一般通風(fēng)用空氣過濾器性能評(píng)價(jià)

1、一般通風(fēng)用空氣過濾器性能評(píng)價(jià) 天津大學(xué)碩士學(xué)位論文一般通風(fēng)用空氣過濾器性能評(píng)價(jià)姓名:李園園申請(qǐng)學(xué)位級(jí)別:碩士專業(yè):供熱、供燃?xì)狻⑼L(fēng)及空調(diào)工程指導(dǎo)教師:劉俊杰20090501中文摘要一般通風(fēng)用空氣過濾器廣泛地應(yīng)用于工業(yè)與民用建筑空調(diào)機(jī)組,在提高室內(nèi)空氣品質(zhì)和保護(hù)空調(diào)系統(tǒng)方面起到重要作用。過濾效率、阻力、容塵量是一般通風(fēng)用空氣過濾器的重要性能評(píng)判參數(shù),需要一套準(zhǔn)確方便的檢測(cè)系統(tǒng)獲得;另外,能源形勢(shì)的緊張,過濾器的能耗開始成為人們關(guān)注的熱點(diǎn);本文旨在研制一套檢測(cè)一般通風(fēng)用過濾器性能的實(shí)驗(yàn)臺(tái),尋找影響過濾器性能的因素,提出評(píng)價(jià)過濾器性能的綜合指標(biāo)。本課題首先總結(jié)過濾器性能參數(shù)的理論模型,分析各性能參

2、數(shù)的影響因素;搭建一套既能滿足歐洲標(biāo)準(zhǔn):,又能滿足美國(guó)標(biāo)準(zhǔn).的檢測(cè)系統(tǒng),該檢測(cè)系統(tǒng)自動(dòng)化程度高,可自動(dòng)控制儀器與設(shè)備、自動(dòng)采集分析數(shù)據(jù)、計(jì)算誤差與生成報(bào)表;在系統(tǒng)的風(fēng)速均勻性、氣溶膠均勻性、粒子計(jì)數(shù)器零效率、測(cè)試系統(tǒng)的零效率、%效率、氣溶膠穩(wěn)定性等方面對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行了驗(yàn)證。在搭建的實(shí)驗(yàn)臺(tái)的基礎(chǔ)上對(duì)一般通風(fēng)用過濾器和過濾材料進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究。參照國(guó)內(nèi)常見標(biāo)準(zhǔn)、.與國(guó)標(biāo). .,對(duì)同一種常見無紡布袋過濾器進(jìn)行實(shí)驗(yàn),并對(duì)其按照各標(biāo)準(zhǔn)分級(jí)與蔡博士總結(jié)的、各國(guó)標(biāo)準(zhǔn)分級(jí)比較圖進(jìn)行比較,發(fā)現(xiàn)結(jié)果基本吻合。從氣溶膠類型、靜電消除、過濾器結(jié)構(gòu)形式、過濾袋長(zhǎng)度、過濾材料層厚度等幾個(gè)方面,驗(yàn)證分析其對(duì)過濾器性能的影響。研究發(fā)

3、現(xiàn)過濾器對(duì)不同氣溶膠類型過濾性能差別較大,除.微米外大氣塵各粒徑檔的效率更接近于效率;采用對(duì)過濾材料消除靜電后,過濾性能急劇下降;袋式過濾器結(jié)構(gòu)形式的差異對(duì)過濾性能影響較大,對(duì)過濾袋中間采取黏結(jié)加固措施的過濾器效率相對(duì)較高、阻力相對(duì)較低。總結(jié)容塵量與阻力的關(guān)系,擬合出阻力與容塵量成指數(shù)增長(zhǎng)關(guān)系;比較分析之前研究人員提出的過濾器綜合評(píng)價(jià)指標(biāo);在此基礎(chǔ)上推導(dǎo)出新的標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)狀態(tài)下綜合評(píng)價(jià)指標(biāo),為對(duì)過濾器進(jìn)行能耗分級(jí)提供一種新的計(jì)算方法。關(guān)鍵詞:空氣過濾器過濾性能檢測(cè)臺(tái)評(píng)價(jià)指標(biāo) ; . , . ,., . : .%. ,.,? ., , . ,. .;. . ,. , , ., ,獨(dú)創(chuàng)性聲明本人聲明所

4、呈交的學(xué)位論文是本人在導(dǎo)師指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作和取得的研究成果,除了文中特別加以標(biāo)注和致謝之處外,論文中不包含其他人已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的研究成果,也不包含為獲得苤注盤堂或其他教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或證書而使用過的材料。與我一同工作的同志對(duì)本研究所做的任何貢獻(xiàn)均已在論文中作了明確的說明并表示了謝意。學(xué)位做作者簽名名閡閨簽字蹴枷年月爭(zhēng)日學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書本學(xué)位論文作者完全了解墨盜盤堂有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定。特授權(quán)苤盜盤堂可以將學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行檢索,并采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存、匯編以供查閱和借閱。同意學(xué)校向國(guó)家有關(guān)部門或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和磁盤。保密的學(xué)位論文在

5、解密后適用本授權(quán)說明導(dǎo)師簽名:剴組侈學(xué)位論文作者簽名:名,虱虱牛日簽字日期:矽年月料嗍:“月天津大學(xué)碩:學(xué)位論文 第一章緒論第一章緒論.,課題研究背景隨著大氣污染的日益嚴(yán)重和人們環(huán)境意識(shí)的加強(qiáng), 空氣質(zhì)量已成為全世界關(guān)注的焦點(diǎn)。保護(hù)環(huán)境和在公共場(chǎng)所、商場(chǎng)、辦公樓及工廠提供健康、舒適和清潔的室內(nèi)環(huán)境成為人們的需求。大量的流行病學(xué)調(diào)查表明,大氣和成人發(fā)病率及死亡率之間存在正相關(guān)關(guān)系。國(guó)內(nèi)外對(duì)的流行病學(xué)調(diào)查、動(dòng)物毒理學(xué)試驗(yàn)和人體臨床觀察研究表明:對(duì)人類健康有著明顯的直接毒害作用,可引起機(jī)體呼吸系統(tǒng)、心臟及血液系統(tǒng)、免疫系統(tǒng)和內(nèi)分泌系統(tǒng)等廣泛的損傷【。美國(guó)在猶他谷進(jìn)行了詳細(xì)的流行病學(xué)研究】。當(dāng)日均質(zhì)量

6、濃度每增力./,死亡率平均增%。在質(zhì)量濃度超過/死亡率比質(zhì)量濃度小/時(shí)平均高出%。值得注意的足,我國(guó)大氣顆粒污染狀況非常嚴(yán)重,年在監(jiān)測(cè)的全國(guó)個(gè)城市中,.%的城市顆粒物年均濃度超過國(guó)家環(huán)境空氣質(zhì)量二級(jí)標(biāo)準(zhǔn),.%的城市趟過二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。中國(guó)環(huán)境監(jiān)測(cè)總站對(duì)廣州、武漢、 州、重慶四個(gè)城市進(jìn)行了為期兩年的.、和監(jiān)測(cè),結(jié)果也表明,對(duì)人體健康危害大的.普遍超過美同新標(biāo)準(zhǔn)的倍】。等也發(fā)現(xiàn)了魁北克蒙特利爾地區(qū)空氣中粒子濃度與日常死亡的每日變化之間存在的密切聯(lián)系。他們發(fā)現(xiàn)由于呼吸疾病并最終導(dǎo)致死亡的平均百分比,其中由碳水化合物引起的為.%,.為.%,硫化物為.%。一般情況下人們%的時(shí)間是在室內(nèi)度過。早期研究表明,室內(nèi)

