普通高效過(guò)濾器
普通高效過(guò)濾器
對(duì)于不同的d0,漏泄氣流不再擴(kuò)展的距離s見(jiàn)表1。漏泄氣流不再擴(kuò)展時(shí)的直徑由式(5)給出,漏泄流量計(jì)算結(jié)果見(jiàn)
漏泄氣流在大擴(kuò)展直徑處或25mm處已被稀釋,稀釋倍數(shù)由式(6)給出,只要壓差不變,φ、v恒定,則稀釋倍數(shù)恒定。結(jié)果見(jiàn)表1。
2·3 定點(diǎn)檢漏
當(dāng)采樣口正對(duì)著漏孔定點(diǎn)檢漏時(shí)有三種情況:
(1)擴(kuò)展距離小于國(guó)際公認(rèn)的采樣距離25mm,大擴(kuò)展直徑小于采樣口直徑,
此時(shí),如采樣流量大于污染氣流到達(dá)采樣口的稀釋流量,則漏過(guò)來(lái)的微粒將全部進(jìn)入采樣口,由于其漏泄流量Q0很小,采樣口吸入的絕大部分是周邊潔凈氣流,則采樣濃度將大幅度降低。大約0·6mm以下的孔屬于這種情況,設(shè)采樣流量為2·83L/min,于是采樣濃度為:
式中,Ns為采樣濃度,粒/L;Nx為漏過(guò)來(lái)的微粒數(shù),Nx=Q0N0粒。
(2)擴(kuò)展距離>25mm。25mm處擴(kuò)展直徑D大于采樣口直徑d,約0·6mm以上的孔屬此情況,采樣流量小于污染氣流,如圖5a所示。此時(shí),式(7)簡(jiǎn)化為:
(3)擴(kuò)展距離>25mm, 25mm處擴(kuò)展直徑D小于采樣口直徑d,如圖5b所示,則
2·4 孔徑、透過(guò)率、上游濃度的關(guān)系
漏孔孔徑、過(guò)濾器透過(guò)率、上游濃度和漏泄與否的關(guān)系,計(jì)算結(jié)果匯總于表2中。
0·000005%過(guò)濾器相當(dāng)于超高效過(guò)濾器。0·0023%的設(shè)定是這樣考慮的,因?yàn)檎w透過(guò)率一般是用0·3μm標(biāo)定的,所以≥0·0023%透過(guò)率的過(guò)濾器,就相當(dāng)于我國(guó)C類及其以下包括A、B三類過(guò)濾器,都屬于普通高效過(guò)濾器(即0·3μm計(jì)數(shù)法99·9977%的過(guò)濾器可以相當(dāng)于鈉焰法99·999%的過(guò)濾器),而小于此透過(guò)率的即為D類及其以上的過(guò)濾器。（參考www.bacclean.com）
中K=0·000005%,漏孔孔徑0·05mm,上游粒子濃度N0=7800粒/L,采樣量28·3L/min,由表1按式(7)計(jì)算,可得到Ns=0·107粒/L,則透過(guò)率為0·107/7800≈0·0014%≤300×0·000005%=0·0015%。按照ISO 14644-1的規(guī)定應(yīng)為不漏。漏孔法則為0·107粒/L=3·03粒/2·83L,按照漏孔法判定應(yīng)為漏。表中0·0023%以內(nèi)插于表3中,定其10倍即0·023%為漏。
由此可見(jiàn):
(1)透過(guò)率法得出的是否漏泄的透過(guò)率與采樣量有關(guān),用小采樣量時(shí)可能為漏,用大采樣量時(shí)可能為不漏,而漏孔法以檢測(cè)容積為準(zhǔn)則無(wú)此問(wèn)題;
(2)漏孔法易判為漏,而透過(guò)率法有時(shí)判為不漏;
