HEPA օդային ֆիլտրի աշխատանքի փորձարարական ուսումնասիրություն

Ժամանակակից արդյունաբերության զարգացումը աճող պահանջներ է առաջադրել փորձարարական, հետազոտական ​​և արտադրական միջավայրի վրա: Այս պահանջը բավարարելու հիմնական միջոցը մաքուր օդորակման համակարգերում օդային ֆիլտրերի լայնորեն կիրառումն է: Դրանց թվում են HEPA և ULPA ֆիլտրերը, որոնք մաքուր սենյակ մտնող փոշու մասնիկների դեմ վերջին պաշտպանությունն են: Դրանց արդյունավետությունը ուղղակիորեն կապված է մաքուր սենյակի մակարդակի հետ, որն էլ իր հերթին ազդում է գործընթացի և արտադրանքի որակի վրա: Հետևաբար, իմաստ ունի անցկացնել փորձարարական հետազոտություններ ֆիլտրի վերաբերյալ: Երկու ֆիլտրերի դիմադրության արդյունավետությունը և ֆիլտրացման արդյունավետությունը համեմատվել են տարբեր քամու արագությունների դեպքում՝ չափելով ապակե մանրաթելային ֆիլտրի և PTFE ֆիլտրի ֆիլտրացման արդյունավետությունը 0.3 մկմ, 0.5 մկմ, 1.0 մկմ PAO մասնիկների համար: Արդյունքները ցույց են տալիս, որ քամու արագությունը շատ կարևոր գործոն է, որը ազդում է HEPA օդային ֆիլտրերի ֆիլտրացման արդյունավետության վրա: Որքան բարձր է քամու արագությունը, այնքան ցածր է ֆիլտրացման արդյունավետությունը, և ազդեցությունն ավելի ակնհայտ է PTFE ֆիլտրերի համար:

Հիմնաբառեր՝HEPA օդային ֆիլտր; Դիմադրության կատարողականություն; Զտման կատարողականություն; PTFE ֆիլտրի թուղթ; ապակե մանրաթելային ֆիլտրի թուղթ; ապակե մանրաթելային ֆիլտր։
CLC համար՝ X964 Փաստաթղթի նույնականացման կոդ՝ A
Գիտության և տեխնոլոգիայի շարունակական զարգացման հետ մեկտեղ, ժամանակակից արդյունաբերական արտադրանքի արտադրությունն ու արդիականացումը դարձել են ավելի ու ավելի պահանջկոտ ներքին օդի մաքրության հարցում: Մասնավորապես, միկրոէլեկտրոնիկայի, բժշկական, քիմիական, կենսաբանական, սննդի վերամշակման և այլ արդյունաբերություններ պահանջում են մանրացում: Ներքին միջավայրի ճշգրտությունը, բարձր մաքրությունը, բարձր որակը և բարձր հուսալիությունը, ինչը HEPA օդային ֆիլտրի աշխատանքին ավելի ու ավելի բարձր պահանջներ է դնում, ուստի սպառողների պահանջարկը բավարարելու համար HEPA ֆիլտրի արտադրության եղանակը դարձել է արտադրողների համար հրատապ անհրաժեշտություն: Լուծված խնդիրներից մեկը [1-2]: Հայտնի է, որ ֆիլտրի դիմադրության կատարողականը և ֆիլտրման արդյունավետությունը ֆիլտրի գնահատման երկու կարևոր ցուցանիշներ են: Այս հոդվածը փորձում է վերլուծել տարբեր ֆիլտրի նյութերի HEPA օդային ֆիլտրի ֆիլտրման կատարողականը և դիմադրության կատարողականը փորձերի միջոցով [3], և նույն ֆիլտրի նյութի տարբեր կառուցվածքների միջոցով: Ֆիլտրի ֆիլտրման կատարողականը և դիմադրության հատկությունները տեսական հիմք են հանդիսանում ֆիլտր արտադրողի համար:

