如何評(píng)價(jià)一款壓縮空氣過(guò)濾器好不好？

在壓縮空氣系統(tǒng)中，我們通常把空氣壓縮機(jī)列為主要設(shè)備，其他儲(chǔ)氣罐、冷干機(jī)、過(guò)濾器、吸干機(jī)等統(tǒng)統(tǒng)歸為第二類(lèi)設(shè)備，在壓縮空氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、選型及運(yùn)營(yíng)過(guò)程，給予的關(guān)注沒(méi)有空氣壓縮機(jī)那么高，也因此給很多企業(yè)在實(shí)際使用壓縮空氣過(guò)程中造成困擾。如：空壓機(jī)產(chǎn)氣量足，但末端用氣量又不夠；壓縮空氣的品質(zhì)不達(dá)標(biāo)，含水、油等污染物多，造成產(chǎn)品不合格，設(shè)備無(wú)故損環(huán)多；氣壓不穩(wěn)定等等。尤其是壓縮空氣的品質(zhì)問(wèn)題，由其帶來(lái)的很多問(wèn)題也許是“無(wú)影無(wú)蹤”的，如氣味污染、油霧、水霧、微粒附著等。

那么一款壓縮空氣過(guò)濾器性能如何去評(píng)價(jià)呢？限于篇幅，我們僅從濾速、效率、阻力和容塵量四項(xiàng)特性指標(biāo)進(jìn)行理論上的簡(jiǎn)要分析。

一、濾速

濾速是衡量過(guò)濾器通過(guò)壓縮空氣流量的能力，是決定過(guò)濾器技術(shù)性能的重要參數(shù)，同時(shí)，其他衡量過(guò)濾器性能好壞的主要指標(biāo)過(guò)濾效率、阻力等都與濾速有密切關(guān)系。對(duì)不同材質(zhì)的濾芯，濾速有不同的計(jì)算方法。

1.纖維濾芯濾速的確定

在纖維濾芯中，濾速是指過(guò)濾器濾芯面上氣流通過(guò)的速度（m/s）。根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程式，濾芯流速的計(jì)算c:

Q-空壓機(jī)排氣的容積流量，也即是過(guò)濾器的“公稱(chēng)流量”，Nm3/min；

A--過(guò)濾器濾芯的展開(kāi)面積，即垂直于氣流運(yùn)動(dòng)方向的有效面積，m2。對(duì)于圓形濾芯：

（H--濾芯高度，m；di，d0--分別為濾芯的內(nèi)徑和外徑，m）

P0--空壓機(jī)的吸氣壓力，P0=0.1MPa

P--過(guò)濾器的工作壓力（絕對(duì)壓力），MPa

T0，T--分別為吸氣溫度與過(guò)濾器工作溫度，K；

濾速反映了濾料的通過(guò)能力，特別是反映了濾料的過(guò)濾性能，設(shè)計(jì)采用的濾速愈低，能獲得較好的過(guò)濾效率；而過(guò)濾器允許的濾速越低，則說(shuō)明其濾料阻力較大。

在一定的結(jié)構(gòu)條件下，濾速反映了過(guò)濾器的額定流通量，在過(guò)濾面積相同時(shí)，總希望允許的額定風(fēng)量越大越好，這就需要低阻力濾料來(lái)保證。

1)粉末冶金濾材，濾速的確定：

式中：

B--粉末冶金濾材的滲透系數(shù)（m2），它取決于材料的常數(shù)，由實(shí)驗(yàn)確定。

η--空氣的動(dòng)力粘度，N·s/m2;

δ--濾層厚度，m

K--過(guò)濾陶瓷透氣度，m2·mm-2·s-1·Pa-1;

△Р--空氣透過(guò)過(guò)濾層產(chǎn)生的壓力損失，Pa

2)陶瓷濾材，濾速的確定：

二、過(guò)濾效率

過(guò)濾效率是指過(guò)濾器對(duì)微粒的捕集效率，是指濾芯層所濾去的微粒數(shù)與未經(jīng)過(guò)濾前微粒總數(shù)的比值，它是衡量過(guò)濾器過(guò)濾能力的重要指標(biāo)。過(guò)濾效率主要與微粒的大小，過(guò)濾材質(zhì)和種類(lèi)與規(guī)格（如纖維直徑）、填充密度、過(guò)濾層厚度以及氣流速度等因素有關(guān)。

