最易穿透粒径在高效超高效过滤器测试中的应用

2002年第4期最易穿透粒径在高效起高效过滤器测试中的应用天津大学环境科学与工程学院李永祥刘俊杰朱能文摘本文介绍了什么是最易穿透粒径及其产生原因，并且介绍了高效过滤器和超高效 过滤器的滤纸效率的测试、过滤器的渗漏测试、过滤器的全效率测试的测试过程及最易穿透粒 径在各项测试中的应用。关键词最易穿透粒径高效过滤器超高效过滤器单分散气溶胶多分散气溶胶Abstract Iliis paper introduces the Most Penetrating Particle Size (MPPS) and why it appears. And it also introduces how to test HEPA and ULPA filter media, leakage of the filter and efficiency of the filter. Furthermore it explains the application of the Most Penetrating Particle Size in filter test.Key words Most penetratii particle size (MPPS) High efficiency air filter (HEPA) Ultra low penetration air filter (ULPA) Monodisperse aerosol Polydisperse aerosol 24 万方数据1概述在额定风速下，过滤器对某粒径的粒子的捕 获效率最低，此粒径称为最易穿透粒径(the Most Penetrating Particle Size)，简称 MPPS。粒径大于或 小于最易穿透粒径，过滤效率均会提髙。造成这 种现象的原因如下:过滤机理主要有接触阻留、扩 散、惯性碰撞等，在这几种过滤机理作用下，比较 大的微粒由于接触阻留和惯性作用而沉积在滤纸 上，当粒径变小时，扩散效应逐渐增强，这样粒径 小的微粒也会沉积在滤纸上，所以，与粒径有关的 效率曲线，就会出现最低点，此点的粒径就是该过 滤器的最易穿透粒径。当然，最易穿透粒径仅对高效过滤器和超髙 效过滤器有意义。高效过滤器和超高效过滤器的 具体分类如下表。表1不同过滤器的效率、穿透率分类EN1822标准 过滤器分级过滤器整g体测试局部漏点扫描测试MPPS效率(%)穿透率(%)效率(%)穿透率(%)H108515一-H11955H1299.50.5-H1399.950.0599.750.25H1499.9950.00599.9750.025U1599.99950.000599.99750.0025U1699.999950.0000599.999750.00025U1799.9999950.00000599.99990.00012最易穿透粒径的具体应用高效过滤器和超高效过滤器的完整测试过程 包括以下三步，其中每一步都可以看成一个独立 的测试。(1) 滤纸效率的测量，这应该由一系列不同大 小的粒子在额定速度下确定，并且要确定该滤料 的最易穿透粒径。(2) 过滤器的渗漏测试，在额定空气体积流速 下，使用平均粒径与最易穿透粒径相同的测试气溶胶进行过滤器表面的扫描测试。(3) 过滤器的全效率测试，使用同一种测试气 溶胶，在相同的名义空气体积流速的情况下确定 过滤器的整体效率。2.1滤纸效率的测量测试过程要求至少有5片滤纸的试样，并且测 试纸样不应折叠、有孔洞。测试纸样的最小尺寸为 200mm x 200mm。测试气溶胶产生后，通过一个调节 器，最后同粒子数目不定的空气混合后一起被带到 测试过滤器的管道上。在测试台的上游和下游设置洁净与空调技术99.999990.06 0.10.2di!IIIIIIII IISIIIIIIII111I丨 I ll霧inn imi睡睡 _ 蠢 n 11 11專film mmmm mmm _細麵雜讎_* m i m*itmmm mm * * , ( i i 11|IIIHU 1;_11 甽 Mmil丨!丨丨t:誦_nifi丨丨!_靈ii iminik鲷iJiiii! hib繼窗MHiBaniii &QuuSiUk wr 99tii nmm mmmmwmwmmmmmmuis* 11mitiMi *Mi 11 amm mm，“ ，l，l“nmtmm mm *mmudiim mmm mm mm , 春“HW_MHIIIIIHUIIIHliliMill I川丨iliii鼸讎 till川驅備M1UIIIUI_雞露*_戴象1川1:!；!