1 Փորձարկման մեթոդի վերլուծություն
HEPA օդային ֆիլտրերի հայտնաբերման բազմաթիվ մեթոդներ կան, և տարբեր երկրներ ունեն տարբեր ստանդարտներ: 1956 թվականին ԱՄՆ ռազմական հանձնաժողովը մշակեց USMIL-STD282-ը՝ HEPA օդային ֆիլտրի փորձարկման ստանդարտը, և DOP մեթոդը՝ արդյունավետության ստուգման համար: 1965 թվականին ստեղծվեց բրիտանական BS3928 ստանդարտը, և արդյունավետության հայտնաբերման համար կիրառվեց նատրիումի բոցի մեթոդը: 1973 թվականին Եվրոպական օդափոխության ասոցիացիան մշակեց Eurovent 4/4 ստանդարտը, որը հետևեց նատրիումի բոցի հայտնաբերման մեթոդին: Ավելի ուշ, Ամերիկյան շրջակա միջավայրի փորձարկման և ֆիլտրի արդյունավետության գիտության ընկերությունը կազմեց նմանատիպ ստանդարտների շարք՝ առաջարկվող փորձարկման մեթոդների համար, որոնք բոլորն էլ օգտագործում էին DOP չափիչ հաշվարկի մեթոդը: 1999 թվականին Եվրոպան ստեղծեց BSEN1822 ստանդարտը, որն օգտագործում է ամենաթափանցիկ մասնիկների չափը (MPPS)՝ ֆիլտրացիայի արդյունավետությունը հայտնաբերելու համար [4]: ​​Չինաստանի հայտնաբերման ստանդարտը ընդունում է նատրիումի բոցի մեթոդը: Այս փորձի մեջ օգտագործված HEPA օդային ֆիլտրի աշխատանքի հայտնաբերման համակարգը մշակվել է ԱՄՆ 52.2 ստանդարտի հիման վրա: Հայտնաբերման մեթոդը օգտագործում է չափիչ հաշվարկի մեթոդ, իսկ աէրոզոլը՝ PAO մասնիկներ:
1. 1 հիմնական գործիք
Այս փորձը օգտագործում է երկու մասնիկների հաշվիչ, որոնք պարզ, հարմար, արագ և ինտուիտիվ են՝ համեմատած մասնիկների կոնցենտրացիայի այլ չափման սարքավորումների հետ [5]: Մասնիկների հաշվիչի վերը նշված առավելությունները թույլ են տալիս այն աստիճանաբար փոխարինել այլ մեթոդներին և դառնալ մասնիկների կոնցենտրացիայի հիմնական չափման մեթոդը: Դրանք կարող են հաշվել ինչպես մասնիկների քանակը, այնպես էլ մասնիկների չափի բաշխումը (այսինքն՝ հաշվարկել քանակը), որը այս փորձի հիմնական սարքավորումն է: Նմուշառման հոսքի արագությունը 28.6 լ/րոպե է, և դրա ածխածնային վակուումային պոմպն ունի ցածր աղմուկի և կայուն աշխատանքի բնութագրեր: Եթե տարբերակը տեղադրված է, կարելի է չափել ջերմաստիճանը և խոնավությունը, ինչպես նաև քամու արագությունը, և փորձարկել ֆիլտրը:
Հայտնաբերման համակարգը օգտագործում է աէրոզոլներ՝ օգտագործելով PAO մասնիկները որպես զտվող փոշի: Մենք օգտագործում ենք ԱՄՆ-ում արտադրված TDA-5B մոդելի աէրոզոլային գեներատորները (աէրոզոլային սերունդներ): Առկաության միջակայքը 500 – 65000 կֆմ է (1 կֆմ = 28.6 լ/մ), իսկ կոնցենտրացիան՝ 100 մկգ/լ, 6500 կֆմ; 10 մկգ/լ, 65000 կֆմ:
1. 2 մաքուր սենյակ
