过滤风速对纤维过滤器压力损失的试验研究
１ 研究方法
试验是在气流含尘浓度较低的情况下进行研究， 由于过滤气体含尘浓度低， 沉积在滤料上的粉尘量就少， 这种情况下近似认为少量沉积的粉尘不会对滤料的过滤性能产生影响， 滤料过滤性能不随时间和粉尘沉积量而发生变化。本文以大气尘为过滤对象， 主要针对过滤速度对过滤性能的影响进行实验测试。根据国家标准搭建袋式除尘器的试验台， 通过试验数据得出过滤风度与压力损失的试验关系曲线， 结合理论分析得出过滤性能随着过滤风速改变的变化规律。
２ 理论分析
２．１ 压力损失理论
过滤器的阻力包括过滤器的结构阻力（即气流经过进口、出口和花板等） 和过滤阻力两部分组成。对于袋式过滤器，滤袋的过滤阻力Ｐｆ是由清洁滤袋的阻力损失Ｐ０和粘附粉尘层的阻力损失Ｐｄ两部分组成， 即：
２．２ 过滤介质压力损失
清洁气流通过时过滤介质的压力损失特性，可反映滤料本身的特性， 与粉尘特性无关。在填充率、纤维直径及滤料厚度不变的情况下， 过滤材料的阻力与过滤速度Ｖ成正比。故过滤介质压力损失可以表示为：
Ｐｆ＝ＫＯＶ （４）
２．３ 滤筒结构压力损失及除尘器结构压力损失
气流通过过滤元件时， 所遇到的结构尺寸比纤维直径大的多， 惯性力大到不能忽略的程度 。 ［２］如果过滤元件的形状尺寸给定， 结构阻力主要来自气流的沿程损失， 大小取决于气流的流动速度、密度等因素。由流体力学沿程阻力计算式可以得到结构阻力：
３ 试验研究
３．１ 试验台简介
本试验台 （ 见图 １） 是模仿工业用袋式除尘器进行搭建的， 其尺寸参数依照国家标准进行设计。按照滤袋形状划分属于圆袋式除尘器； 按照过滤方向和进气口位置划分属于下进风外滤式袋式除尘器 ， 工业生产中大多使用此种类型的除 ［３］尘器， 因此该试验台具有很强的代表性。
气体通过吸气管进入除尘室， 由于除尘室空间较大形成一个静压箱， 因此此处气流稳定， 压力平稳。在该处连接气溶胶检测仪和数字微压计 （通过静压环连接） ， 获得的测量值上下波动小， 真实可靠。系统风量通过 ＳＡＭＣＯ－ｉ 高功能静音式变频器进行调节， 风速变化区间大， 风机可由 ２５０ｒ／ｍｉｎ 调节到 ２９５０ｒ／ｍｉｎ， 而且可实现无级变速。本次试验主要是针对对洁净状态下的滤袋进行测试， 因此选择环境大气作为过滤对象。测试时段选择在下午，此时大气温度、湿度、以及含尘量都较早晨和傍晚更为稳定， 可近似认为尘源状态稳定。测试滤料选择 ７２９ 机织滤布及覆膜 ７２９ 滤料。
３．２ 测试方法
３．２．１ 流量测量
ＳｗｅｍａＡｉｒ ３００ 是瑞典 ＳＷＥＭＡ 公司生产的多用途仪表， 本试验用该仪器测量气体流量。该仪器的 ＡＰＦ 模式是测量管道风量的专用模式， 基于以 下 标 准 （ １） 北 欧 通 风 及 建 筑 委 员 会 １９９８；（ ２） 国际标准 ＩＳＢＮ９１－ ５４０－ ５８２７－ ９。测量管道直径为 １６ｃｍ， 选取测点为 ０．７１Ｄ 和 ０．２９Ｄ 处， 这样在两个垂直方向共有测点四个， 仪器将自动储存读数， 根据内置软件计算管道平均风速和气体流量， 有了流量和滤袋面积， 我们便可以得知过滤风速。
３．２．２ 阻力测量
采用数字型微压计测量滤台前后的压力损失。在过滤室的四个面上各取一压力测试口， 再通过皮管进行连接， 使之形成静压环后联入微压计，通过微压计的读数可知风速变化时压差的变化规律。
３．３ 试验结果
见图 ２～图 ７。
４ 分析
由以上数据可知， 随着过滤速度的的增加， 覆膜滤料比未覆膜滤料压力损失增长幅度更快。当过滤速度为 １２ （ｍ／ｍｉｎ） 时， 覆膜 ７２９ 滤筒压力损失为 ５３２ （Ｐａ）， 当过滤速度增至 １５ （ｍ／ｍｉｎ）时， 压力损失增至 ７４６ （Ｐａ）， 期间增幅４０．２％； 而同速度区间内， 滤布 ７２９ 压力损失增幅只有３７％。所以， 随着过滤速度的增加， 覆膜滤料压力损失具有更快的增长速度。同时随着过滤速度的增加， 滤筒压力损失与除尘器结构压力损失之间的差值也随之增大，其原因为： 首先， 滤筒结构压损的系数 Ｋ１ 高于过滤器结构阻损系数 Ｋ２， 当 Ｖ 增加时， 结构压损差值迅速上升； 其次， 滤筒压力损失还包括过滤介质压力损失， 介质压损随着过滤速度的增加而上升。因此， 随着过滤速度增加， 滤筒压力损失上升的更快。另外可以得到， 滤筒压力损失在除尘器总压损中所占比重明显占优， 随着过滤速度的增加， 滤筒压损较除尘器结构压损上升更快。但是， 二者在除尘器总压损中所占比重变化不大。分析认为，之所以覆膜 ７２９ 滤筒压力损失所占比重较滤布 ７２９高， 是因为前者表面覆膜增加了过滤介质压力损失造成的。
５ 结论
通过理论分析和试验研究可知， 纤维过滤器的压力损失随着风速的增大而增加， 而覆膜滤料压力损失的增长速度更快。整个除尘器中滤筒压力损失占比重zui大， 而滤料是决定滤筒压力损失 的主要部件， 作为袋式除尘器 “心脏”的滤料，滤料性能直接关系到袋式除尘器的使用效果。随着滤料加工技术的不断发展，低阻、高效、长寿命的滤料将是下一步发展的重点 。
