初效、中效空气过滤器性能试验方法综述

1. 初效、中效空气过滤器性能试验方法综述 报告人：王玉杰 2012.12.5

2. 主要内容 1 3 2 4 过滤器概念 性能试验方法 性能指标 性能试验台 2 2 Tianjin University

3. 空气过滤器概念 空气过滤器是指空气的过滤装置，一般用于洁净车间、洁净厂房、实验室及洁净室，或者用于电子机械通讯设备等的防尘。 空气过滤器分类 • 按过滤效率分类（最常见方法） • 初效过滤器中效过滤器高中效过滤器 • 亚高效过滤器高效过滤器（超高效过滤器） • 按结构形式分类 • 平板式 折叠式 袋式 卷绕式 筒式 静电式 • 按滤料更换方式分类 • 可清洗 可更换 一次性使用 3 Tianjin University

4. 初效过滤器 初效过滤器适用于空调与通风系统的初级过滤、洁净室回风过滤、局部高效过滤装置的预过滤，主要用于过滤5μm及以上粒径的尘埃粒子。也用于多级过滤系统的初级保护。 有平板式 折叠式 袋式三种样式 过滤材料有无纺布、尼龙网、不锈钢网等。 4 Tianjin University

5. 中效过滤器 中效过滤器主要针对1μm-5μm的尘埃粒子过滤，主要用于中央空调系统的中级过滤、制药、医院、电子、食品等工业净化中；还可作为高效过滤器的前端过滤，以减少高效过滤器的负荷，延长其使用寿命。 中效过滤器不宜独立使用，宜与初效过滤器组合使用。 袋式中效过滤器 无隔板中效过滤器 5 Tianjin University

6. 高效过滤器 • 主要用于捕集0.5μm以下的颗粒灰尘及各种悬浮物。采用超细玻璃纤维纸做滤料。 • 广泛应用于光学电子、LCD液晶制造、生物医药、精密仪器等行业无尘净化车间的空调末端送风处。 有隔板高效过滤器 6 Tianjin University

7. 空气过滤器安装位置 不同等级过滤器的安装位置不同。 • 初效过滤器应安装在空气处理机组的新风口之后，或新、回风混合段之后，空气预热器之前，以防预热器表面积尘降低传热效果。 • 中效过滤器应设置在送风机出口的正压段上，以免经过中效过滤器的洁净空气被渗入到空气处理机组内的未被处理的空气所污染。 • 高效过滤器应设置在洁净室的送风口处，以保证经过三级过滤的洁净空气不被再次污染。 • 注意：中效过滤器之前必须设置初效过滤器； • 高效过滤器之前必须设置初效过滤器和中效过滤器。 7 Tianjin University

8. 空气过滤器性能评价 评价空气过滤器性能主要指标有 效率 阻力 容尘量 我国标准规定过滤器在额定风量下的效率和阻力应符合以下要求： 8 Tianjin University

9. 初、中效空气过滤器性能试验方法 过滤器的过滤效率与测试方法、测试工况是分不开的。 目前国内外常用测试方法有： 计重法（国际通行） 是测试和评价低效率过滤器的主要方法。 计径计数法（欧洲通行） 用于测试一般通风用过滤器。 大气尘计数法（仅中国实行） 比色法（大部分国家实行，中国不实行） 国外多用来评价一般通风用过滤器。 9 Tianjin University

10. 初、中效空气过滤器性能试验方法 人工尘计重法 比色法 计数法 10 Tianjin University

11. 人工尘计重法 • 以人工尘为尘源，通过检测被测过滤器前后人工尘质量的变化来确定过滤器的过滤效率。 • 过滤器装在标准试验风洞内，上风端连续发尘。每隔一段时间，测量穿过过滤器的粉尘重量或过滤器上的集尘量，由此得到过滤器在该阶段按粉尘重量计算的过滤效率。 • 人工尘 我国标准中使用的人工尘是由道路尘、炭黑、短棉绒等三种粉尘按一定比例混合而成的模拟大气尘。其中72%道路尘、23%炭黑、5%短棉绒。 • 计重法试验终止条件： • 约定的终阻力值，或效率明显下降时。 11 Tianjin University

12. 人工尘计重法 计重法测试过滤器性能试验台 试验装置主要包括：风道系统、人工尘发生装置和测量设备三部分。 1-空气进口 2-空气进口风管 3-人工尘发生装置 4-穿孔板 5-被试过滤器前风管 6-静压环 7-被试过滤器安装段 8-压力测量装置 9-被试过滤器后风管 10-末端过滤器 11-末端过滤器后风管 12-天圆地方 13-流量测量装置前风管 14-流量测量装置 15-流量测量装置后风管 16-风机进口风管 12 Tianjin University