7、人員會(huì)接觸到室外氣態(tài)或顆粒污染物【母】?？諝膺^濾器是改善室內(nèi)空氣質(zhì)量重要手段。除了改善室內(nèi)空氣質(zhì)量,空氣過濾器可用來保護(hù)敏感的制造過程,并防止有害排放的粒子,氣體或微生物入大氣中。另外中央空調(diào)系統(tǒng)要求有好的過濾器來保護(hù),如果選用低效率過濾器,中央空調(diào)系統(tǒng)就會(huì)產(chǎn)生下列毛病【】:氣道阻塞、風(fēng)機(jī)結(jié)垢,使風(fēng)量減小;送風(fēng)口附近會(huì)產(chǎn)生風(fēng)口黑漬;換熱部件效率降低;溫濕度等測(cè)量與控制元件失靈;動(dòng)態(tài)末端送風(fēng)裝置失靈;全熱交換裝置失效;管道內(nèi)的積灰,因其溫濕度適中,是微生物繁衍的理想場(chǎng)所。有研究建議】,基于室內(nèi)人員健康的考慮,空調(diào)系統(tǒng)應(yīng)具備兩級(jí)過濾,第一級(jí)至少使用最好使用的過濾器,第二級(jí)至少使用最好級(jí)別的過濾器。

8、天津大學(xué)碩士學(xué)位論文 第一章緒論我國(guó)在上個(gè)世紀(jì)年代就已經(jīng)開始從事空氣潔凈技術(shù)的研究,并開始制造空氣過濾裂¨】,至今過濾器的設(shè)計(jì)取得了顯著的進(jìn)展:合成濾材可通過駐極提高過濾效率卻不增加阻力且具有很強(qiáng)的耐高溫性,有逐漸取代傳統(tǒng)玻纖材料的趨勢(shì)¨。但是當(dāng)前,國(guó)內(nèi)空氣過濾器的相關(guān)理論和實(shí)驗(yàn)研究還很欠缺,主要需要進(jìn)行一下深入研究:.國(guó)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試中效過濾器的計(jì)數(shù)效率的大氣塵計(jì)數(shù)法,由于大氣塵的不穩(wěn)定性和不可重復(fù)性,應(yīng)該研究新的測(cè)試方法;.歐美生產(chǎn)廠家看到國(guó)內(nèi)市場(chǎng)需求,大舉進(jìn)入,過濾器等級(jí)劃分的標(biāo)識(shí)不統(tǒng)一,國(guó)內(nèi)存在著按照國(guó)標(biāo)或者歐洲、美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)識(shí)的過濾器,給用戶在選擇的時(shí)候帶來困惑。.帶靜

9、電濾料因具有阻力低效率高、抑制細(xì)菌的作用的被廣泛應(yīng)用,但有研究表明】隨著過濾器安裝使用過程中靜電的消失,過濾器效率出現(xiàn)低于初始效率現(xiàn)象, 】通過對(duì)帶靜電無紡布做成的過濾器實(shí)際性能測(cè)試,發(fā)現(xiàn)在兩個(gè)月的使用中過濾效率從初始%降至%左右,變?yōu)榧?jí)別的過濾器,帶靜電材料的使用對(duì)過濾器性能評(píng)價(jià)和分級(jí)帶來更大挑戰(zhàn)。.統(tǒng)計(jì)表明在普通的空調(diào)處理機(jī)牛過濾器的能耗約占風(fēng)機(jī)總能耗的%。一個(gè)普通袋式過濾器一年能耗約,每降低阻力過濾器能耗每年約減少刀,因此降低過濾器的阻力是節(jié)能的重要環(huán)節(jié)。研究一般通風(fēng)用過濾器性能的主要方法是實(shí)驗(yàn)方法,所以本課題參照歐美標(biāo)準(zhǔn),設(shè)計(jì)搭建了一套先進(jìn)的檢測(cè)臺(tái)研究一般通風(fēng)用空氣過濾器性能評(píng)價(jià)。.一

10、般通風(fēng)用過濾器性能研究通風(fēng)用空氣過濾器主要性能指標(biāo)包括效率、阻力、容塵量。效率反映其改變空氣質(zhì)量起到的作用,當(dāng)被過濾空氣中的含塵濃度以計(jì)重效率表示時(shí),效率為計(jì)重效率;以計(jì)數(shù)濃度表示時(shí),為計(jì)數(shù)效率;過濾器的阻力主要包括濾料的阻力、過濾器結(jié)構(gòu)的阻力及氣流流過過濾器形成渦流等產(chǎn)生的附加阻力,但在許多著作與資料中,討論袋式過濾器時(shí),往往實(shí)際只涉及濾料層的阻力,是不準(zhǔn)確的;過濾器的容塵量是和過濾器的使用期限有直接關(guān)系的指標(biāo)?，F(xiàn)在測(cè)試這些指標(biāo)的方法主要是在實(shí)驗(yàn)室檢測(cè),主要的檢測(cè)方法包括:計(jì)重法、大氣塵計(jì)數(shù)法和顆粒計(jì)徑計(jì)數(shù)法。天津大學(xué)碩士學(xué)位論文 第一章緒論.計(jì)重法計(jì)重法采用標(biāo)準(zhǔn)粉塵摻入定量的炭黑和短棉線,

11、通用的標(biāo)準(zhǔn)粉塵是使用美國(guó)亞利桑那州的“道路塵”,過濾器安裝在標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)臺(tái)上,在過濾器上游端發(fā)塵,達(dá)到階段終阻力時(shí)測(cè)量過濾器上的集塵量,由此得到該階段的按粉塵質(zhì)量計(jì)算的過濾效率,最終過濾效率是達(dá)到約定的終阻力或效率明顯下降時(shí)各階段效率加權(quán)平均值;過濾器增加的粉塵質(zhì)量記為“容塵量”【】。該方法主要用于測(cè)量效率較低的粗效過濾器,該方法源于美國(guó),年,美國(guó)過濾器研究所最早制定了人工塵計(jì)重法,當(dāng)時(shí)主要針對(duì)粗效過濾器。年根據(jù)上述基木方法制定的,并在、年修訂成了人工塵計(jì)重法,收錄于.中,直到年,/.取代了.,仍然采用人工塵計(jì)重法測(cè)量粗效過濾器的效率和空氣過濾器的容塵量。在歐洲,由于受.的影響,各個(gè)國(guó)家主要采用與

12、美國(guó)相同的計(jì)重法,最新標(biāo)準(zhǔn)為:。日本標(biāo)準(zhǔn)所采用的計(jì)重法原理與/認(rèn).標(biāo)準(zhǔn)中的人工塵計(jì)重法基本一致【】。我國(guó)年代后期修訂新的空氣過濾器試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn).,也采用與. 類似的計(jì)重法。.大氣塵計(jì)數(shù)法測(cè)試的塵源為大氣塵,大氣塵計(jì)徑計(jì)數(shù)法適用于測(cè)量一般通風(fēng)用空氣過濾器。測(cè)試方法是通過白熾光源或激光光源的粒子計(jì)數(shù)器測(cè)量受試過濾器前后大于某粒徑的累計(jì)粒子數(shù)量,確定大于某粒徑的累計(jì)計(jì)數(shù)效率,如.中規(guī)定的.,芝.岬,.等的累計(jì)效率【。該方法的效率值只代表新過濾器的過濾性能,另外由于大氣塵的不穩(wěn)定性,導(dǎo)致測(cè)試結(jié)果的不可重復(fù)和結(jié)果的波動(dòng)較大。.顆粒計(jì)徑計(jì)數(shù)法試驗(yàn)臺(tái)與計(jì)重法和比色法所用類似,發(fā)塵所用的高濃度試驗(yàn)粉塵也與計(jì)重

