過（guò）濾器的效率按GB 6165-85規定,進（jìn）行了鈉焰法測試.測試效（xiào）率時的風量與測試阻（zǔ）力時的風量相同（tóng）,結果表明,過（guò）濾器的效率均不低於99. 99%
1、引言(Introduction)
“香蕉污视频”牌高效空氣過濾器(High-Efficiency ParticulateAirFilter, HEPA Filter)能夠在極高收集（jí）效率(≥99.97% )下去除低濃度的亞微（wēi）米粒子,美國原子能委員會於20世紀40年代就將其用於實驗型反應堆（duī）中去除放射性（xìng）塵埃(Anglenetal., 2003),現在已成為世界（jiè）各國核工業中普遍采用的防止放射（shè）性氣溶（róng）膠汙染大氣的一種重要的環保設備.降低高效空氣過濾器的阻力,可以明顯降低通風係統的建造和運行成（chéng）本.研究阻力與其他結構參數之間的關係、降低過濾器阻力是過濾理論及實驗研究的核心任務之（zhī）一(付海明（míng）等, 2003).
過濾理論（lùn）及實驗研究始於20世紀初. 1922年,Freundlich提出在0. 1~0. 2μm半徑範圍內的氣溶膠顆粒物（wù）存在（zài）最大滲透率(Spurny, 1997).此後,國內外許多學者對（duì）空氣過濾理論進行了大量的研究,給出了過濾器阻力的計算公式,但計算（suàn）結果與實測數據存（cún）在較大的偏差(林忠平, 1998;許鍾麟,1998).Thomas(2001)等對非穩態條（tiáo）件（jiàn）下的過濾器阻力（lì）進行了實驗和模擬研究.到目前為止,現有的理論無法直接（jiē）用於指導過濾器的生產（chǎn）實踐.本文通（tōng）過實驗改進高效空氣過濾器的結構形式（shì）,找出阻力最低時高效空氣過濾器的結構參數,探討（tǎo）高效過濾器的結（jié）構與阻力之（zhī）間的關係（xì）,對於（yú）開發高性能的空氣過濾器、探討過濾理論具有重要（yào）的意義（yì）.
2、理論分析(Theoretical analysis)
高效空氣過濾（lǜ）器的（de）阻力分為過濾材料阻力和（hé）結構阻力（lì）兩部分.
2. 1 過濾材料阻力
目前,人們習慣用達西定律來研究過濾材料的阻力.過濾理論認為,在低流速、小雷諾數的情況（kuàng）下,多孔介質兩端的壓差服從達西(Darcy)定律:
2. 2、“香蕉污视频（jié）”牌過濾器結構阻力
在過濾器結構阻力方（fāng）麵,相關的（de）理論研究較少.結（jié）構阻力分為（wéi）兩部分,一部分是空氣流進、流出過濾器時,由於通風麵積（jī）發生突變(進風時突縮、出風（fēng）時突（tū）擴)而產生的能量損失;一部分是空氣在過（guò）濾器內流動時受到過濾材料、分隔物阻擋、摩擦而（ér）產生的能（néng）量損失.通過研究空氣在過濾器氣流（liú）通道內的（de）流動情況,可以計（jì）算結構阻力.
2. 3 通過實驗來確（què）定合理的高效空氣過濾器的結構參數
在過濾器的過濾材料、外形尺寸、通風量一定時,增加過濾器的濾料麵積可以降低空氣穿（chuān）過過濾材料的速（sù）度.根據公式(1),會降低濾（lǜ）料阻力.同時,增加濾料麵積時所采取的措（cuò）施(如減小（xiǎo）濾紙褶的間距、增大濾（lǜ）紙褶的（de）深度),常常會導致結構阻力的（de）升高.綜（zōng）合作用的結果就是存在最佳的結（jié）構參數,使（shǐ）過濾器的總阻力最低.現有的理論無法（fǎ）得出準確的（de）結構參（cān）數,使高效空氣過（guò）濾器的阻力降至最低,因此,通（tōng）過實（shí）驗研（yán）究.優化阻（zǔ）力最低時高效空氣過濾器（qì）的（de）結構參（cān）數,可以指導過（guò）濾器的生產和開發.本文從過濾材料（liào）的褶間距、褶深度、褶形狀三個方麵來研究過濾器的結（jié）構與阻力的關係.