Փորձի ճշգրտությունը բարձրացնելու համար 10,000 մակարդակի լաբորատորիան նախագծվել և կահավորվել է ԱՄՆ դաշնային ստանդարտ 209C-ի համաձայն։ Օգտագործվել է ծածկույթի հատակ, որը բնութագրվում է տերացցոյի, մաշվածության դիմադրության, լավ կնքման, ճկունության և բարդ կառուցվածքի առավելություններով։ Նյութը էպօքսիդային լաք է, իսկ պատը պատրաստված է մաքուր սենյակի հավաքված արտաքին պատվածքից։ Սենյակը հագեցած է 220 վոլտ, 2×40 վտ մաքրող 6 լամպերով և դասավորված է լուսավորության և դաշտային սարքավորումների պահանջներին համապատասխան։ Մաքուր սենյակն ունի 4 վերին օդային ելք և 4 օդի վերադարձի անցք։ Օդային ցնցուղի սենյակը նախատեսված է մեկ սովորական հպման կառավարման համար։ Օդային ցնցուղի ժամանակը 0-100 վայրկյան է, իսկ ցանկացած կարգավորվող շրջանառվող օդի ծավալի ծորակի քամու արագությունը մեծ կամ հավասար է 20 մվ-ի։ Քանի որ մաքուր սենյակի տարածքը <50 մ2 է, իսկ անձնակազմը՝ <5 մարդ, մաքուր սենյակի համար ապահովված է անվտանգ ելք։ Ընտրված HEPA ֆիլտրը GB01×4 է, օդի ծավալը՝ 1000 մ3/ժ, իսկ ֆիլտրման արդյունավետությունը՝ մեծ կամ հավասար 0.5 մկմ-ի և 99.995%-ի։
1. 3 փորձարարական նմուշներ
Ապակե մանրաթելային ֆիլտրի մոդելներն են՝ 610 (Երկարություն) × 610 (Բարձրություն) × 150 (Լայնություն) մմ, միջնորմի տեսակ, 75 կնճռոտված, չափսը՝ 610 (Երկարություն) × 610 (Բարձրություն) × 90 (Լայնություն) մմ, 200 ծալքով, PTFE ֆիլտրի չափսը՝ 480 (Երկարություն) × 480 (Բարձրություն) × 70 (Լայնություն) մմ, առանց միջնորմի տեսակի, 100 կնճռոտվածով։
2 Հիմնական սկզբունքներ
Փորձարկման սեղանի հիմնական սկզբունքն այն է, որ օդափոխիչը փչվում է օդի մեջ: Քանի որ HEPA/UEPA-ն նաև հագեցած է HEPA օդային ֆիլտրով, կարելի է համարել, որ օդը մաքուր է դարձել փորձարկվող HEPA/UEPA-ին հասնելուց առաջ: Սարքը PAO մասնիկներ է արտանետում խողովակաշարի մեջ՝ փոշի պարունակող գազի ցանկալի կոնցենտրացիա առաջացնելու համար և օգտագործում է լազերային մասնիկների հաշվիչ՝ մասնիկների կոնցենտրացիան որոշելու համար: Այնուհետև փոշի պարունակող գազը հոսում է փորձարկվող HEPA/UEPA-ի միջով, և HEPA/UEPA-ի կողմից ֆիլտրված օդում փոշու մասնիկների կոնցենտրացիան նույնպես չափվում է լազերային մասնիկների հաշվիչի միջոցով, և համեմատվում է ֆիլտրից առաջ և հետո օդում փոշու կոնցենտրացիան՝ այդպիսով որոշելով HEPA/UEPA ֆիլտրի աշխատանքը: Ավելին, նմուշառման անցքերը համապատասխանաբար տեղադրվում են ֆիլտրից առաջ և հետո, և յուրաքանչյուր քամու արագության դիմադրությունը ստուգվում է թեքման միկրո ճնշման չափիչով:

3 ֆիլտրի դիմադրության կատարողականի համեմատություն
HEPA-ի դիմադրության բնութագիրը HEPA-ի կարևոր բնութագրերից մեկն է: Մարդկանց պահանջարկը արդյունավետորեն բավարարելու նախադրյալի համաձայն, դիմադրության բնութագրերը կապված են օգտագործման արժեքի հետ, դիմադրությունը փոքր է, էներգիայի սպառումը փոքր է, և ծախսերը խնայված են: Հետևաբար, ֆիլտրի դիմադրության կատարողականը դարձել է մտահոգության առարկա: Կարևոր ցուցանիշներից մեկը:
Փորձարարական չափման տվյալների համաձայն՝ ստացվում է ապակե մանրաթելի և PTFE ֆիլտրի երկու տարբեր կառուցվածքային ֆիլտրերի միջին քամու արագության և ֆիլտրի ճնշման տարբերության միջև եղած կապը։Հարաբերությունը ներկայացված է նկար 2-ում։

Փորձարարական տվյալներից կարելի է տեսնել, որ քամու արագության մեծացմանը զուգընթաց ֆիլտրի դիմադրությունը գծայինորեն մեծանում է ցածրից բարձր, և ապակե մանրաթելից պատրաստված երկու ֆիլտրերի երկու ուղիղ գծերը էականորեն համընկնում են։ Հեշտ է տեսնել, որ երբ ֆիլտրացման քամու արագությունը 1 մ/վ է, ապակե մանրաթելից պատրաստված ֆիլտրի դիմադրությունը մոտ չորս անգամ ավելի է, քան PTFE ֆիլտրինը։

Իմանալով ֆիլտրի մակերեսը, կարելի է եզրակացնել ճակատային արագության և ֆիլտրի ճնշման տարբերության միջև եղած կապը.
Փորձարարական տվյալներից կարելի է տեսնել, որ քամու արագության մեծացմանը զուգընթաց ֆիլտրի դիմադրությունը գծայինորեն մեծանում է ցածրից բարձր, և ապակե մանրաթելից պատրաստված երկու ֆիլտրերի երկու ուղիղ գծերը գրեթե համընկնում են։ Հեշտ է տեսնել, որ երբ ֆիլտրացման քամու արագությունը 1 մ/վ է, ապակե մանրաթելից պատրաստված ֆիլտրի դիմադրությունը մոտ չորս անգամ ավելի է, քան PTFE ֆիլտրինը։

Իմանալով ֆիլտրի մակերեսը, կարելի է եզրակացնել ճակատային արագության և ֆիլտրի ճնշման տարբերության միջև եղած կապը.

Երկու տեսակի ֆիլտրերի մակերևութային արագությունների և երկու ֆիլտրի թղթերի ֆիլտրի ճնշման տարբերության պատճառով, նույն մակերևութային արագության դեպքում 610×610×90 մմ չափսի ֆիլտրի դիմադրությունն ավելի բարձր է, քան 610× չափսի դեպքում։ 610 x 150 մմ չափսի ֆիլտրի դիմադրությունը։

Սակայն, պարզ է, որ նույն մակերեսային արագության դեպքում ապակե մանրաթելային ֆիլտրի դիմադրությունն ավելի բարձր է, քան PTFE-ի դիմադրությունը: Սա ցույց է տալիս, որ PTFE-ն դիմադրության ցուցանիշներով գերազանցում է ապակե մանրաթելային ֆիլտրին: Ապակե մանրաթելային ֆիլտրի և PTFE դիմադրության բնութագրերը ավելի լավ հասկանալու համար իրականացվել են հետագա փորձեր: Երկու ֆիլտրի թղթերի դիմադրությունն ուղղակիորեն ուսումնասիրելու համար, երբ ֆիլտրի քամու արագությունը փոխվում է, փորձարարական արդյունքները ներկայացված են ստորև.