13、法和比色法所用類似。粉塵的“量”是微小粒徑段顆粒物的個(gè)數(shù)。測(cè)量粉塵的儀器為激光粒子計(jì)數(shù)器。試驗(yàn)過程中,在每次發(fā)塵試驗(yàn)的之前和之后,進(jìn)行計(jì)數(shù)測(cè)量,并計(jì)算過濾器對(duì)各種粒徑顆粒物的過濾效率。當(dāng)達(dá)到終止試驗(yàn)的條件時(shí)停止試驗(yàn)。過濾器的典型效率值是在規(guī)定粒徑范圍內(nèi),各階段瞬時(shí)效率依發(fā)塵量的加權(quán)平均值。歐洲標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定,計(jì)數(shù)測(cè)量時(shí)使用的特定的多分散相液滴,如用噴管吹天津大學(xué)碩士學(xué)位論文 第一章緒論出的癸二酸二辛脂噴霧,或使用與標(biāo)定計(jì)數(shù)器所用標(biāo)準(zhǔn)顆粒物相同的聚苯乙烯乳膠球。美國(guó)規(guī)定計(jì)數(shù)測(cè)量使用氯化鉀固體顆粒作為塵源。計(jì)數(shù)效率不再是個(gè)單一的數(shù)值,而是一條沿不同粒徑的過濾效率曲線。歐洲的試驗(yàn)表明,當(dāng)試驗(yàn)的終阻力為時(shí),

14、.處的計(jì)數(shù)效率值與傳統(tǒng)比色法效率值接近。美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定針對(duì)不同檔次的過濾器測(cè)量不同粒徑范圍的效率值,其試驗(yàn)終阻力仍是“倍初阻力或更高”。完整的計(jì)數(shù)效率測(cè)試是破壞性試驗(yàn),不能用于產(chǎn)品的日常檢驗(yàn)。但在平時(shí),制造廠可以省去發(fā)塵過程,僅測(cè)量過濾器的初始計(jì)數(shù)效率,以檢查產(chǎn)品性能的穩(wěn)定性和過濾材料的穩(wěn)定性。標(biāo)準(zhǔn):歐洲:,美國(guó) .】。.一般通風(fēng)用過濾器分級(jí).對(duì)于一般通風(fēng)用過濾器,國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) .將其分成五四個(gè)等級(jí)一、粗效、中效、高中效、亞高效,見表.。表一般通風(fēng)用過濾器分類 ./ .】歐洲:和美國(guó).一般通風(fēng)用過濾器分級(jí)分別見表.和表.。表歐洲現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)分級(jí)【】級(jí)別終阻力人工塵平均計(jì)重效秈%對(duì)姍囂鏟均效率.。.。.

15、。?. 。?% 天津大學(xué)碩士學(xué)位論文 第一章緒論表美圍現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)分級(jí).本課題主要研究?jī)?nèi)容和研究意義根據(jù)上面的分析與比較,本課題旨在研究一般通風(fēng)用空氣過濾器性能影響因素與評(píng)價(jià)方法,首先分析了通風(fēng)用空氣過濾器性能評(píng)價(jià)檢測(cè)方法,比較不同標(biāo)準(zhǔn)對(duì)一般通風(fēng)用空氣過濾器的分級(jí)。概括總結(jié)過濾器性能性能評(píng)價(jià)的理論模型,分析過濾材料的特性與機(jī)理,以為一般通風(fēng)用過濾器性能評(píng)價(jià)提供理論分析依據(jù)。其次設(shè)計(jì)和搭建一套既適用于歐洲標(biāo)準(zhǔn)又可兼顧適用美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)的過濾器檢測(cè)系統(tǒng),該系統(tǒng)既能準(zhǔn)確的測(cè)量過濾器的過濾效率、阻力、容塵量等參數(shù),又應(yīng)滿足操作簡(jiǎn)便、檢測(cè)周期短等要求。介紹各設(shè)備與儀表的功能及作用,編制一套數(shù)據(jù)采集與控制系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)

16、整套系統(tǒng)的整體控制與數(shù)據(jù)記錄、分析。該實(shí)驗(yàn)臺(tái)的成功搭建有利于針對(duì)性的檢測(cè)過濾器的參數(shù),為改善過濾器性能提供依據(jù);為以后國(guó)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)的修訂提供參考。基于設(shè)計(jì)搭建的檢測(cè)系統(tǒng),對(duì)一般通風(fēng)用過濾器進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究。針對(duì)同一種.過濾器分別參照歐洲:、美國(guó).及我國(guó)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行測(cè)試,并按照各標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行分級(jí)對(duì)比,給用戶在選擇的過濾器時(shí)提供參考。從氣溶膠類型、靜電消除、過濾器結(jié)構(gòu)形式、過濾袋的長(zhǎng)度、過濾材料厚度等方面研究其對(duì)一般通風(fēng)用過濾器的性能的影響,總結(jié)一般通風(fēng)用過濾器容塵實(shí)天津大學(xué)碩士學(xué)位論文 第一章緒論驗(yàn)數(shù)據(jù),擬合容塵量與阻力增加關(guān)系模型,提出一般通風(fēng)用過濾器綜合評(píng)價(jià)指標(biāo),并對(duì)其進(jìn)行計(jì)算分析。本課題研究的意義還在于,

17、通過對(duì)過濾器性能影響因素的分析,為過濾器和過濾材料的研究與設(shè)計(jì)提供參考;綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)的提出結(jié)合了過濾效率、容塵性能與能耗等參數(shù),為對(duì)過濾器進(jìn)行能耗標(biāo)識(shí)提供新的方法。天津大學(xué)碩士學(xué)位論立 第章 般通風(fēng)用過濾器性能評(píng)價(jià)理論第二章一般通風(fēng)用過濾器性能評(píng)價(jià)理論一般避風(fēng)用過濾器性能評(píng)價(jià)指標(biāo)主要包括:過濾效率、阻力、容塵最。一般通風(fēng)用過濾器初始阻力和韌始效率相對(duì)較低,隨莓容塵的增加,效軍逐漸增太,同時(shí)阻力呈指數(shù)形式增加.在實(shí)驗(yàn)研究過灞器性能之前先從理論著手,分析過濾材料的特性與機(jī)理,以為一般通風(fēng)用過濾器性能評(píng)價(jià)提供理論分析依據(jù)。.過濾效率的理論計(jì)算纖維過濾材料捕集過濾粉塵顆粒的機(jī)理主要有:慣性碰撞、布朗擴(kuò)

18、散、攔截效應(yīng)、重力效應(yīng)和靜電效應(yīng)口”,見圖?。人們常常將慣性碰撞、布朗擴(kuò)散、攔截效應(yīng)、重力效應(yīng)稱為機(jī)械過漣機(jī)理,對(duì)普通玻璃纖維濾紙及過濾器來說,主要的過濾機(jī)理慣性碰撞、卻朗擴(kuò)散、攔截設(shè)應(yīng)、重力效應(yīng),一般講,粒徑較大的粒子被捕集主要是由于慣性碰撞:中等大小的粒子則因過濾材料的攔截效應(yīng)而被過濾掉;粒徑非常小的粒子布朗擴(kuò)散眈較強(qiáng)烈,通常因擴(kuò)散到過濾材料中發(fā)生碰撞或粘附而被收集。帶靜電過濾材料過濾機(jī)理由機(jī)械過濾機(jī)理和靜電過濾機(jī)理組成,爆竹%.截 甜圈.單纖維捕提帆理機(jī)械過濾機(jī)理為了把過濾村料的效率在一定程度能用公式定趕的表示出來,要引進(jìn)適當(dāng)天津大學(xué)碩士學(xué)位論文 第章一般通風(fēng)用過濾器性能評(píng)價(jià)理論的數(shù)學(xué)模

