過濾材料的性能評價

過濾材料的（de）性能主要通過（guò）過濾器的（de）形式來進行評價，纖維過濾器主要采用過濾效率、過濾阻力和容塵量這三個指標來評價（jià）其性能（néng）。不同空氣（qì）過濾器的標（biāo）準（zhǔn）均圍繞這三個參數進（jìn）行評價分級，但是不同國家、不同組織、協會根據本國國情采用的測試氣溶膠和發塵塵源不同，其對應的測試方（fāng）法和過濾器性（xìng）能評價體（tǐ）係也有所不同。下表對中國（guó）標準GB/T 14295-2008、歐洲標準EN 779-2011、美國標準（zhǔn）ANSI/ASHRAE 52.2-1999所采用的測試方法、塵源、效（xiào）率評級方法（fǎ）進行了比較。

一、過濾效率
空氣過濾器的過濾效（xiào）率是被（bèi）捕捉（zhuō）的（de）粉塵量與原空氣含塵量（liàng）之比，通常可以簡單的由計（jì）算（suàn）得出：過濾效率=過濾（lǜ）器捕（bǔ）集粉塵量/上遊空氣含塵量
過濾效（xiào）率是根據可穿透粒子的大小（xiǎo）及過濾微塵的數量來區分的。國內對於一般通風過濾器的（de）效率測試，過去一般僅要求測試過濾器的初始效率，但（dàn）由於過濾器在容塵（chén）後效率會（huì）發生變化，EN779要求（qiú）效率測試需要進行發塵，以不同容塵階段的平均效率對過濾器進行分級。中（zhōng）國GB/T 14295-2008采用大於或等於（yú）0.5um或2um微粒的初（chū）始效率將過濾器劃分為不同的等級，該效（xiào）率評級方法簡潔單一，而且沒有考慮容塵對過濾效率的影響（xiǎng）。歐洲標準（zhǔn）EN779-2011則依據過濾器在容塵階段（duàn）對0.4um微粒的平均效率（lǜ）將過（guò）濾器劃（huá）分為不同的等級。兩者的主要評價思想明顯不同（tóng），即中國GB/T 14295-2008標準測量的是清（qīng）潔過濾器的分組效率，而（ér）歐洲標準關注的是過濾器整個生命周期的平均（jun1）計徑（0.4um）效率。美國標準則（zé）要求測量不（bú）同粒徑檔在初始狀態和發塵階段的效率，取其小值來評級。實驗發現（xiàn），過濾器效率（假設不考慮（lǜ）靜電（diàn）作用）基本隨著單位麵積容塵量的（de）增加而增加，因此（cǐ）如（rú）果不考慮（lǜ）靜電（diàn）作用，美（měi）國標準也隻是關注過濾器的初始狀（zhuàng）態下的計（jì）徑分級（jí）效率。與中國標準GB/T 14295-2008相比，美國標準的評級方法是把過濾器對三個粒徑檔的粒子效率綜合（hé）考慮來對產（chǎn）品（pǐn）進行評級，該方法綜合（hé）考慮（lǜ）了過濾（lǜ）器對（duì）不同粒徑的過濾效率，值得GB/T 14295-2008借鑒，因為不同過濾器對不同粒徑（jìng）的效率差別很大，單（dān）獨依據某個粒徑效率進行評級不能全麵反映過濾器的效率。

二、過濾（lǜ）阻力
單體過濾材料使氣體繞行，產生（shēng）微小阻力，無數過濾材料單體的阻力之和就是過濾器的阻力。過濾器阻（zǔ）力隨空氣流量的增加逐（zhú）漸增大，隨過濾器麵積的增大而減小。因此，實際應（yīng）用中，可以（yǐ）通過減小（xiǎo）氣（qì）體流量和（hé）增（zēng）大通過過濾材料的麵積來降低穿過過濾材（cái）料的風速，從而減小過濾器阻力。
過濾器的阻力由兩（liǎng）部分組成，一是濾料的阻（zǔ）力ΔP1，二是過濾器的結構（gòu）阻（zǔ）力ΔP2。對纖維過濾器來說，濾料的阻力是由氣流（liú）通過纖維層時的迎麵阻力造成的，這（zhè）個阻力的大小和在纖維層中流動的氣流是層流還是紊流關係很大。一般來說，由於纖維過濾材料本身極細，過濾速度較低，Re值較小，因此纖維層內的氣流屬於層流（liú）。對具體的過（guò）濾器來講，過（guò）濾材料確定後（hòu），則濾層厚度、濾（lǜ）層填充率（lǜ）、纖維直徑、纖維斷麵形狀（zhuàng）係數也為確定值，過濾材料（liào）阻力可表示為：

式中，A為係數，與（yǔ）濾層厚（hòu）度、濾層填充率、纖維（wéi）直徑、纖（xiān）維斷麵形狀係數和（hé）流經過濾器的（de）空氣特（tè）性相關；ν為過濾（lǜ）速（sù）度。
與過濾材料的（de）阻力不同，過濾器的（de）結構阻力與氣流速度（dù）不呈直線關係，這是因為空氣通過過濾器框架時，以麵速u為代表，一（yī）般達到m/s量級，比過濾器（qì）速度大得多，而且氣流遇到構件的結構（gòu）尺寸遠比纖（xiān）維直徑大，所以此（cǐ）時的Re值也較大，慣性力不能（néng）忽略，氣流特性已由層流轉化為紊流，此時阻（zǔ）力（lì）可表示為：

式（shì）中，B為過濾器結構阻力係數；n為無量綱指數。
結合以上的濾料阻力和結構阻力，過濾器的全阻力可表示為：

顯然，不同的過濾器有不同的A、B值，若以濾速（sù）來統一表示（shì），則（zé）全阻力可表示為：

式中（zhōng），C為過濾器阻力係數（shù）；m為（wéi）無量綱指數。
一般來（lái）說，對於國產高效過濾器，C為3～10，m為1.35～1.36。實際運行過程中，過濾器的阻力隨著濾料表麵積聚的微粒數量增加而增大，因此常把（bǎ）過濾器沒有積塵的阻力稱為初阻力，把需要更換（huàn）時的阻（zǔ）力稱為終阻力。見下表（biǎo）：

三、容塵量
過濾器容塵量是描述濾料表麵的積塵能力。通常運行中過（guò）濾器的終阻力達到其初阻力倍數的數值時，或者效率（lǜ）下降到初始效率的85%以下時，將過濾器上沉（chén）積的（de）灰塵質量，作為該過濾（lǜ）器的容塵量。過（guò）濾器的（de）容塵（chén）量關係到過濾器使用期限，以達到額（é）定容塵量作（zuò）為過濾器的使（shǐ）用（yòng）期限，計算公式為（wéi）：

式中，T為過濾器使用期限，d；P為過濾器容塵量，g；C₁為過（guò）濾器入口空氣的含塵濃度，mg/m³；Q為過濾器的（de）風量，m³/h；t為過濾器一天的工（gōng）作時間，h；η為過濾器的計重效率。