|-_曝4肇爲11111“tuiMai wmm mm mmmm mi, irnmmmm mmm mmmmmmam mmm mm mmmmmmm mmm mm mm 讎*mtmmam mmmm mmm mmmmm mmm mmm mm m * * * i r采样点，将部分测试空气引人粒子计数器中。上游 采样点和一个稀释循环装置相连接，这个稀释循环 装置把较髙的粒子浓度调节到粒子计数器的测量范 围。在采用凝结核计数器(CNC)进行全计数测量 时，必须用差动迁移率分析仪(DMA)把所需要粒径 的单分散性气溶胶从最初的多分散性气溶胶中分离 出来。如果采用光散射粒子计数器(OPC)进行计径 计数测量时，那么在测试前和测试后的样本中能够 测量多分散性气溶胶的粒径分布。为了建立粒径与 穿透率的关系曲线，最好确定6个等距离的粒径点99.999999ntAMBMI孀 _* m mmmrn mm-99.9999o.Ol 0.02的对数值。因此，要产生至少6种具有合适中值粒 径的准单分散性测试气溶胶。这也能用具有至少六 挡粒径分级的多分散性气溶胶替代。在每种情况 中，都应保证测试范围或者产生出的粒径的范围包 含最易穿透粒径。通过对五个样本的测试，绘出粒 径与效率曲线，并且确定最低效率值、最易穿透粒 径、压力损失。最易穿透粒径在随后的过滤器的渗 漏测试和全效率测试中用作平均粒径。其测试曲线 下图所示.0.000010.00010.001 0.5m 1,0 图i在不同风速下超髙效过滤器滤纸不同粒径对应的过滤效率和穿透率2.2过滤器的渗漏测试主要是测试过滤器的局部穿透率。将过滤器密 封在测试设备中，测试的基础方法是应用大采样量 粒子计数器的扫描方法。中和后的测试气溶胶以额 定体积流速引入到管道的下游，并且在管道的截面 均匀分布。在被测过滤器的后面有一个扫描仪，它 有一个或多个机械式的可移动探头，这些探头用于 对过滤器的整个表面进行扫描。这些探头与粒子计 数器相连接。测试气溶胶的平均直径应与过滤介质 的最易穿透粒径相等，并且应均勻分布于整个测试 横截面。在被测试过滤器的下游，应该采用一个或 多个空气采样探头来进行粒子浓度采样，并且这些 空气采样探头以确定的速率移动。粒子浓度要同上 24 万方数据游处的浓度相比较。在扫描的过程中，过滤器的整 个表面都应该被扫描到。从渗漏测试的测试参数和 允许的局部效率来看，以及考虑到统计的关系，在泄 漏处能够给出粒子计数率的极限值。如果过滤器表 面的任一点都没有超过此极限值，那么过滤器就通 过了渗漏测试。2.3过滤器的全效率測试在测试(3)中，过滤器的全效率测定方法有两 个:静态测量法，即采用静止探头测量过滤器上 游和下游的平均粒子浓度。扫描方法，即在过 滤器的上游和下游连续对粒子浓度采样，测量出 过滤器各局部的MPPS效率后，整体综合计算过滤 器的全效率。2002年第4期其静态测量法测试过程示意图如下。过滤器的全效率测试可以使用单分散性的气 溶胶，也可以使用多分散性的气溶胶。效率一般由最易穿透粒径决定。当使用单分散气溶胶进行 测试时，粒子计数可以采用凝结核计数器(CNC)或 光散射粒子计数器(OPG)，要保证中值粒径等于最 26 万方数据图中:1粗效过滤器 2中效过滤器 3风机4空气加热器 17下游采样管5高效过雎器 6气溶胶入口 7温度籣童 8湿度计9粒径分析采样管 10上游采样管 11测压装置 12压力表13被测过滤器 14节气阀 15绝对压力测童 16压差测量图2过滤器全效率测试过程示意图参考文献易穿透粒径。当使用多分散系气溶胶时，采用光散射粒子 计数器(OPC)，它在计数的同时还能确定粒径分 布。在测试过裎中，要保证测试气溶胶中值粒径 在最易穿透粒径的一半到1.5倍之间。3结论总之，对于高效和超髙效过滤器的测试，最易 穿透粒径粒子计数效率法是大势所趋，这种方法 更能准确的反应高效及超髙效过滤器的性能。1 Maiy E. Piwce. HEPA Filler Media Testing: 1950 -2 N(man liffiutz and Maxy Pierce, A General Correlation 和洁净室的相关标 准、规范，以翔实的技术资料阐述洁净室技术所涉及的广泛科学知识，用较多的篇幅论述了洁净厂房工程设计、安装施工和 运行管理方面的技术要求、技术措施和技术知识，它向各行各业从事洁净室工程设计、施工和运行管理的广大工程技术人 员提供了丰富的技术资料。本书共分10章，分别叙述了洁净室的发展现状、洁净室标准、洁净厂房的布置、洁净室建筑、空气净化和净化空调系 统、洁净厂房的公用动力设施设计、洁净厂房的微振和噪声控制、洁净室的静电和电磁干扰防护、洁净厂房的施工安装、洁 净室的检测认证、洁净厂房的运行管理等。为满足从事或即将从事洁净厂房设计、施工和管理人员的需要,在本书中还编 人了大量的、实用的有关洁净室设计、施工、运行管理方面