Սա եւս մեկ անգամ հաստատում է նախորդ եզրակացությունը, որ ապակե մանրաթելային ֆիլտրի թղթի դիմադրությունն ավելի բարձր է, քան PTFE-ինը նույն քամու արագության դեպքում [6]:
4 ֆիլտրի ֆիլտրի աշխատանքի համեմատություն
Փորձարարական պայմանների համաձայն, կարելի է չափել ֆիլտրի ֆիլտրման արդյունավետությունը 0.3 մկմ, 0.5 մկմ և 1.0 մկմ մասնիկների չափի համար՝ տարբեր քամու արագությունների դեպքում, և ստացվել է հետևյալ գրաֆիկը.

Ակնհայտ է, որ երկու ապակե մանրաթելային ֆիլտրերի ֆիլտրացման արդյունավետությունը 1.0 մկմ մասնիկների համար տարբեր քամու արագությունների դեպքում կազմում է 100%, իսկ 0.3 մկմ և 0.5 մկմ մասնիկների ֆիլտրացման արդյունավետությունը նվազում է քամու արագության մեծացման հետ մեկտեղ։ Կարելի է տեսնել, որ ֆիլտրի ֆիլտրացման արդյունավետությունը խոշոր մասնիկների համար ավելի բարձր է, քան փոքր մասնիկների համար, և 610×610×150 մմ ֆիլտրի ֆիլտրացման արդյունավետությունը գերազանցում է 610×610×90 մմ չափսի ֆիլտրին։
Նույն մեթոդը կիրառելով՝ ստացվում է գրաֆիկ, որը ցույց է տալիս 480×480×70 մմ PTFE ֆիլտրի ֆիլտրման արդյունավետության և քամու արագության միջև եղած կապը։

Նկար 5-ը և Նկար 6-ը համեմատելիս, 0.3 մկմ, 0.5 մկմ մասնիկային ապակե ֆիլտրի ֆիլտրման էֆեկտն ավելի լավ է, հատկապես 0.3 մկմ փոշու կոնտրաստային էֆեկտի համար: Երեք մասնիկների ֆիլտրման էֆեկտը 1 մկմ մասնիկների վրա կազմել է 100%:
Ապակե մանրաթելային ֆիլտրի և PTFE ֆիլտրի նյութի ֆիլտրման արդյունավետությունն ավելի ինտուիտիվ համեմատելու համար, ֆիլտրի արդյունավետության թեստերը կատարվել են անմիջապես երկու ֆիլտրի թղթերի վրա, և ստացվել է հետևյալ գրաֆիկը։