19、型。根據(jù)濾料纖維結(jié)構(gòu)和物理特征,常用的模型是用單纖維表示,把氣流阻力看作是由流場(chǎng)中存在一個(gè)某長(zhǎng)度的圓柱障礙物引起,以纖維單元作為分析對(duì)剩。主要的單一纖維理論計(jì)算方法稱做孤立圓柱法。孤立圓柱法是鋤【】提出的,這種方法的原理是:使用與氣流方向垂直的獨(dú)立纖維周圍的速度場(chǎng),計(jì)算微粒由于各種沉積機(jī)理的作用在纖維上的沉積率。相鄰纖維的影響一般稱為干擾效應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)公式或半經(jīng)驗(yàn)修正項(xiàng)來表示,在最后把以上計(jì)算的纖維上的沉積率轉(zhuǎn)化為過濾器的效率。.擴(kuò)散效應(yīng)【】:由于氣體分子熱運(yùn)動(dòng)對(duì)微粒的碰撞,從而產(chǎn)生了微粒的布朗運(yùn)動(dòng)。由于這種布朗運(yùn)動(dòng),那些較小粒子隨流體流動(dòng)的軌跡與流線不一致。粒子的尺寸越小,布朗運(yùn)動(dòng)越顯著,在常溫

20、下,.岬的微粒每秒鐘擴(kuò)散距離可達(dá)到啪,比纖維間距離大幾倍至幾十倍【,這就使粒子有更大的機(jī)會(huì)接觸并沉積到纖維表面,而直徑大于.岬的粒子布朗運(yùn)動(dòng)就會(huì)減弱許多,一般不足以靠布朗運(yùn)動(dòng)使其離開流線碰撞到纖維上面去,如圖.所示。纖維/圖擴(kuò)散效應(yīng)布朗擴(kuò)散而造成粒子的過濾效率與粒子的在流體中的狀態(tài)密切相關(guān),常用粒子擴(kuò)散率、粒子擴(kuò)散系數(shù)表示。實(shí)驗(yàn)研究中得到,布朗擴(kuò)散過濾效率會(huì)隨著纖維密實(shí)度和粒子擴(kuò)散率的增大而增大;而當(dāng)流體流速增大和纖維直徑增大時(shí),擴(kuò)散過濾效率下降。單根纖維的擴(kuò)散過濾效率如下所示】:協(xié)?,.警卜枷是纖維填充率口的關(guān)系式:協(xié),一警一扣手天津大學(xué)碩學(xué)位論文 第一章一般通風(fēng)用過濾器性能評(píng)價(jià)理論心:生墜

21、.式中:為單根纖維的擴(kuò)散過濾效率;尸為培克列數(shù);為流體動(dòng)力學(xué)系數(shù),口為纖維填充率,為纖維直徑,璣為氣流速度,為氣溶膠的擴(kuò)散系數(shù)。.攔截效應(yīng):空氣過濾器濾料中的纖維排列錯(cuò)綜復(fù)雜,形成無數(shù)的網(wǎng)格。當(dāng)某一尺寸的微粒沿著流線剛好運(yùn)動(dòng)到纖維附近時(shí),假使從微粒的中心線到纖維表面的距離等于或著小于微粒半徑,微粒就在纖維表面被攔截而沉積下來,這種作用稱做攔截效應(yīng),見圖.。當(dāng)空氣中的顆粒在運(yùn)動(dòng)中接觸到濾料纖維表面時(shí),在纖維和顆粒之間的范德瓦爾斯力作用下,粒子被纖維粘住。范德瓦爾斯力是分子與分子、分子團(tuán)與分子團(tuán)之問的力,其表現(xiàn)為兩物體表面間的一種微弱引力,這種引力的量值比化學(xué)鍵小個(gè)數(shù)量級(jí)【】。圖.攔截效應(yīng) 圖慣性

22、效應(yīng)單根纖維的攔截效率計(jì)算如下所?！?協(xié),半羔其中是顆粒的直徑與纖維直徑的比值:尺:.壘 .式中:。為單根纖維的攔截效率;為流體動(dòng)力學(xué)系數(shù);為攔截參數(shù),用以描述在攔截機(jī)理作用下的沉積效應(yīng);,為顆粒的直徑;為纖維的直徑;口為纖維填充率。.慣性效應(yīng):由于纖維排列復(fù)雜,所以氣流在纖維層內(nèi)穿過時(shí),其流線要第二章一般通風(fēng)用過濾器性能評(píng)價(jià)理論天津大學(xué)碩士學(xué)位論文屢經(jīng)激烈的拐彎。當(dāng)微粒質(zhì)量較大或者速度可以看成氣流的速度較大,流線發(fā)生拐彎時(shí),微粒由于慣性來不及跟隨流線同時(shí)饒過纖維,因而脫離流線向纖維靠近,并碰撞在纖維上而沉積下來,這種作用稱為慣性效應(yīng),見圖.。微粒質(zhì)量和尺寸越大,受慣性效應(yīng)的影響越大。單根纖維

23、的慣性捕集效率計(jì)算如下所示【】:,?了,堡里:竺 ./.,.?口 式中:,為單根纖維的慣性捕集效率;.,為考慮攔截參數(shù)對(duì)慣性捕集效率影響的參數(shù);為斯托克斯參數(shù);為流體動(dòng)力學(xué)系數(shù);。微粒的密度,/;。為微粒的直徑,;。為考慮微粒滑動(dòng)的修正系數(shù);【,。為過濾速度,/;,為纖維的直徑,;為氣體粘滯系數(shù),?;口為纖維填充率。其中,公式.僅適合于.的情況,對(duì)于.時(shí),.。.重力效應(yīng):微粒通過纖維層時(shí),在重力作用下發(fā)生脫離氣流流線的位移,即因重力而沉積在纖維上。由于氣流通過纖維過濾器特別是通過過濾紙過濾器的時(shí)間遠(yuǎn)小于,因此對(duì)于直徑小于.的顆粒,當(dāng)其還沒有沉降到纖維上時(shí)已通過了纖維層,所以重力沉降完全可以忽略

24、不計(jì)。單根纖維的重力效應(yīng)過濾效率計(jì)算如下所示【】:,皇竺苧”式中:環(huán)為重力效應(yīng)過濾效率。.靜電過濾機(jī)理靜電過濾指的是由于顆粒與纖維間的或顆粒在電場(chǎng)中受到的靜電作用使得過濾效率增大的效應(yīng)。顆粒沉積的靜電機(jī)理包括異性帶電體的庫(kù)侖引力、鏡像力和發(fā)散電場(chǎng)的極化力。顆?；?yàn)V料纖維帶電時(shí)受到的各種力如表.所利蚓:天津大學(xué)碩士學(xué)位論文 第二章一般通風(fēng)用過濾器性能評(píng)價(jià)理論表.各種受力情況帶靜電單纖維基于庫(kù)侖力對(duì)帶個(gè)元電荷的顆粒的捕集效率公式】為:協(xié)?%警“箍或.×有關(guān):式中:札.。是無量綱數(shù),與電子帶電荷.×. 、,。:?絲。?”/基于鏡像力的單纖維的過濾效率計(jì)算公式:、”萬?知虬

25、8;“擁一 ,?厶。,?占?jí)櫿家?其中,為氣溶膠帶電量。且假設(shè)氣溶膠帶電量服從波爾茲曼分布。濾料對(duì)粒子的收集效率取決于電荷的大小、分布和符號(hào),表面和空間電荷密度,粒子和纖維材料的介電性質(zhì)導(dǎo)電或絕緣以及氣體在纖維周圍的流場(chǎng)等因素。以上各種捕集機(jī)理并不單獨(dú)孤立存在,常常多種機(jī)理聯(lián)合作用,單一纖維各種捕集機(jī)理聯(lián)合作用時(shí)的總捕集效率,可以近似表達(dá)為:?一一旯一,一一月一一.。一.,式中:占:為單根纖維的總效率;尺為單根纖維的攔截效率;,為單根纖維的慣性捕集效率;為單根纖維的擴(kuò)散過濾效率;尺為增強(qiáng)的擴(kuò)散效應(yīng)過濾效率;為重力效應(yīng)過濾效率;艮.。為庫(kù)侖力過濾效率;巨.。為鏡像力過濾效率。應(yīng)用對(duì)數(shù)穿透定律,在