13. 人工尘计重法 试验条件 试验用空气的引入 试验用空气应保证洁净，空气中的含尘量不应影响计重效率的测量结果 试验尘源 人工尘，保证被引入试验管道前是干燥的。 用来捕集透过受试过滤器的人工尘的过滤器，效率和阻力要求最低达到亚高效空气过滤器级别要求。在相当于一个试验周期的时间内，因环境条件的变化而引起的自身重量变化不应超过1g。 末端过滤器 13 Tianjin University

14. 人工尘计重法 测量设备 • 风量测量设备 • 一般采用标准孔板或标准喷嘴等节流装置连接微压计进行测量。 • 阻力测量设备 • 一般采用微压计进行测量，微压计分度值不应大于2Pa。 • 衡器 • 称量受试过滤器和末端过滤器用的衡器，其感量应达到0.1g。称量人工尘的天平，其感量也应达到0.1g。 14 Tianjin University

15. 人工尘计重法 试验方法 1、将称量过的末端过滤器和受试过滤器安装在风道系统中， 2、用人工尘发生器向风道系统发生一定质量的人工尘，穿过受试过滤器的人工尘被末端过滤器捕集。 3、然后取出末端过滤器和受试过滤器，重新称量。 4、根据受试过滤器和末端过滤器增加的质量计算受试过滤器的人工尘计重效率。 5、每个试验周期开始和结束都需要测量阻力、受试过滤器和末端过滤器的人工尘捕集量，以此确定受试过滤器的容尘量、阻力与容尘量的关系和计重效率与容尘量的关系。 15 Tianjin University

16. 人工尘计重法 数据处理 一个发尘阶段内的计重效率 其中： W1i——在该发尘过程中，受试过滤器的质量增量，g； W2i——在该发尘过程中，未被受试过滤器捕集的人工尘重量，g； Wi——在该发尘过程中，人工尘发尘量，g； 每一个发尘阶段结束后，应在以计重效率为纵坐标，发尘量为横坐标绘制计重效率和发尘量的关系图中增加相应点。 人工尘平均计重效率 其中: W——发尘的总质量，g； Wk——第k次发尘量，g； Wf ——最后一次发尘直至达到终阻力时发尘的质量，g； ——各发尘阶段的平均计重效率，%； A——被测过滤器达到终阻力后的平均计重效率，%； 容尘量测定 16 Tianjin University

17. 比色法 试验台和试验粉尘与计重法相同，粉尘“量”为采样点高效滤纸的通光量。 在过滤器前后采样，采样点设高效滤纸，显然，过滤器前后采样点高效滤纸的污染程度不同。 试验中，经过每一次发尘试验，测量不发尘状态下过滤器前后采样点高效滤纸的通光量，采用比色计来判别其差异，用规定计算方法得出所谓“过滤效率”。 终止试验的条件： 约定的终阻力值，或效率明显下降时。 比色法曾是国外通行的试验方法，后逐渐被计数法所取代。 17 Tianjin University

18. 计数法 本方法适用于测量对粒径大于或等于0.5μm粒子的过滤效率小于或等于99.9%的空气过滤器，即中效、高中效、亚高效过滤器。 计数法是通过白炽光源或激光光源的粒子计数器测量被测过滤器前后各粒径档的累积粒子数目确定各粒径档的累积计数效率，此方法给出一条随粒径变化的过滤效率曲线，能够更全面地反映过滤器的性能。 大气尘计数法 气溶胶计数法 18 Tianjin University

19. 计数法 大气尘计数法 20世纪80年代初，国内科研工作者提出了采用大气尘粒径计数法作为一般通风用空气过滤器检测方法的思想，并列入国家标准即GB12218．89《一般通风用空气过滤器性能试验方法》。 用大气尘计数法检测空气过滤器效率，所用尘源为大气尘，指室外或与室外相通的室内自然空气中所含的悬浮粒子。 大气尘具有不稳定性，造成效率检测试验的不可重复性以及检测结果的不确定性。而且试验中不能对粒子浓度和分散度加以控制。 19 Tianjin University

20. 计数法 气溶胶计数法 目前，欧美国家检测空气过滤器的方法均为粒径计数法，所用尘源为气溶胶。具体方法是：气溶胶在被测过滤器的上游风道均匀分散，利用光学粒子计数器检测上下游有代表性的气样，得出过滤器粒径效率数据。 粒径计数法给出的效率值不再是一个单一的效率值，而是一条沿不同粒径分布的效率曲线，能够更全面的反应过滤器的性能。 然而欧、美国家的检测方法中，所用的气溶胶，检测用粒子计数器，过滤器效率的标识等方面有较大的差别。 美国选用的气溶胶为非球形多分散固相干燥氯化钾，欧洲所用气溶胶为球形单分散雾化DEHS液滴。 20 Tianjin University

