Принципы фильтрации макрочастиц

Механические воздушные фильтры удаляют частицы из потока воздуха за счет того, что частицы вступают в контакт с поверхностью волокон наполнителя фильтра и прилипают к волокнам. Механизмами, которые обеспечивают контакт частиц с волокнами в наполнителе фильтра, являются «процеживание» (просеивание), «улавливание», «диффузия», «инерционное отделение» и «электростатическое притяжение». Первый из данных механизмов относится главным образом к механическим фильтрам, а на его работу влияет размер частиц. Электростатическая фильтрация обеспечивается путем сообщения наполнителю фильтра соответствующего заряда в процессе производства.

Механизмы

Существует пять механизмов, посредством которых частицы удаляются из воздуха наполнителем воздушного фильтра. Это «процеживание» (просеивание), «улавливание», «диффузия», а также «инерционное отделение» и «электростатическое притяжение». У каждого механизма есть диапазон размеров частиц, в котором он является определяющим фактором для их отфильтровывания. Инерционное отделение и улавливание являются основными механизмами сбора частиц, размер которых больше 0,2 мкм, а диффузия преобладает для частиц размером менее 0,2 мкм. Электростатическое притяжение обеспечивается путем сообщения наполнителю фильтра соответствующего заряда в процессе производства.


Процеживание

происходит, когда промежуток между частями наполнителя (волокнами, сеткой, гофрированным металлом и т. д.) меньше диаметра частиц, которые фильтр должен улавливать. Данный принцип применяется в конструкциях большинства фильтров и относится исключительно к размеру частиц, промежуткам между частями наполнителя и его плотности.


Инерционное отделение

действует за счет быстрого изменения направления движения воздуха и принципов инерции для отделения массы (твердых примесей) от потока воздуха. Частицы, двигающиеся с определенной скоростью, как правило сохраняют данную скорость и двигаются в одном направлении. Этот принцип обычно применяется при наличии высокой концентрации крупных частиц, а также во многих случаях в качестве режима предварительной фильтрации перед более эффективными фильтрами доочистки.


Улавливание

Для улавливания частицы, она должна оказаться на расстоянии одного своего радиуса от волокна. После этого частица вступает в контакт с волокном и притягивается. Механизм улавливания можно противопоставить механизму осаждения в том плане, что улавливаемая частица имеет меньший размер и ее инерция недостаточно сильна, чтобы она продолжала двигаться по прямой линии. Из-за этого она движется с потоком воздуха, пока не вступит в контакт с волокном.


Диффузия

возникает, когда произвольное (броуновское) движение частиц вызывает контакт частицы с волокном. Когда частица освобождает место в среде в результате притягивания и улавливания, в среде образуется область с более низкой концентрацией, в которую стремится другая частица, которая также будет уловлена. Чтобы повысить вероятность такого притяжения, фильтры, построенные на этом принципе, работают при низкой скорости среды и (или) имеют высокую концентрацию микроволокон, стекла или другого материала. Чем больше времени частица проводит в «зоне улавливания» и чем больше площадь поверхности наполнителя фильтра (волокон), тем выше шансы того, что она будет поймана. Производители фильтров используют данный принцип двумя совершенно разными методами – применение наполнителя большой площади в виде мата из стекла с мелкой структурой или применение наполнителя из стекла меньшей площади, растянутого по высоте.


Электростатическое притяжение

Эффективность фильтров, в которых применяется наполнитель из волокон большого диаметра, по удалению мелких частиц повышается за счет электростатического заряда. Фильтры с наполнителями из волокон большого диаметра обычно выбираются в силу их низкой цены и низкого сопротивления потоку воздуха. Однако такие фильтры часто со временем теряют свой электростатический заряд, поскольку частицы, задержанные на их поверхности, занимают заряженные места, тем самым нейтрализуя электростатический заряд фильтра.


Механические и электростатические фильтры

По мере загрузки механических фильтров частицами их эффективность падает, при этом они приводят ко все большему падению давления потока воздуха. Со временем увеличение падения давления становится значительным препятствием на пути воздушного потока и фильтры приходится заменять. По этой причине часто отслеживают перепад давления до и после механических фильтров, поскольку данный параметр указывает на то, что фильтры следует заменить.

И наоборот, электростатические фильтры, которые состоят из поляризованных волокон, могут терять свою эффективность со временем или под воздействием определенных химических веществ, аэрозолей или высокой относительной влажности. Обычно падение давления в электростатическом фильтре возрастает при более низкой скорости потока воздуха, чем в механическом фильтре с такой же эффективностью.

Так, в отличие от механического фильтра, падение давления является плохим индикатором необходимости замены для электростатических фильтров. При замене фильтра ОВКВ следует помнить о данных отличиях между механическими и электростатическими фильтрами, поскольку они будут влиять на работу вашего фильтра (его эффективность с течением времени), а также на необходимость в обслуживании (графики замены).


ВСТАВИТЬ ИЗОБРАЖЕНИЕ ВЫШЕНаполнитель из тонких волокон работает по принципу механического удаления, а волокна в нем со временем не теряют своей эффективности. Их первоначальная эффективность неотличима от их фактической эффективности в течение срока службы, благодаря чему пользователи получают необходимые характеристики удаления твердых примесей.
ВСТАВИТЬ ИЗОБРАЖЕНИЕ ВЫШЕГрубые/электретные волокна, в силу своего большого размера, проще и дешевле в производстве. Для достижения их основного эффекта по улавливанию частиц необходимо, чтобы в процессе производства волокна были электризованы. По мере рассеивания заряда в результате загрузки твердыми примесями, снижается и эффективность фильтра. И это имеет критическое значение, поскольку размер 99 % всех частиц меньше 1 микрона, а это диапазон, в котором эффективность фильтров данного типа снижается больше всего.