罗斯则把隐瞒这些疾病作为主观条件,属于明确列举的“欺诈”。

管路上下游一致性测试结果如图4所示。由图4可以看出,在流量为90 L/min、测试管路中不放置待测高效过滤器的情况下,上下游一致性很好。因此,由取样管导致的气溶胶浓度损失差异可以忽略。

  

图4 上下游一致性测试结果

4.2 气溶胶源粒径及浓度

☆ 吴艳敏,女,1979年6月生,硕士,助理研究员

2、基于当下开始普及流行的 HTML5,Web App可以实现很多原本Native App才可以实现的功能,比如 Canvas、本地离线存储等;

  

图5 气溶胶预过滤前后粒径及浓度

4.3 标准方法测量结果

使用标准方法对8个待测过滤器透过率进行了测试。图6显示了粒径和透过率的关系。由图6可见,在0.01~0.70 μm粒径范围,待测高效过滤器透过率均呈先增加后降低趋势,存在最易透过粒径,测得的最易透过粒径及该粒径下的透过率见表1,最易透过粒径为(0.240±0.034) μm,过滤器在最易透过粒径下的透过率不高于0.10%。

  

图6 过滤器粒径和透过率关系

 

表1 待测高效过滤器最易透过粒径及对应的透过率(标准方法)

  

待测高效过滤器1#2#3#4#5#6#7#8#最易透过粒径/μm0.200.270.200.270.200.200.270.20P/%0.1000.0220.0380.0420.0530.0580.0400.094

4.4 预过滤-计数法和总计数法测量结果

表3显示了预过滤-计数法和总计数法透过率测量结果与标准方法测量结果的偏差。由表3可见:预过滤-计数法和标准方法在最易透过粒径下的透过率偏差不高于7.0%,透过率结果吻合较好,说明预过滤-计数法能准确测量高效过滤器最易透过粒径下的透过率;而总计数法和标准方法在最易透过粒径下的透过率结果偏差高达39%~61%,无法得到最易透过粒径下的透过率。

4.5 透过率结果比较

表2显示了用预过滤-计数法和总计数法对8个待测过滤器透过率进行测量得到的结果。由表2可见,用预过滤-计数法测得的透过率明显高于总计数法。结合图5可知,经过预过滤单元后的气溶胶的粒径为最易透过粒径,该粒径下的透过率明显增大。预过滤-计数法对于评价高效过滤器性能更具有实际意义。

 

表2 预过滤-计数法和总计数法测量高效过滤器透过率结果比较 %

  

P1#2#3#4#5#6#7#8#总计数法0.0450.0140.0220.0220.0200.0230.0200.054预过滤-计数法0.1000.0230.0400.0420.0500.0590.0430.090

 

表3 预过滤-计数法和总计数法透过率测量结果与相对标准方法测量结果的偏差 %

  

过滤器编号预过滤-计数法偏差总计数法偏差1#2.0552#4.3393#5.0454#0.0485#6.0606#1.7617#7.0548#4.240

5 结语

式中 C2为待测过滤器单元下游气溶胶浓度;C1为待测过滤器单元上游气溶胶浓度。

参考文献

[1] WEPFER R. Characterisation of HEPA and ULPA filter by proposed new European testing methods[J]. Filtration and Separation, 1995,32(6): 545-550

[2] LIFSHUTZ N, PIERCE M. A general correlation of MPPS penetration as a function of face velocity with the model 8140 using the certitest 8160[J]. Acta Palaeontologica Polonica,1997, 46(3):367-376

[3] 中国建筑科学研究院,清华大学核能与新能源技术研究院,中国人民解放军防化研究院,等.高效空气过滤器性能试验方法 效率和阻力:GB 6165—2008[S]. 北京:中国标准出版社,2009

[4] 来苏,邹钺, 邹志军. 高效过滤器性能试验方法与标准浅析[J]. 洁净与空调技术, 2007(4): 25-28

[5] 李永祥. 高效滤纸测试方法的研究[J]. 工程建设与设计, 2006(增刊1):105-106

[6] The British Standards Institution. Particulate air filters for general ventilation determination of the filtration performance:EN 779:2002[S]. London: The British Standards Institution,2003

[7] The British Standards Institution. High efficiency air filters(HEPA and ULPA)—part 1:classification,performance testing,marking:EN 1822-1[S]. London: The British Standards Institution,1998

[8] The British Standards Institution. High efficiency air filters(HEPA and ULPA)—part 2: aerosol production,measuring equipment,particle counting statistics EN 1822-2[S]. London: The British Standards Institution,1998

[9] The British Standards Institution. Standard test methods for air cleaning performance of a high-efficiency particulate air-filter system: ASTM F 1471-93[S]. London: The British Standards Institution,1993

 
吴艳敏,刘龙波,张志弘,唐寒冰
《暖通空调》 2018年第05期
《暖通空调》2018年第05期文献

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