Технология : Теория фильтрации частиц

Теория фильтрации частиц широко освещена в литературе и проверена на практике, в том числе в отношении микроскопических частиц минимального размера, обнаруживаемого на измерительном оборудовании (Ли и Лю, 1980 г.).

Улавливание частиц

Способность фильтра улавливать частицы зависит от различных физических и механических эффектов, включая диффузию, захват, а также инерционный эффект и эффект просеивания. Электростатическое взаимодействие между волокнами и улавливаемыми частицами могут иметь решающее значение, особенно если речь идёт о синтетическом полимерном волокне, которое может удерживать высокие уровни электростатического напряжения. При идеальном процессе фильтрации каждая частица, попадающая в фильтр, постоянно задерживается при первоначальном контакте с волокном или уже захваченной частицей. Когда мелкие частицы фильтруются при низкой скорости воздуха, сила адгезии (силы Ван-дер-Ваальса) намного превышает кинетическую энергию частиц, взвешенных в воздухе, и при захвате такие частицы вряд ли пройдут через фильтр. По мере увеличения размеров частиц и скорости потока воздуха «отталкивание» крупных частиц от волокна становится более вероятным.

Эффект просеивания

Частицы, диаметр которых больше зазора между двумя волокнами, не могут пройти через фильтр.

Инерционный эффект

Крупные частицы обладают высокой кинетической энергией, что затрудняет их следование по воздушному потоку вокруг волокна. Частицы продолжают движение по инерции по своему первоначальному пути, сталкиваются с волокном и оседают на нём. Сила инерционного воздействия увеличивается по мере повышения расхода воздуха, а также увеличения размера и веса частиц.

Захват

Мелкие частицы следуют по воздушному потоку вокруг волокна и улавливаются при достаточном приближении к поверхности волокна. Эффект повышается при увеличении размера частицы, более мелкого диаметра волокна и/или уменьшении зазора (т.е. расстояния) между волокнами.

Эффект диффузии

При продольном направлении волокон фильтрующего материала диффузия возникает только в отношении очень мелких частиц, например, вирусов. Частицы в воздушном потоке двигаются хаотично из-за Броуновского движения молекул. Данный механизм важен только для частиц диаметром < 1 мкм.

Теория фильтрации частиц

Compare