Վերոնշյալ գրաֆիկը ստացվել է PTFE-ի և ապակե մանրաթելային ֆիլտրի թղթի ֆիլտրման ազդեցությունը 0.3 մկմ մասնիկների վրա տարբեր քամու արագությունների դեպքում չափելով [7-8]: Ակնհայտ է, որ PTFE ֆիլտրի թղթի ֆիլտրման արդյունավետությունն ավելի ցածր է, քան ապակե մանրաթելային ֆիլտրի թղթինը:
Հաշվի առնելով ֆիլտրի նյութի դիմադրության և ֆիլտրման հատկությունները, հեշտ է տեսնել, որ PTFE ֆիլտրի նյութն ավելի հարմար է կոպիտ կամ ենթա-HEPA ֆիլտրեր պատրաստելու համար, իսկ ապակե մանրաթելային ֆիլտրի նյութը՝ HEPA կամ ուլտրա-HEPA ֆիլտրեր պատրաստելու համար։
5 Եզրակացություն
Տարբեր ֆիլտրերի կիրառման հեռանկարները ուսումնասիրվում են՝ համեմատելով PTFE ֆիլտրերի դիմադրության և ֆիլտրման հատկությունները ապակե մանրաթելային ֆիլտրերի հետ։ Փորձից կարող ենք եզրակացնել, որ քամու արագությունը շատ կարևոր գործոն է, որը ազդում է HEPA օդային ֆիլտրի ֆիլտրման ազդեցության վրա։ Որքան բարձր է քամու արագությունը, այնքան ցածր է ֆիլտրման արդյունավետությունը, այնքան ավելի ակնհայտ է ազդեցությունը PTFE ֆիլտրի վրա, և ընդհանուր առմամբ, PTFE ֆիլտրն ունի ավելի ցածր ֆիլտրման ազդեցություն, քան ապակե մանրաթելային ֆիլտրը, բայց դրա դիմադրությունն ավելի ցածր է, քան ապակե մանրաթելային ֆիլտրինը։ Հետևաբար, PTFE ֆիլտրի նյութն ավելի հարմար է կոպիտ կամ ենթաբարձր արդյունավետության ֆիլտր պատրաստելու համար, իսկ ապակե մանրաթելային ֆիլտրի նյութն ավելի հարմար է արդյունավետ կամ գերարդյունավետ ֆիլտրի արտադրության համար։ 610×610×150 մմ չափսերով ապակե մանրաթելային HEPA ֆիլտրը ավելի ցածր է, քան 610×610×90 մմ ապակե մանրաթելային HEPA ֆիլտրը, և ֆիլտրման արդյունավետությունն ավելի լավ է, քան 610×610×90 մմ ապակե մանրաթելային HEPA ֆիլտրը։ Ներկայումս մաքուր PTFE ֆիլտրի նյութի գինը ավելի բարձր է, քան ապակե մանրաթելինը։ Սակայն, ապակե մանրաթելի համեմատ, PTFE-ն ունի ավելի լավ ջերմաստիճանային, կոռոզիոն և հիդրոլիզի դիմադրություն, քան ապակե մանրաթելը: Հետևաբար, ֆիլտր արտադրելիս պետք է հաշվի առնել տարբեր գործոններ: Համատեղեք տեխնիկական և տնտեսական կատարողականությունը:
Հղումներ՝
[1] Լյու Լայհոնգ, Վան Շիհոնգ։ Օդային ֆիլտրերի մշակում և կիրառում [J]• Ֆիլտրում և տարանջատում, 2000, 10(4): 8-10։
[2] Սի Էն Դեյվիսի օդային ֆիլտր [Մ], թարգմանեց Հուանգ Ռիգուանը։ Պեկին. Ատոմային էներգիայի հրատարակչություն, 1979։
[3] GB/T6165-1985 բարձր արդյունավետության օդային ֆիլտրի կատարողականի փորձարկման մեթոդ՝ թափանցելիություն և դիմադրություն [M]: Ստանդարտների ազգային բյուրո, 1985թ.:
[4] Սին Սոնգնյան։ Բարձր արդյունավետության օդային ֆիլտրի հայտնաբերման մեթոդ և գործնական կիրառում [J] • Կենսապաշտպանական համաճարակային կանխարգելման սարքավորումներ, 2005, 26(1): 29-31։
[5] Հոխրայներ։ Մասնիկների հաշվիչի հետագա զարգացումները
չափիչ PCS-2000ապակե մանրաթել [J]•Ֆիլտր Աէրոզոլային գիտության հանդես, 2000,31(1): 771-772:
[6]Է. Weingartner, P. Haller, H. Burtscher և այլն: Ճնշում
DropAcrossFiberFilters[J]• Աէրոզոլային գիտություն, 1996, 27(1): 639-640։
[7] Մայքլ Ջ.Մ. և Քլայդ Օր. Զտում. Սկզբունքներ և պրակտիկա [Մ]:
Նյու Յորք: MarcelDekkerInc, 1987 •
[8] Չժան Գուոքուան։ Աերոզոլային մեխանիկա՝ փոշու հեռացման և մաքրման տեսական հիմքը [Մ] • Պեկին. Չինաստանի շրջակա միջավայրի գիտության հրատարակչություն, 1987։