過濾材料的性能評價（jià）

過濾材料的性能主要通過過濾器的形式來進行評（píng）價（jià），纖維過濾器主要采用過濾效率（lǜ）、過濾阻力和容（róng）塵量這三個指標來評價其性能。不同（tóng）空氣（qì）過濾器的標準均圍繞這三個參數進行評價分級（jí），但是不同國家、不同組（zǔ）織、協會根據本國國情采用的測試氣溶膠和發塵塵源不同，其對應的測試方法和過濾器性能評價體係也有所不同。下表對中國標準GB/T 14295-2008、歐洲標準EN 779-2011、美國標準ANSI/ASHRAE 52.2-1999所（suǒ）采用的測試方法、塵（chén）源、效率評級方法進行了比較。

一、過濾效率
空氣過濾器（qì）的過濾效率是被捕捉的粉塵量與原空氣含塵量之（zhī）比，通常可以簡單的（de）由計算得出：過濾（lǜ）效率=過濾器捕集粉塵量/上遊空氣含塵量
過濾（lǜ）效率是根據（jù）可穿透粒（lì）子的大小（xiǎo）及過（guò）濾微塵的數量來區分的。國內對於（yú）一般通風過濾器的效率測試，過去一般（bān）僅要求測試過濾器（qì）的初始效率，但由於過濾器在容塵後效率會發生變化，EN779要求效率測試需要進行發塵，以不同容塵階段的平均效率對過濾器進行分（fèn）級。中國GB/T 14295-2008采用大於或等於0.5um或2um微粒的初始效率將（jiāng）過濾器劃分為不同的等（děng）級，該效率評級方法簡潔單一，而且沒有考慮容塵對過濾效率的影（yǐng）響。歐洲標準EN779-2011則依據過濾（lǜ）器（qì）在容塵階段對0.4um微粒的平均效率將過濾器劃分為不同的（de）等級。兩者的主要評價思想明顯不同，即中國GB/T 14295-2008標準（zhǔn）測量（liàng）的（de）是清潔過濾器（qì）的分組（zǔ）效率，而歐洲標準關注的是過濾器整個生（shēng）命周期的（de）平均計徑（0.4um）效率。美國標準則要求測（cè）量不同粒徑檔在初（chū）始狀態和發塵階段的效率，取其（qí）小值來評級。實驗發現，過濾器效率（假（jiǎ）設不考慮靜電作用）基本隨著單位麵積容塵量的增加而增加，因（yīn）此如果不考慮靜電（diàn）作用，美國（guó）標準也隻是關注過濾器的初始狀態下的計徑分級效（xiào）率。與中國（guó）標準GB/T 14295-2008相比，美國標準的評級方法是（shì）把過濾器對三個粒（lì）徑檔的粒子效率綜合考（kǎo）慮來對產品進行評級，該方法綜合考慮了過濾器對不同粒徑（jìng）的過濾效率，值得GB/T 14295-2008借（jiè）鑒，因為不同過濾器對（duì）不同（tóng）粒徑的效率差別很大（dà），單獨依據某個粒徑效（xiào）率進（jìn）行評（píng）級不能全麵反映過濾器的效（xiào）率。

二、過濾阻力
單（dān）體過濾材（cái）料使氣體（tǐ）繞行，產生微小阻力，無數過濾材料單體的阻力之和就是過濾器的阻力。過（guò）濾器阻（zǔ）力隨空（kōng）氣（qì）流量的增加逐漸增大，隨過濾器麵積的增大而減小。因此，實際應用中，可以通過減小氣體流量和增大（dà）通過過濾材料的麵積來降低穿過過濾材料的風速，從而減小過濾器阻力（lì）。
過濾器的阻力由兩部分組成，一是濾料的（de）阻力（lì）ΔP1，二是過濾器的結構阻力ΔP2。對纖維過濾器來說，濾料的阻力（lì）是由氣流（liú）通過纖維層時的迎麵阻力造成的，這個阻力（lì）的大小和在纖維層中流動的氣流是層流還（hái）是紊流關係很大。一般來說，由於纖維過濾（lǜ）材料本身（shēn）極（jí）細，過濾速度較低，Re值較小，因此纖（xiān）維層內的氣流屬於層流。對具體的過濾器來講（jiǎng），過濾材料確定（dìng）後，則（zé）濾層厚度、濾層填充率、纖維直徑、纖維斷（duàn）麵形（xíng）狀係數也（yě）為確定值，過濾材料阻（zǔ）力可表示為（wéi）：

式中，A為係數，與濾（lǜ）層厚度、濾層填充率、纖維直徑、纖維斷麵形狀係（xì）數和（hé）流經過濾器的空氣特性相（xiàng）關；ν為過濾速度。
與過濾材料的阻力不同，過濾器的結（jié）構阻力與氣流速度不呈直線關係，這是因為空氣通過（guò）過濾器框架（jià）時，以麵速u為代表，一（yī）般達到m/s量級（jí），比過濾器速度大得多，而且氣流遇（yù）到構件的結構尺寸（cùn）遠比（bǐ）纖維直徑（jìng）大，所以（yǐ）此時的Re值（zhí）也較大，慣性（xìng）力不能忽略，氣流特性已由層流轉化為紊（wěn）流，此時阻力（lì）可表示為：

式中，B為過濾器結構阻力係數；n為無量綱指數（shù）。
結合以上的濾料阻力和結構阻力（lì），過濾器的全阻力可表示為：

顯然，不同的過濾器有不同的A、B值，若（ruò）以濾速來統一表示，則全阻力可表（biǎo）示為：

式中（zhōng），C為（wéi）過濾器阻力係數；m為無量綱指數。
一般來說，對於國（guó）產高效過濾器，C為3～10，m為1.35～1.36。實（shí）際運行過（guò）程中，過濾器的阻力隨著濾（lǜ）料表麵積聚的微粒數量增加而增大，因此常把過濾器沒有積塵的阻力稱為初阻（zǔ）力，把需要更換（huàn）時的（de）阻力稱為終阻（zǔ）力。見下表：

三、容塵量
過濾器容塵量是描述濾料表麵的積塵能（néng）力。通常運行中過濾器的終阻力達到其初阻力倍數的數值時，或者效率下降到初始效率的85%以下時，將過濾器（qì）上沉積的灰（huī）塵質量，作為該（gāi）過濾器的（de）容塵量。過（guò）濾器的容塵量關係到過濾器使用期限，以達到額定容塵量（liàng）作為過濾器的使用（yòng）期限，計（jì）算（suàn）公式為（wéi）：

式中，T為過濾器使用期限，d；P為過濾器容塵量，g；C₁為（wéi）過濾器入口空氣的含塵濃度（dù），mg/m³；Q為過濾器的風量，m³/h；t為過濾器一天的工作時間，h；η為過濾（lǜ）器的計重效率。