26、計(jì)算單根纖維捕集效率之后,可以計(jì)算整個(gè)過濾器即指的是多纖維組成的過濾材料的效率。通過對(duì)過濾器單元體積通過的微粒數(shù)目,:墮天津大學(xué)碩士學(xué)位論文 第章一般通風(fēng)用過濾器性能評(píng)價(jià)理論的積分,得到過濾器總捕集效率【蚓:.:一唧一旦萬 式中:乓為單根纖維捕集效率,%;口為填充率;,為纖維直徑,.;為過濾材料厚度,。以上理論計(jì)算,纖維過濾器被認(rèn)為是均勻的,實(shí)際上纖維是雜亂無章的排列在一起,所以須對(duì)其進(jìn)行非均勻性修正,對(duì)多孔不均勻性的研究稱為“孔理論”。從孑理論中推導(dǎo)出單纖維效率修正系數(shù)形式為:厶印.鏟式中:旯。為考慮非均勻分布的效率修正系數(shù);仃為孔徑對(duì)數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)差,也成為不均勻度;為常數(shù),不同研究者曾推導(dǎo)出不

27、同的數(shù)值。對(duì)過濾效率修正為:協(xié)七心一坤三.阻力的理論計(jì)算在低濾速、小雷諾數(shù)情況下,多孔介質(zhì)兩端的壓差服從達(dá)西定律【】:?,.竺:一. 一一為流體式中:廿為介質(zhì)兩端壓差,;為流體動(dòng)力黏度,/.;流速,/;為過濾介質(zhì)厚度,;為滲透系數(shù),朋。根據(jù)達(dá)西定律推導(dǎo)出清潔狀態(tài)下過濾器阻力矧:口心?口 ./.三?蔡杰推導(dǎo)出的非均勻性修正系數(shù)【刪:.五。過濾材料做成過濾器后斜度修正與平均速度修正【刪:斜度修正:.卸峨“擎平均速度修正:.剛齋籌天津大學(xué)碩士學(xué)位論文 第二章一般通風(fēng)用過濾器性能評(píng)價(jià)理論.尹:墜叫:式中:卸為過濾器阻力;峨為氣流垂直于濾料方向阻力;為垂直濾料方向氣流速度;腓為修正后氣流速度;為濾材面積

28、與過濾器迎風(fēng)面積之比;為空氣密度。達(dá)西定律是在雷諾數(shù)較小,解.方程時(shí)忽略慣性作用下推導(dǎo)出的,隨著速度增大,慣性作用不能被忽略,其開始影響氣流的形式【】,根據(jù)研究,粘性流體上限船約為., 在.區(qū)間,慣性起重要作用,氣流不再是層流,等于左右時(shí),變?yōu)橥牧?。?dāng)時(shí),過濾器阻力與濾速不再是線性關(guān)系,其關(guān)系可表示如下【】:./其中,和是通過實(shí)驗(yàn)測(cè)出的經(jīng)驗(yàn)常數(shù)。過濾器質(zhì)量因數(shù) :以效率和阻力的比值關(guān)系來表示過濾器的技術(shù)指標(biāo),即五:? .世其中:為過濾器質(zhì)量因數(shù);/為過濾器效率;為過濾器阻力,。該參數(shù)是常用評(píng)價(jià)清潔過濾器的綜合性能的指標(biāo)。.非穩(wěn)態(tài)過程過濾器的效率和阻力廣泛地講,過濾過程按時(shí)間序列可分為兩個(gè)階段,

29、即穩(wěn)定和非穩(wěn)定過濾階段】。在穩(wěn)定過濾階段,假設(shè)忽略顆粒沉積所引起的過濾器結(jié)構(gòu)參數(shù)的變化,顆粒與纖維接觸而被捕集,不考慮過濾機(jī)理的修正。因此,過濾器捕集效率不受過濾時(shí)間的影響。隨過濾時(shí)間的增加,在纖維表面顆粒層逐步形成導(dǎo)致非穩(wěn)定過濾階段產(chǎn)生。過濾器孔隙率的改變及顆粒形成的鏈狀沉積有利于纖維捕集能力的提高,導(dǎo)致捕集效率隨過濾時(shí)間及顆粒沉積量增加而增大。當(dāng)前纖維過濾理論主要集中在過濾效率和壓力損失的研究問題,從研究過濾內(nèi)容而言則主要集中在對(duì)過濾穩(wěn)態(tài)階段的研究較多,而對(duì)于在過濾過程中占時(shí)間較長(zhǎng)、起作用較大的、主要對(duì)濾料的運(yùn)行費(fèi)用及使用壽命起關(guān)鍵作用的非穩(wěn)態(tài)過濾階段的研究較少,這可能是由于非穩(wěn)態(tài)過濾問題

30、較為復(fù)雜的原因所致。付海明推導(dǎo)出的非穩(wěn)態(tài)過濾過程捕集效率的理論計(jì)算公式為】:.:?羔巫絲上?其中:天津大學(xué)碩士學(xué)位論文 第二章一般通風(fēng)用過濾器性能評(píng)價(jià)理論.:一.÷.孕冗、一式中:。為非穩(wěn)態(tài)過濾過程捕集效率;為過濾器填充密度;,為纖維直徑;仉。為清潔狀態(tài)下單纖維捕集效率;為過濾速度;為粉塵的初始濃度:粉塵顆?？偝练e質(zhì)量;為過濾時(shí)間;三為濾料厚度;五為捕集效率增加系數(shù),其值與單纖維捕集效率、流體的斯托克斯數(shù)、及攔截效率有關(guān),可通過實(shí)驗(yàn)測(cè)定。修正的模型得出含塵情況下壓力損失表達(dá)式為:之鯽廿“矽。毒毒 毒毒等得出含塵情況下壓力損失表達(dá)式為【刪:. 七。.砭溉式中:成為顆粒比表面積:。為滑動(dòng)

31、修正系數(shù);為常數(shù),對(duì)于球形顆粒;為過濾器填充密度;口。為捕集顆粒填充密度;口弦為濾餅填充密度;為氣體動(dòng)力粘度;,為顆粒密度;職為清潔過濾器壓力損失;朋為單位面積過濾器捕集的顆粒質(zhì)量;。為過濾速度;,為纖維平均當(dāng)量直徑;。為顆粒直徑;上為過濾器厚度。在等公式中,口。的測(cè)定較為困難,和 測(cè)出:口。. ;.和 .。澳出:口。.隨著微粒在纖維表面的沉積,過濾器的積塵量不斷增加,開始了過濾過程的第二階段,灰塵在纖維上的沉積有如樹枝上的積雪和冰晶,被稱為樹枝晶狀模型。大量的實(shí)驗(yàn)研究都表明【】:過濾效率隨著過濾器上積塵量的增加而增加,過濾器的阻力隨著過濾器上積塵量的增加而增加。此外,過濾器在達(dá)到容塵量的積塵

32、過程中,效率低的過濾器更易顯示出效率先增加后下降的特點(diǎn),這是因?yàn)樾实偷倪^濾器積的塵較粗較多,濾材較稀疏,所以塵粒由于阻力的增加而易穿透和從積塵層上反彈剝落、二次揚(yáng)塵所致。.本章小結(jié)本章從機(jī)械過濾機(jī)理四種效應(yīng)與靜電過濾機(jī)理三種作用力總結(jié)分析了過濾效率理論計(jì)算公式;比較低雷諾數(shù)與高雷諾數(shù)情況下阻力與濾速關(guān)系;給出質(zhì)量天津大學(xué)碩士學(xué)位論文第二章一般通風(fēng)用過濾器性能評(píng)價(jià)理論因數(shù)的定義;并對(duì)在過濾器使用過程中長(zhǎng)期起主導(dǎo)作用的非穩(wěn)態(tài)過程效率與阻力理論計(jì)算模型,為后面實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析與對(duì)比提供依據(jù)。天津大學(xué)碩士學(xué)位論文 第三章通風(fēng)用空氣過濾器性能評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)第三章通風(fēng)用空氣過濾器性能評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)為評(píng)價(jià)一般通