3、材料與（yǔ）方法(Materials andmethods)
實驗過濾器選用平板（bǎn）密褶型高效空氣過（guò）濾器和有隔板的高（gāo）效空氣過濾器,過濾材料選用進口的（de）和國產（chǎn）的高效（xiào）空氣過濾玻纖濾紙(本文中分別用濾紙A和濾紙B表示).
4、結果(Results)
4. 1 過濾材料的阻力特性
目前,高效空（kōng）氣過濾材料有玻纖（xiān）濾紙、駐極體聚丙烯、PTFE等（děng）(範存養等, 2001),其中玻纖濾紙性能穩定、價格合理,是主流的（de）高效空氣過濾材（cái）料,而其他過濾材料或價格昂貴或性能不穩定,尚未得（dé）到廣泛應（yīng）用.圖1為本實驗中選用的兩種過濾材（cái）料的阻（zǔ）力性能測試結果.可以看出,進口濾紙A的阻力明（míng）顯低於國產濾紙B.
4. 2 褶間距對阻力的影響
在高效空氣過濾器外形尺寸一定的情況下,減小濾料的褶間距,可以增加過濾器的濾料麵積,減小濾速,降低（dī）氣流穿透濾料的（de）阻力（lì）.但隨著褶間距的（de）減小,氣流通道也將變小,會增大氣流在氣道內流動的能量損失(阻力（lì）).所以,存在一合適的褶間距,使過濾器（qì）的總阻力降（jiàng）至最低.為此,本文對不同濾料、不同褶間距的3種尺寸的平板密褶型高效空氣過濾（lǜ）器,在1000 m³.h-1風量下的阻力進行了測試,
在本實驗範圍內,兩種濾料、3種常見規格平板密褶型高效空氣過濾器存（cún）在不同的最佳褶間距.而且（qiě）兩種濾（lǜ）料有著相同（tóng）的規律,隨（suí）著（zhe）褶深的增大,最佳（jiā）褶間距也相應增大.阻力最低的結構參數見（jiàn）表2.
與文獻報道的結構參數不同(徐小浩, 2005).這也說明,同樣結構形式的過濾器,采用不（bú）同的過濾材料對應有不同的最佳結構參（cān）數.有隔板的高效空氣過濾器是另一類（lèi）常見的過濾器.表3是用濾料B製作的兩（liǎng）種尺寸的過濾器阻力實測結果.從表3的數據來看,深度為150 mm的有隔板HEPA過濾器,在（zài）褶間距為4. 8 mm(分隔板波（bō）紋高2. 4 mm)時阻力最低;深度為292 mm的有隔板HEPA過濾器（qì）,最（zuì）佳褶間（jiān）距為5. 4 mm(分隔板波紋高2. 7 mm).
可以看到,不管是密褶型還是有隔板的高效空氣過濾（lǜ）器,當濾料褶深度確定時,存在最佳的濾料褶間距.隨著濾料褶深度的增加,其最佳褶間距也相應增大.不同的濾（lǜ）料有不同的最佳的結構形式.
4. 3、褶深度（dù）對阻力的影響
在對過濾器（qì）的深度尺寸沒有嚴（yán）格要求的情況下,增加濾料褶的深度也可以有效增加濾料麵積,降低氣流穿透濾料的阻力.濾（lǜ）料褶深度的增加,同樣會導致氣流通道內摩（mó）擦阻力的增大,因（yīn）此,也存在一個（gè）最合理的使過濾器阻力最低的濾料褶深度.
是一組平板密褶型高效空氣過濾（lǜ）器的阻力曲線.高效空氣（qì）過濾器的端麵尺寸是610 mm×610mm,褶間距為3. 3 mm,采用（yòng）進口濾料A,深度分別是（shì）50 mm、60 mm、69 mm、80 mm和90 mm,在850m³.h-1、1000 m³.h-1風量下測定（dìng）了過（guò）濾器（qì）的阻力.從（cóng）圖2中可（kě）以清楚地看出,對於固定的褶間距,存在最佳的使過濾器的阻力最低的（de）濾料褶深度.
組（zǔ）用（yòng）國產濾料B製作的有隔板的高效空氣過濾器的阻力曲線.在常用的有隔板HEPA過濾器的深（shēn）度範圍內(120~320mm),增加過濾器深度（dù）可（kě）有效降低（dī）過濾器阻力.過濾器深度較小(120 mm)時,這種影響更大;當（dāng）過濾器深度較大（dà）(292 mm)時,增加（jiā）深度導致（zhì）的（de）阻力降低不明顯.