(3)按ISO透過(guò)率法漏泄與否,與上游濃度無(wú)關(guān),不論上游濃度多少,各孔徑采樣處透過(guò)率都相同,即N0Q0/N0。這表明漏泄只和漏孔大小有關(guān),和高效過(guò)濾器固有透過(guò)率無(wú)關(guān),因此不論對(duì)何種過(guò)濾器用漏孔法將更直接反映漏泄程度;
(4)對(duì)于當(dāng)前高效率的過(guò)濾器,按ISO漏泄標(biāo)準(zhǔn),則有0·05mm的漏孔,用28·3L/min采樣, ISO的透過(guò)率判定為不漏,而0·1mm漏就能判定為漏,所以若以ISO標(biāo)準(zhǔn)為準(zhǔn),則應(yīng)將0·1mm漏孔作為超高效過(guò)濾器漏孔的起點(diǎn)。而對(duì)于0·0023%的普通高效過(guò)濾器, 0·1mm漏孔用2·83L/min或28·3L/min采樣,用ISO漏泄標(biāo)準(zhǔn)判定,都為不漏,而0·2mm漏孔時(shí)就可判定為漏,因此,把0·2mm漏孔作為普通高效過(guò)濾器漏孔的起點(diǎn)。
3·漏泄標(biāo)準(zhǔn)
過(guò)濾器透過(guò)多少微粒算漏?除去上述作者過(guò)去給出純理論值(3倍或2倍透過(guò)率外,外國(guó)文獻(xiàn)和標(biāo)準(zhǔn)上都給出過(guò)人為確定的標(biāo)準(zhǔn))是透過(guò)率的5倍、10倍或更高倍數(shù),例如2005年ISO標(biāo)準(zhǔn)給出的漏泄標(biāo)準(zhǔn)(見(jiàn)表3)。這里將需計(jì)算透過(guò)率的ISO方法稱為透過(guò)率法。
根據(jù)用戶和過(guò)濾器供應(yīng)商商定的漏泄倍數(shù),只要測(cè)出的漏泄透過(guò)率與產(chǎn)品應(yīng)有的整體透過(guò)率之比不大于表中的倍數(shù),或漏泄透過(guò)率不大于表中計(jì)算出的漏泄透過(guò)率,即為不漏。
效率越高的過(guò)濾器,允許的漏泄越大,漏泄倍數(shù)越高,顯然有設(shè)定的因素。
如果確知上、下游濃度,則基于漏孔大小的檢漏方法,本文稱為漏孔法,也可算出透過(guò)率,成為透過(guò)率法。但前面已說(shuō)明,現(xiàn)場(chǎng)檢漏并不一定要求出透過(guò)率,只要判斷漏與不漏,或稱為定性檢漏。
根據(jù)小檢測(cè)容量理論[8],每一檢測(cè)容量的平均濃度達(dá)到3,則95%的讀數(shù)可為非零讀數(shù),即可判斷為漏。此種定性判斷漏泄的方法,即本文稱為漏孔法中的定性檢漏。
符合上述圖4和圖5b兩種情況的定點(diǎn)定性檢漏≥3粒/L檢測(cè)容量時(shí),需要的上游濃度如表4所列。表4中2·83L/min時(shí)的0·1~0·2mm漏孔和28·3L/min的所有孔徑適用圖4; 0·6~1mm漏孔適用圖5b。
4·掃描檢漏
顯然,在一掃即過(guò)的掃描檢漏中,很難捕捉到真正的漏點(diǎn),所以應(yīng)設(shè)法去發(fā)現(xiàn)漏的特征。ISO14644-1規(guī)定:“在掃描時(shí),如果顯示出有等于或大于限值的漏泄,表現(xiàn)出規(guī)定的漏泄特征,則應(yīng)把采樣探管停在漏泄處,以判斷是否有漏泄存在。