33、風(fēng)用過濾器性能,研究過濾器的性能影響因素,在參考?xì)W盟標(biāo)準(zhǔn):和美國(guó)標(biāo)準(zhǔn):.的基礎(chǔ)上,結(jié)合實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容特點(diǎn)搭建一套檢測(cè)系統(tǒng),測(cè)試過濾器的阻力、效率、容塵性能,該實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)包括實(shí)驗(yàn)風(fēng)洞與動(dòng)力系統(tǒng)、氣溶膠與負(fù)荷塵的發(fā)生、氣溶膠的檢測(cè)、實(shí)驗(yàn)條件監(jiān)測(cè)、自動(dòng)控制與數(shù)據(jù)采集等幾大部分。.檢測(cè)系統(tǒng)介紹檢測(cè)系統(tǒng)總體共包括部分管段,見圖?,尺寸參照給定尺寸設(shè)計(jì),整套測(cè)試系統(tǒng)的測(cè)試管道采用下部帶圓柱支架的形式,各節(jié)管道處于同一水平面管道中心線距地面高度.,其中待測(cè)過濾器管安裝段和收集過濾器安裝段能夠旋轉(zhuǎn)打開;采用負(fù)壓式抽氣方式,流量測(cè)試采用渦街流量計(jì)方式,測(cè)試臺(tái)主要技術(shù)參數(shù)見表.。表.測(cè)試臺(tái)主要技術(shù)參數(shù)項(xiàng)目參數(shù)測(cè)試條件

34、溫度:濕度:巧%/測(cè)試流量范圍被測(cè)過濾器阻力范圍末端過濾器阻力范圍?%系統(tǒng)空氣溫濕度測(cè)試范圍測(cè)試粒徑范圍.測(cè)試氣溶膠負(fù)荷塵 塵天津大學(xué)碩士學(xué)位論文 第三章通風(fēng)用空氣過濾器性能評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì) 高教過濾器棼泌齷墨蜂墓皇塑 塞全過澶墨 墨堂煎量鹽斤一剛回阿概?綦 .一 ,。瑚一/ /錨蘭弋一摩 匡筐一 一。, /【二 上 變頒風(fēng)沁/上游采樣 下游采樣負(fù)荷塵發(fā)塵器/圖.測(cè)試臺(tái)示意圖.高效過濾與混合段;.發(fā)塵混合與上游采樣段;.被測(cè)過濾器安裝段;.收集過濾器安裝與下游采樣段;.安全過濾器安裝段;.流量計(jì)安裝圓管段;。風(fēng)機(jī)室。.系統(tǒng)各部分介紹.風(fēng)機(jī)變頻系統(tǒng)風(fēng)機(jī)做為整個(gè)檢測(cè)設(shè)備的動(dòng)力系統(tǒng),起著至關(guān)重要的作用,

35、須滿足提供足夠風(fēng)量,且節(jié)能、低噪音條件。經(jīng)過系統(tǒng)阻力平衡計(jì)算選擇德國(guó) 及愛默森變頻器,參數(shù)見表.。表.風(fēng)機(jī)性能參數(shù).發(fā)塵部分一負(fù)荷塵發(fā)塵器負(fù)荷塵發(fā)塵器的目的是在試驗(yàn)期間勻速向被試過濾器提供人工粉塵,:和.兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)推薦采用相同結(jié)構(gòu)的長(zhǎng)條履帶或托盤式發(fā)塵器。本測(cè)試系統(tǒng)選擇德國(guó)公司生產(chǎn)的負(fù)荷塵發(fā)塵器,該發(fā)塵器包括兩大部分:控制系統(tǒng)和發(fā)塵器主體,如圖.,參數(shù)見表.。履帶速度最大為/時(shí),不同測(cè)試風(fēng)量下,發(fā)塵量白/時(shí)鋪塵厚度與風(fēng)量關(guān)系如圖.。天津?qū)W碩士學(xué)位論主 第章通風(fēng)用空氣過濾器性能評(píng)價(jià)蜜驗(yàn)設(shè)誚室:皇魚堡壘蘭薹塵墅堡鐾墨墼項(xiàng)日 參數(shù)喂塵速度:一/最九裝塵量皮帶速度蘸輪轉(zhuǎn)速縮空氣笈塵部分尺寸 圈. 負(fù)荷塵

36、發(fā)塵器結(jié)椅“。,、/、/一“一一,一。.:,目量/圖測(cè)試風(fēng)景與鋪塵厚度哭系天漳大學(xué)碩士學(xué)位論文 第章通風(fēng)用空氣過濾器性能汗價(jià)蟲驗(yàn)謾二氣溶膠發(fā)塵器:標(biāo)準(zhǔn)推薦使用噴嘴制作的氣溶膠發(fā)塵器發(fā)生氣溶膠用以測(cè)壁計(jì)數(shù)效率;本測(cè)試系統(tǒng)選用公司生產(chǎn)的型號(hào)為塵器見圖和圖?,加熱粒經(jīng)分布見圖?。圈氣溶腔耗徑分靠【氯化鉀發(fā)塵器?標(biāo)準(zhǔn)要求試驗(yàn)氣溶腔是從水溶液產(chǎn)生的多分散圄相干燥氯化鉀粒子氣溶膠,用于測(cè)量同容塵階段的計(jì)數(shù)效率,發(fā)生器額提供滿足粒徑集中在 岬到】“的穩(wěn)定的試驗(yàn)氣溶膠。疋津太學(xué)項(xiàng)學(xué)拉論文第章通風(fēng)用空氣過濾器性鴕評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)誼計(jì)本測(cè)試系統(tǒng)選用公司生產(chǎn)的,其霧化噴嘴形式及結(jié)構(gòu)形式見胃?和圖。%氯化鉀溶渡噴出顆粒的粒經(jīng)

37、分布見圖.。鄢日柑一羼嘲霧化嚷嘴 圖.贊塵器結(jié)【勻嘲.%氯化評(píng)溶械牲任丹砸天津大學(xué)碩士學(xué)位論文 第三章通風(fēng)用空氣過濾器性能評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì).等動(dòng)力采樣在有速度的氣流中采樣,采樣速度必須等于氣流速度,否則,采樣濃度將大于或小于真實(shí)濃度,這就是等動(dòng)力采樣原理【。如果管道中的氣流速度大于采樣速度,此時(shí)被吸入采樣管的流股將小于采樣管管徑,此時(shí)若在吸入流股以外的流線上如果有大顆粒,則當(dāng)其行至管口時(shí)并不跟隨流線沿管壁流走,而是在慣性作用下仍然進(jìn)入管內(nèi)。在此流線上的微粒則進(jìn)不到管內(nèi)來。這樣,就使管外進(jìn)入管內(nèi)的同一容積氣流卻攜帶了原容積以外所含的微粒,主要是大微粒。因此采樣中的大微粒濃度增高了,也就是整個(gè)采樣濃度