可見（jiàn）,對於固定的濾料褶間距,對應有最佳的使過濾器阻力最低的濾（lǜ）料褶深度.為了降低過濾（lǜ）器阻力（lì）,可（kě）以增加濾料（liào）褶深度,但（dàn）同時必須考慮調（diào）整濾料的（de）褶間距.
4. 4、褶形狀對阻力的影響
通常,波紋分隔板一邊抵住濾料褶的底部,一邊（biān）露出濾料褶5mm,其寬度（dù）比濾料（liào）褶的深度大5~8mm,形成矩形剖（pōu）麵的氣流通道.減小波（bō）紋分隔板的（de）寬度,通過特定的製（zhì）造工藝,可以（yǐ）使濾料褶的底部形成大小不一的V字形狀（zhuàng）.兩種氣（qì）流（liú）通道如圖4所（suǒ）示.
本實驗采用的有隔板（bǎn）的高效（xiào）空氣過（guò）濾器外形尺寸為: 610mm×610mm×292mm,分隔（gé）板波紋高（gāo）度3. 8mm,測得其在1700m³.h-1風量下的阻力如圖5所（suǒ）示.
顯然,當濾（lǜ）料褶數和褶深度相同時,采用（yòng）V字形剖麵氣流通道的過濾器,與（yǔ）采用矩形剖麵氣流通道的過濾器相比,濾料麵積要略小(矩形氣流通道,即d=0時,過濾器的（de）濾料麵積為23. 9 m²;d=30mm時（shí）V字形剖麵氣流通道的（de）過濾器,濾料麵積（jī）為23.6 m². ).但根據阻力的實測情況來看,過濾器的阻力反而更（gèng）低（dī）.即V字（zì）形剖麵的氣流通道可以（yǐ）用更小的濾料麵積獲得（dé）更低（dī）的過濾器阻力.當d=15 mm時,濾料麵積為23. 608 m²;當d=40mm時,濾料麵積為（wéi）23. 602 m²,可以認為（wéi）,兩者的過濾麵積基本相同,所以過濾（lǜ）器的濾料阻力也基本相同,這時（shí）過濾器的阻力差(12Pa)基本上就是結構阻力的差值,可見,V字形剖（pōu）麵的（de）氣流通道是一種阻力更低的氣流通道形式.斜波紋板有隔板的高效空氣過濾器,不（bú）僅（jǐn）是增加了過濾麵積,實際上也是（shì）采用了一種更（gèng）優（yōu）的氣流通道（dào）形式.
5、討論(Discussion)
5. 1 阻力的理論計算值與實際測量值的比較公式(3)是許鍾麟(1998)給出的高效過濾器阻力計算公式.
根據公式作者對實驗中的36台有隔板的HEPA過濾器的阻力進行了計算,計算結果和實（shí）測結果如表4所示.計算值和實測值的偏差主要是濾料的不均勻性、工藝的不穩定性以及某（mǒu）些參（cān）數選取的不確定性引起的.
5. 2、對過濾器的效率的影響
過濾器的效（xiào）率按GB 6165-85規定,進行了鈉焰法測試.測試（shì）效率時的風量與測試阻力時的風量相同,結果表（biǎo）明,過濾器（qì）的效率均不低於99. 99%.但不同結構參（cān）數的HEPA過濾器,其過濾效率不存在明顯的規律.結構最優、阻力最低的過濾器,效率不一定最高（gāo）.這說明,合理的結構優（yōu）化能（néng）在保證效率的前提下明顯降低HEPA過濾器的阻力.
6、結論(Conclusions)
1)存在最佳的結構參數使HEPA過濾器的阻力最低,但理（lǐ）論計算值與實際（jì）情（qíng）況尚有差距.
2)不同的（de）過濾材料對應有不同的過濾器（qì）最佳結構參數.進口濾料的褶深為33、52 mm和73 mm時,對應阻力最低的褶間距分（fèn）別為2. 7、3. 4 mm和4. 0 mm;國產濾料的褶深為33、52、73、105 mm和245 mm時,對應阻力最低的褶間距分別為2. 5、3.1、3. 7、4. 8 mm和5. 4 mm.
3) V字形氣流通道是一種（zhǒng）阻力更低的氣流通道形式.合理的結構優化能在保證效率的前提下,明顯（xiǎn）降低高效（xiào）空氣過濾器的阻力.
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