保有大讀數(shù)的采樣位置,就應(yīng)是漏泄位置所在?！币簿褪钦f(shuō),必須在掃描時(shí)間內(nèi),采到非“0”數(shù),起碼是1的讀數(shù),才定為漏泄,再作定點(diǎn)檢漏(ISO標(biāo)準(zhǔn)稱靜止檢漏)。漏泄特征數(shù)見(jiàn)表5。該表計(jì)算結(jié)果與ISO標(biāo)準(zhǔn)給出的基本相同。為了在掃描時(shí)間內(nèi)采到1粒,可由式(10)計(jì)算必要的掃描檢漏上游濃度N0: 式中,t為掃描時(shí)間,min,t=B /60v;B為采樣口平行于掃描方向的邊長(zhǎng), cm;v為掃描速度, cm/s。
這部分相對(duì)于Q0才有意義。而從高效過(guò)濾器開(kāi)始,K即從0·00001(如國(guó)產(chǎn)A類)開(kāi)始降低,所以在式(10)的計(jì)算中可忽略這部分。
設(shè)用2·83L/min采樣時(shí),采樣口尺寸A×B=1·5cm×2cm。其中B為平行于掃描方向的邊。采樣速度為1·5cm/s (根據(jù)209A標(biāo)準(zhǔn),建議取1·25cm/s)。此時(shí)采樣口雖不是等速采樣,但入口氣流速度為15·7cm/s,與室內(nèi)0·5m/s速度之比為0·314,理論證明此比例若在0·3~7之間時(shí),非等速采樣誤差在5%之內(nèi),是完全可行的[9]。
則對(duì)于普通高效過(guò)濾器和0·2mm漏孔,有:
對(duì)于超高效過(guò)濾器(K<0·0023%,相當(dāng)于我國(guó)D類及其以上過(guò)濾器)和0·1mm漏孔;當(dāng)用28·3L/min采樣時(shí),采樣口如為A×B=2·5cm×4cm,掃描速度v=2cm/s,則:
若掃描速度為4cm/s,采樣口為1·5cm×6cm,則N0=7693粒/L;采樣口為3cm×3cm,掃描速度v=2cm/s,則N0=7693粒/L。
普通高效過(guò)濾器用28·3L/min采樣時(shí),設(shè)A×B=2·5cm×4cm,v=2cm/s,只要1429粒/L。
可見(jiàn),需要的上游濃度和透過(guò)率無(wú)關(guān),而是和采樣口大小有關(guān),采樣量大,一般采樣口也大。對(duì)普通高效過(guò)濾器, 2·83L/min時(shí)小上游濃度可用2200粒/L, 28·3L/min時(shí)小上游濃度可用1500粒/L;對(duì)超高效用28·3L/min采樣,小上游濃度可用5800粒/L,可據(jù)采樣口尺寸來(lái)選擇,要用小的上游濃度,就要犧牲掃描速度。
現(xiàn)在來(lái)驗(yàn)算一下,對(duì)超高效過(guò)濾器,掃描上游濃度用5500粒/L是否能查出漏:
過(guò)濾器有小透過(guò)率,為K=0·000005%,對(duì)0·1mm漏孔, 28·3L/min采樣時(shí),由按式(7)計(jì)算可得采樣處濃度Ns=1·01粒/L=28·6粒/28·3L采樣容積。
對(duì)透過(guò)率法,采樣處透過(guò)率為3·57%,大于表2中漏泄標(biāo)準(zhǔn)0·0015%,判定為漏。
對(duì)漏孔法,采樣處采到28·6粒/28·3L采樣容積遠(yuǎn)大于3粒,所以判定為漏。因?yàn)槎c(diǎn)檢漏時(shí),這種條件下上游只要有557粒/L就行了,現(xiàn)在上游濃度大了10倍,漏就不奇怪了。
這說(shuō)明5500粒/L的掃描上游濃度作為超高效過(guò)濾器定點(diǎn)檢漏時(shí)的上游濃度是非常寬裕的,因?yàn)槎c(diǎn)檢漏需要的上游濃度只及掃描時(shí)需要的上游濃度的十幾分之一。