過(guò)濾效率以有幾種表示方法：濃度效率、穿透率和凈化系數(shù)。

1)濃度效率就是用過(guò)濾器進(jìn)出口氣流中的含塵濃度來(lái)表示。

2)穿透率經(jīng)過(guò)過(guò)濾器后仍然有多少量的微粒穿透濾層，即“穿透率”或“穿透系數(shù)”來(lái)表示（用K來(lái)表示）：

式中：N1、N2--分別為過(guò)濾前后空氣中微粒的含量（g/m3）。

特別說(shuō)明：過(guò)濾效率通常是對(duì)某一粒徑的微粒而言的。如美、日等國(guó)常用的“DOP效率”是專(zhuān)對(duì)粒徑為0.3μm微粒的過(guò)濾效率，而不是對(duì)大于0.5μm微粒的過(guò)濾效率。實(shí)驗(yàn)表明，一只高效過(guò)濾器若對(duì)0.3μm微粒過(guò)濾效率為99.91%，則對(duì)0.5μm微粒的過(guò)濾效率可達(dá)99.994%，而對(duì)于大于0.5μm微粒的過(guò)濾效率更可高達(dá)99.999%。

3)凈化系數(shù)：以穿透率的倒數(shù)表示，即Kc

；

三、過(guò)濾阻力

壓縮空氣流過(guò)過(guò)濾器時(shí)會(huì)遇到阻力，阻力越大，說(shuō)明壓損越大，這是我們不愿意看到的。阻力來(lái)自?xún)刹糠?，一是濾料阻力△Р0，二是過(guò)濾器的結(jié)構(gòu)阻力，主要表現(xiàn)為濾料上粉塵層引起的阻力△Рd，至于過(guò)濾器殼體產(chǎn)生的流通阻力通常只有數(shù)Pa，常常忽略不計(jì)。

1)濾料阻力△Р0

是由于氣流通過(guò)纖維層時(shí)纖維的迎面阻力所產(chǎn)生的，阻力引起的氣流壓力降△Р是一種能量損失。如何計(jì)算濾料的阻力，其與纖維層厚度、空氣流速、空氣密度、過(guò)濾介質(zhì)的性質(zhì)及填充情況的不同而變動(dòng)。

式中：L--濾層厚度，m；

Ρ--空氣密度，kg/m2；

α--濾料填充系數(shù)；

c--空氣在濾料層中的實(shí)際流速，m/s；c=c0/（1－α）

c0--濾層迎面上的空氣流速，m/s；

Df--纖維直徑，m；

M--實(shí)驗(yàn)指數(shù)；

β--阻力系數(shù)，通過(guò)實(shí)驗(yàn)得出。

2)粉塵層阻力△Рd

隨著使用時(shí)間的推移，濾料上粉塵堆積，負(fù)荷增重，氣體的過(guò)濾速度將減小。

式中：N1--過(guò)濾器入口端空氣含塵濃度，g/m3；

C--濾速，m/s；

t--過(guò)濾時(shí)間，min；

 s--與粉塵種類(lèi)有關(guān)的系數(shù)；

 f--與濾料種類(lèi)有關(guān)的系數(shù)；

 p--與濾料滲透率有關(guān)的系數(shù)；

df--粉塵的粒徑，μm。

四、容塵量

過(guò)濾器的容塵量是和使用時(shí)間有直接關(guān)系的應(yīng)用指標(biāo)，它決定了過(guò)濾器或?yàn)V芯的使用壽命。通常將運(yùn)行中的過(guò)濾器終了阻力達(dá)到起初阻力一倍時(shí)的數(shù)值，或者效率下降到初始效率85%時(shí)過(guò)濾器的積塵量，作為該過(guò)濾器的標(biāo)準(zhǔn)容塵量（用N表示）。容塵量與過(guò)濾器的工作壽命息息相關(guān)，如果積塵量達(dá)到規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)容塵量時(shí)，過(guò)濾濾芯壽命也應(yīng)當(dāng)終止。

式中：N--過(guò)濾器的積法量，g；

N1--過(guò)濾前空氣的含塵濃度，mg/m3;

--額定狀態(tài)下過(guò)濾器的空氣有壓流量，m3/h；

t--過(guò)濾器運(yùn)行時(shí)間，h

η--過(guò)濾器的計(jì)重效率。

本文我們僅從濾速、效率、阻力和容塵量等四項(xiàng)特性指標(biāo)的理論上，給出了評(píng)價(jià)壓縮空氣過(guò)濾器性能的計(jì)算方法，而影響這些特性指標(biāo)的因素幾乎全都與濾料有關(guān)，所以選擇什么濾料（詳見(jiàn)《淺析壓縮空氣過(guò)濾器濾材選擇之過(guò)濾器技術(shù)系列》），是研制過(guò)濾器最重要的一環(huán)。除了濾料是決定過(guò)濾器特性的因素外，過(guò)濾器結(jié)構(gòu)，例如濾芯形式也十分重要，因?yàn)椴煌问降臑V芯在阻力、容塵量等指標(biāo)上有很大差異。

當(dāng)然，對(duì)于過(guò)濾器的整體特性我們還要按照GB13277《壓縮空氣污染物凈化等級(jí)》、GB/T30475《壓縮空氣過(guò)濾器 試驗(yàn)方法》及ISO8573或行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行檢測(cè)與測(cè)試；同時(shí)，還要對(duì)成品過(guò)濾器進(jìn)行氣密性、耐壓性等物理特性的檢測(cè)。