38、高于真實(shí)濃度。如果氣流速度小于采樣速度,此時(shí)被吸入采樣管的流股將大于采樣管管徑,即使在吸入流股以內(nèi)的流線上有大的微粒,當(dāng)其行至管口時(shí),卻由于慣性并不進(jìn)入管內(nèi)而沿著管的外壁流走了,只有流線上的小微粒才進(jìn)入管內(nèi)。這樣,就使管外進(jìn)入管內(nèi)的同一容積氣流,損失了原容積中的微粒,也主要是大微粒,因此整個(gè)采樣濃度將低于真實(shí)濃度。為了實(shí)現(xiàn)等動(dòng)力采樣,本實(shí)驗(yàn)臺(tái)設(shè)計(jì)了等動(dòng)力采樣頭,如圖.所示,采樣頭出口直徑按公式.確定。.式中:。為采樣頭出口直徑,;為采樣量,/:“為氣流速度,/。本測(cè)試系統(tǒng)計(jì)數(shù)器采樣量為/, 為滿足不同測(cè)試流量下等動(dòng)力采樣,選擇三種常用測(cè)試流量 /、/、/下計(jì)算等動(dòng)力采樣直徑為、.、.?,一、圖

39、.等動(dòng)力采樣頭天津大學(xué)碩士學(xué)位論文 第三章通風(fēng)用空氣過濾器性能評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì).粒子計(jì)數(shù)器測(cè)試氣溶膠的計(jì)數(shù)濃度般通過激光粒子計(jì)數(shù)器來測(cè)量。粒子計(jì)數(shù)器是根據(jù)粒子在一定光強(qiáng)照射下,能散射出與其直徑成一定比例的光通量設(shè)計(jì)的。粒子計(jì)算器由自身的光源在散射腔內(nèi)形成一個(gè)相當(dāng)強(qiáng)的光敏感區(qū)。采樣空氣中的粒子隨空氣一起被抽氣泵抽入采樣管,采樣管與光敏感區(qū)相連,當(dāng)粒子通過光敏感區(qū)時(shí),由于受到光的照射而散射出與其粒徑成一定比例的光通道。散射光的一部分被收集到光電倍增管的光陰極上,光電倍增管由把這部分光通量轉(zhuǎn)換成為與粒徑成比例的電脈沖信號(hào),由電路將脈沖進(jìn)行幅值放大,最后由幅值甄別器按不同粒徑粒子的不同信號(hào)進(jìn)行甄別,并送至

40、代表各檔粒徑的通道內(nèi)計(jì)數(shù)顯示。光學(xué)方法測(cè)量顆粒計(jì)數(shù)濃度之所以得以廣泛的使用,除了不干擾、不接觸流場(chǎng)和粒子場(chǎng)外,還具有測(cè)量的粒子尺寸范圍寬,光電轉(zhuǎn)換響應(yīng)時(shí)間短,分辨能力較高的特點(diǎn)。并且本測(cè)試實(shí)驗(yàn)臺(tái)選用激光粒子計(jì)數(shù)器,由于采用激光這種強(qiáng)相干光源,使得測(cè)量的結(jié)果更加的精確。在數(shù)據(jù)處理方面,通過電子計(jì)算機(jī)自動(dòng)采集、分析數(shù)據(jù),保證計(jì)量結(jié)果的準(zhǔn)確性、及時(shí)性和合理性。根據(jù)上述原理,激光粒子計(jì)數(shù)器主要由光路、氣路和電路個(gè)系統(tǒng)構(gòu)成。光路系統(tǒng)由光源、聚光鏡、光電倍增管等構(gòu)成,主要負(fù)責(zé)向光敏感區(qū)發(fā)射一定強(qiáng)度的光,并收集粒子發(fā)射光將之變成不同大小的電信號(hào),氣路系統(tǒng)由采樣管、散射腔、流量計(jì)、抽氣泵等構(gòu)成,負(fù)責(zé)從管道抽取

41、采樣氣流,并使粒子一次通過光敏感區(qū),采樣的流量由流量計(jì)和流量調(diào)節(jié)閥來控制。電路系統(tǒng)由光電倍增管、放大器、甄別器和數(shù)據(jù)處理器構(gòu)成,負(fù)責(zé)將發(fā)射光變成不同大小的電信號(hào),根據(jù)電信號(hào)的大小將其儲(chǔ)存在寄存器中,并顯示出來。根據(jù):標(biāo)準(zhǔn)要求測(cè)試粒徑范圍為.岫,至少個(gè)粒徑檔,.要求的粒徑測(cè)試范圍為.?岫,個(gè)粒徑檔,本測(cè)試臺(tái)選用由德國(guó)公司生產(chǎn)的粒子計(jì)數(shù)器,其結(jié)構(gòu)組成見圖.,它利用光散射方法進(jìn)行粒子測(cè)量,測(cè)試粒徑范圍為.,粒子計(jì)數(shù)器包括三部分,一個(gè)整體控制器,一個(gè)光源單元,兩個(gè)傳感器。由于兩個(gè)傳感器和同一個(gè)光學(xué)接收器和同一個(gè)光源連接,兩個(gè)傳感器的傳遞過程和信號(hào)處理是相同的。傳感器的可測(cè)量濃度大,可測(cè)濃度都為個(gè)/毫升

42、,無需稀釋器,計(jì)數(shù)誤差小,而且兩個(gè)傳感器和整體控制體之間用光學(xué)纖維連接,所以其可以移動(dòng),這樣可以縮短傳感器和采樣口之間的距離,減小測(cè)量時(shí)采樣管路的顆粒損失。傳感器工作原理如圖.所示。的特征如下:.白光源和度的光散射感應(yīng)形成清晰的標(biāo)定曲線走律大學(xué)碩十學(xué)位論文 第三章通吼用空氣過癌器性能評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)硅計(jì)具有專利的形孔技術(shù):無臨界錯(cuò)誤重疊察蹙非常高的分辨率:測(cè)量通道多.每個(gè)數(shù)量級(jí)有個(gè)等級(jí)每個(gè)測(cè)量范圍約宥個(gè)等級(jí)非常商的分?jǐn)?shù)精度能夠在高濃度測(cè)艟由于:口圯燈度光散射感府在辨鮭室有同等強(qiáng)度的光分稚用?修正臨界錆誤和重疊察覺/:濃度限曲黼“贏磊麗磊二;蘭槲一囂崮.計(jì)靛器組成圖 感器原理天津太學(xué)砸學(xué)位論文 第三章通

43、風(fēng)用空氣謝濾囂性能評(píng)竹實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì). 靜電中和器根據(jù):與 .標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定,測(cè)試氣溶膠需通過接觸放射性至少為的射線或射線發(fā)生船,或通過離子發(fā)生器電暈放電,使試驗(yàn)氣溶膠達(dá)到波爾滋曼電荷分布。電暈放電離子發(fā)生器最小電暈電流為,產(chǎn)生等量的正、負(fù)離子。本系統(tǒng)選擇德國(guó)公司牛產(chǎn)的靜電中和器,該設(shè)備的工作原理為通過高壓使樗進(jìn)入電極小室內(nèi)的潔凈空氣發(fā)生電離.產(chǎn)生大量的正負(fù)帶電離子,通過小室的帶電氣溶膠粒子與帶有正負(fù)離子的潔凈空氣相混臺(tái),達(dá)到中和的效果。其中和的過程是通過向空氣中噴八大量正的或負(fù)的離子運(yùn)作的,當(dāng)電離化空氣與帶電物體表面接觸時(shí),該表面就吸引相反極性的離子,聚積在產(chǎn)品或設(shè)備表面瑚靜電因此得以巾和而消除,原理