再看過(guò)濾器有大透過(guò)率為0·0023%,用2·83L/min采樣,對(duì)0·2mm漏孔, 2500粒/L上游濃度,由表1按式(7)計(jì)算可得采樣處濃度Ns=18·6粒/L=52·64粒/2·83L采樣容積。
對(duì)透過(guò)率法,采樣處透過(guò)率為0·744%,大于額定透過(guò)率10倍即大于0·023%,判為漏。對(duì)漏孔法,采樣容積中已采到52·64粒,肯定為太漏了。
5·現(xiàn)場(chǎng)情況下高效前濃度
(1)全新風(fēng),設(shè)新風(fēng)濃度達(dá)到3×105粒/L。常規(guī)系統(tǒng),新風(fēng)過(guò)濾和預(yù)過(guò)濾效率約為60%,則高效前將有1·2×105粒/L;新風(fēng)設(shè)粗效、中效、高中效(或亞高效)三級(jí)過(guò)濾系統(tǒng),效率約90% ~95%,則高效過(guò)濾器前將約有1·5×104~3×104粒/L。
(2)循環(huán)風(fēng),設(shè)新風(fēng)比為0·3,新風(fēng)濃度同上。常規(guī)系統(tǒng)高效過(guò)濾器前將有4×104粒/L;新風(fēng)三級(jí)過(guò)濾系統(tǒng)高效過(guò)濾器前將有0·5×104~1×104粒/L。
可見(jiàn)對(duì)于以上兩種系統(tǒng),不論是2·83L/min或28·3L/min粒子計(jì)數(shù)器都可用于檢漏。但對(duì)超高效過(guò)濾器,當(dāng)其前面還有普通高效過(guò)濾器時(shí),則上游大氣塵濃度就不夠了,應(yīng)另外采取短路增加大氣塵或發(fā)塵的措施。
6·結(jié) 論
(1)對(duì)超高效過(guò)濾器0·1mm漏孔按ISO標(biāo)準(zhǔn)才可能表現(xiàn)為漏,普通高效過(guò)濾器0·2mm漏孔才表現(xiàn)為漏,即以此作為兩種過(guò)濾器漏孔極限,可不再考慮更小的漏孔;
(2)漏孔法既可以定性檢漏,也可以定量檢漏。它只和漏孔大小有關(guān),和透過(guò)率、采樣率均無(wú)關(guān);而透過(guò)率法則和透過(guò)率、采樣率有關(guān)。由于漏孔法可以用大氣塵,為現(xiàn)場(chǎng)檢漏帶來(lái)方便;
(3)漏孔法比透過(guò)率法可以判斷出漏的漏孔更小,即范圍更廣;
(4)不論是透過(guò)率法還是漏孔法,都必須在采樣口掃描到不少于1粒才可以作出判斷。為此對(duì)于普通高效過(guò)濾器,需要≥2200粒/L的上游濃度,對(duì)于超高效過(guò)濾器需要≥5800粒/L的上游濃度;
(5)對(duì)≥0·5μm微粒有不大于99·999%效率的高效過(guò)濾器,兩種方法的上游濃度均不宜>105粒/L,否則在此條件下,各處隨時(shí)都可以采到1粒/L,掃描時(shí)將增加靜止檢漏的工作量。
(6)透過(guò)率法也不必發(fā)生人工塵,當(dāng)大氣塵合適時(shí),大氣塵也可滿足要求,但必須隨時(shí)測(cè)出上、下游濃度才能計(jì)算;漏孔法中的定性檢漏完全適用于大氣塵,而只要測(cè)出下游濃度,上游濃度只要監(jiān)測(cè)一下,這就大大節(jié)省了工作量。如果也同時(shí)測(cè)出上游濃度,則也可以計(jì)算透過(guò)率,成為定量檢漏;
(7)當(dāng)掃描檢漏發(fā)現(xiàn)非“0”讀數(shù)時(shí),可能有漏,要求停在原處采樣1min,讀數(shù)≥3粒,則判定此處為漏。