21. 计数法 气溶胶计数法优点 尘源稳定性好 颗粒分散度及浓度易于控制 检测结果准确性高，重复性好 因此，用气溶胶粒径计数法代替大气尘计数法检测空气过滤器的效率，检测结果更可靠，能够满足过滤器行业的更高要求。 国内空气过滤器主要用于去除大气中的工业污染物，一般为粉尘。在气溶胶的选用上，与雾化液滴相比固体粒子更接近过滤器的应用环境，能够更准确地模拟过滤过程中粒子反弹，再飞散以及粉尘与滤料之间的静电效应等因素对过滤效率产生的影响。 21 Tianjin University

22. 计数法 计数法测试过滤器性能试验台 试验装置主要包括风道系统、气溶胶发生装置和测量设备三部分。 试验风道示意图如下： 1-洁净空气进口 2-洁净空气进口风管 3-气溶胶发生装置 4-穿孔板 5-被试过滤器前风管 6-过滤前采样管 7-压力测量装置 8-被试过滤器安装段 9-静压环 10-被试过滤器后风管 11-过滤后采样管 12-天圆地方 13-流量测量装置前风管 14-流量测量装置 15-流量测量装置后风管 16-风机进口风管 22 Tianjin University

23. 计数法 试验条件 试验用空气的引入 试验用空气应保证洁净，风道中粒子背景浓度不应超过气溶胶发生浓度的1%。风道应在吸入口设保护网和静压室，静压室入口应安装2-3级空气过滤器。最后一级为高效过滤器，确保进入风道的空气洁净。 气溶胶发生器 试验气溶胶为多分散固相氯化钾（KCL）粒子。气溶胶发生装置应能提供0.3μm-10μm粒径范围内稳定的气溶胶。并在上游采样截面前与洁净空气充分混合。 Tianjin University

24. 计数法 测量设备 • 风量测量设备 • 一般采用标准孔板或标准喷嘴等节流装置连接微压计进行测量。 • 阻力测量设备 • 一般采用微压计进行测量，微压计分度值不应大于2Pa。 • 计径计数效率测量设备 • 上下风侧采样管（6）、（11）用软管分别连接到两台或一台粒子计数器上进行试验。当上风侧浓度高于粒子计数器量程范围时，应在采样管与粒子计数器之间附加稀释装置。 24 Tianjin University

25. 计数法 测量设备 采样管 采样管口部直径选择应考虑近似等动力流的条件，即采样管口的吸入速度与风道内风速应近似，最大偏差应小于±10%。当风道内风速与采样管口速度近似时，采样管采用a型式，当风道内风速低于采样管口速度时，采用b型式，当风道内风速高于采用管口速度时，采用c型式。 粒子计数器 一般采用光学粒子计数器，粒子计数器至少应有大于或等于0.3μm、大于或等于0.5μm、大于或等于1.0μm、大于或等于2.0μm和大于或等于5.0μm五个档次。 25 Tianjin University

26. 计数法 试验方法 1 阻力试验 确保受试过滤器安装外框处不发生泄漏 启动风机，用微压计测出50%、75%、100%和125%额定风量下的阻力，并绘制风量阻力曲线。 2 气溶胶计径计数效率试验 在额定风量下，一般用两台粒子计数器同时测出受试过滤器上、下风侧不同粒径的粒子计数浓度，当受试过滤器对0.5μm粒径的计数效率小于90%时，也可以用一台粒子计数器进行试验。 计数效率为其上、下风侧计数浓度之差与上风侧浓度之比。 26

27. 计数法 试验注意 1、确保受试过滤器安装边框处不发生泄漏。 2、启动风机，进行试验时要保持受试过滤器在额定风量下工作。 3、在发生试验用气溶胶前应测量背景浓度，至少连续采样5次。每次采样的粒子浓度均应满足要求。 4、发生气溶胶，待发尘稳定时，在受试过滤器的采样位置上，用事先经过校正的粒子计数器尽可能做到等速采样。 5、当用2台粒子计数器时，对于试验的每一批过滤器，在试验开始之前，2台计数器应在下风侧采样点轮流采样，各自测得平均浓度为N1、N2，分别与二者平均值之差应在±20%之内。 27 Tianjin University

28. 参考文献 1、《空气过滤器》，GB/T 14295—2008 2、《一般通风用空气过滤器性能试验方法》，JG-T22-1999; 3、邱济夫,沈晋明.抗菌过滤器评价方法的研究.2005 4、刘道清，空气过滤技术研究综述，2007.5 5、徐昭炜，空气过滤器计重法试验系统的研究，2009.5 6、王智超，空气过滤器效率的气溶胶计数法评价，2012 28 Tianjin University

29. 谢谢大家！