44、圈見圈一。一豆一爿一。后竺 .刪。磁一丁二;二女”。“。廠女電§圈.靜電中相器的躲理圈瞬.靜電中和器實(shí)物罔天津大學(xué)碩士學(xué)位論文 第三章通風(fēng)用空氣過濾器性能評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì).流量測(cè)量裝置常用的流量測(cè)量裝置有孔板、噴嘴文丘里管,其測(cè)量范圍比較窄,一般流量上下限不超過:,超過這個(gè)范圍流量測(cè)量結(jié)果的誤差會(huì)比較大。而系統(tǒng)要求的測(cè)試范圍為/,因此考慮使用直徑為的渦街流量計(jì),測(cè)量范圍為/,測(cè)量誤差在%以內(nèi)。渦街流量計(jì)具有如下特點(diǎn):結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單牢固、無轉(zhuǎn)動(dòng)件儀表系數(shù)的精度不受流體壓力、溫度、 密度的影響檢測(cè)元件不直接接觸流體可靠性高壓力損失小、量程范圍寬渦街流量計(jì)傳感器是根據(jù)“卡門渦街”原理研制成的一種流體

45、震蕩式儀表,可用下式表示:,專式中:廠為旋渦分離頻率;為斯特勞哈爾數(shù),見圖;,為流速;硝旋渦發(fā)生體寬度。 ×.驢為儀表系數(shù):旋渦分離的脈沖總量與體積總量之比:型 .式中:為儀表常數(shù)脈沖/;寸沖總數(shù)次;為體積總量。旋渦分離頻率與流體流量的關(guān)系式如下:.式中:為頻率次;為流量。所以通過檢測(cè)旋渦分離頻率即可測(cè)知管道流體流量,見圖.,轉(zhuǎn)換器電路構(gòu)成的方框圖如圖.。天津大學(xué)碩學(xué)位論文 第三章避吼甩空氣過濾器性能評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)設(shè)甜筏丑:盈圈一渦街流量計(jì)原理陌.轉(zhuǎn)撓電路框網(wǎng)圖.二敬儀表漣蹙計(jì)安裝穗渦街流量計(jì)在出廠前已經(jīng)進(jìn)行過標(biāo)定,為牟整其測(cè)量準(zhǔn)確性,采用韙璧罩罩于管道的進(jìn)氣端,開啟風(fēng)機(jī),調(diào)整變頻器改變流

46、量,與渦街流量計(jì)讀數(shù)進(jìn)行比較,測(cè)試結(jié)果對(duì)比見圖.,兩者差別極小,幾乎相同天津大學(xué)碩士學(xué)位論文 第三章通風(fēng)用空氣過濾器性能評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì).?/。,。弱如筋 ,、/加/一、.一渦街流/皿圈 : 一量計(jì)一一區(qū)風(fēng)量罩變頻器/圖.渦街流量計(jì)與風(fēng)量罩測(cè)試對(duì)比.壓差測(cè)量裝置按照設(shè)計(jì)要求需測(cè)量被測(cè)過濾器的阻力和對(duì)收集過濾器的阻力進(jìn)行監(jiān)測(cè)。通過在過濾器前后設(shè)置動(dòng)壓環(huán)采集風(fēng)管某斷面的壓力值,前后壓差即為過濾器阻力,.壓力采集是在矩形風(fēng)管個(gè)側(cè)面上位于同一斷面的中間部位開二個(gè)直徑為的平滑小孔,個(gè)小孔通過管連接起來,選擇生產(chǎn)的系列傳感器,其性能參數(shù)見表。表.壓差傳感器技術(shù)指標(biāo)天津大學(xué)碩士學(xué)位論文 第三章通風(fēng)用空氣過濾器性

47、能評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì).系統(tǒng)整體圖】控制臺(tái) 圖系統(tǒng)整體一鎏砸天津大學(xué)碩士學(xué)位論文 第四章數(shù)據(jù)采集與系統(tǒng)驗(yàn)證第四章數(shù)據(jù)采集與系統(tǒng)驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)臺(tái)的管道系統(tǒng)設(shè)計(jì)與設(shè)備部件選型布置完成后,需要構(gòu)建一套自動(dòng)控制系統(tǒng),以實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備的控制和數(shù)據(jù)的自動(dòng)采集。.自動(dòng)控制系統(tǒng).控制任務(wù)本測(cè)試系統(tǒng)檢測(cè)內(nèi)容主要包括以下內(nèi)容:根據(jù)設(shè)定值,自動(dòng)調(diào)節(jié)風(fēng)量,并自動(dòng)記錄風(fēng)量值;采集被測(cè)過濾器和收集過濾器兩端的阻力;.采集測(cè)試空氣的溫濕度;控制計(jì)數(shù)器上下游切換采樣,記錄采樣值,并計(jì)算效率;控制開關(guān)量以實(shí)現(xiàn)對(duì)發(fā)塵器的供氣,從而控制發(fā)塵器的發(fā)塵。.控制方法控制思路是以計(jì)算機(jī)與測(cè)試軟件為平臺(tái),通過兩個(gè)串形端口分別與粒子計(jì)數(shù)器和連接,軟件按照計(jì)數(shù)器

48、的通信格式和波特率自動(dòng)對(duì)計(jì)數(shù)器進(jìn)行控制;用以控制變頻器、采集數(shù)據(jù)、通過開關(guān)量控制電磁閥,控制思路見圖.。圖.控制思路天津大學(xué)碩:學(xué)位論文 第四章數(shù)據(jù)采集與系統(tǒng)驗(yàn)證.系統(tǒng)測(cè)試軟件軟件的目標(biāo)是能夠?qū)崿F(xiàn)系統(tǒng)要求的各種功能,能提供友好的人機(jī)交互環(huán)境和幫助系統(tǒng)。本系統(tǒng)采用可視化編程軟件為用戶提供友好的操作界面,操作人員只需按照提示就可完成所有測(cè)試任務(wù),操作簡(jiǎn)單方便;程序采用模塊化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),自頂向下逐層細(xì)化,層次分明,軟件系統(tǒng)便于調(diào)試和擴(kuò)展。本軟件是采用目前常用的編程軟件 .開發(fā)的。.測(cè)試流程一般通風(fēng)用過濾器測(cè)試軟件流程圖如圖.所示,打開程序進(jìn)入界面。首先進(jìn)行參數(shù)設(shè)置由兩部分組成:通用參數(shù)設(shè)置和計(jì)數(shù)器參數(shù)

49、設(shè)置,通用參數(shù)設(shè)置包含風(fēng)量一阻力測(cè)試參數(shù)設(shè)置、整個(gè)過程的測(cè)試參數(shù)及測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)的選擇;計(jì)數(shù)器測(cè)試參數(shù)設(shè)置包含采樣次數(shù)、采樣時(shí)間及計(jì)數(shù)器效驗(yàn)電壓和計(jì)數(shù)感應(yīng)到的最短時(shí)間設(shè)置,計(jì)數(shù)器效驗(yàn)參數(shù)一般情況下不需要改變,只有在計(jì)數(shù)器效驗(yàn)參數(shù)改變韻情況下才需修改。參數(shù)設(shè)置完成后選擇測(cè)試類型,包括:風(fēng)量阻力測(cè)試、初始效率測(cè)試、容塵測(cè)試、帶靜電與消靜電效率測(cè)試,其中帶靜電與消靜電效率測(cè)試與初始效率測(cè)試過程和方法相同。圖.軟件流程圖第四章數(shù)據(jù)采集與系統(tǒng)驗(yàn)證無津大學(xué)碩學(xué)位論文. 測(cè)試方法與軟件界面測(cè)試流程界面與參數(shù)設(shè)置打開測(cè)試程序.進(jìn)入流程界面,見圖.,該界面可以清晰看出系統(tǒng)所包含的部件及其位置和功用,觀測(cè)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試環(huán)境參數(shù),包括阻力、流量、溫濕度、采樣穎?？倲?shù)及電磁閥切換狀態(tài)。匕二二啊室啊啊嘿詈唧?一黑一睡尸具。?。善吾面一矽?竺:鬯一譴筍型圖?流程界面參數(shù)設(shè)置由兩部分組成:通用參數(shù)設(shè)置和計(jì)數(shù)器參數(shù)設(shè)置,見圖