A menudo se espera que un flujo de aire más bajo mejore la captura de partículas pequeñas porque permanecen en el medio filtrante por más tiempo y la difusión browniana se vuelve más efectiva.. Sin embargo, una prueba de laboratorio o de producción a veces puede indicar una menor eficiencia en un punto de flujo de aire bajo..
Este resultado no debe explicarse inmediatamente como un mecanismo de filtración especial.. En muchos casos, la primera pregunta no es "¿Por qué empeoró el filtro?"?" sino "¿Se está midiendo el resultado de flujo bajo en condiciones válidas y comparables??"
Este artículo presenta un orden práctico de investigación..
Comience con la cantidad que se compara
Comience con la cantidad que se compara
La eficiencia de la filtración no es una constante de un solo material. Depende de varias condiciones de prueba., incluido:
- tamaño de partícula o distribución granulométrica;
- velocidad del medio filtrante y velocidad de la cara del filtro;
- material de aerosol y estado de carga;
- Acondicionamiento del filtro y estado electrostático.;
- temperatura y humedad relativa;
- concentración aguas arriba y duración del muestreo; y
- El estado del filtro y del sistema de sellado..
Una comparación es significativa sólo cuando estas variables están controladas.. La “eficiencia de 500 m³/h” y la “eficiencia de 1000 m³/h” no se pueden interpretar correctamente sin conocer también el área del filtro, el canal de partículas que se compara, y el método de prueba.
Lo que realmente predice la teoría de la filtración
Lo que realmente predice la teoría de la filtración
La filtración fibrosa mecánica se rige principalmente por la difusión., interceptación, e impacto inercial.
- La difusión es más importante para partículas muy pequeñas.. Una velocidad más baja generalmente les da a estas partículas más tiempo para alejarse de la línea de corriente y entrar en contacto con una fibra..
- La interceptación se vuelve más importante a medida que aumenta el tamaño de las partículas y una partícula que sigue una línea de corriente pasa dentro del radio de una partícula de una fibra..
- El impacto inercial se vuelve más importante para partículas más grandes y velocidades más altas porque las partículas son menos capaces de seguir el aire alrededor de una fibra..
El MPPS se produce cerca del mínimo de la curva de eficiencia combinada., donde ningún mecanismo de captura es especialmente fuerte. Cambiar la velocidad puede cambiar tanto la eficiencia mínima como el tamaño de partícula en el que ocurre ese mínimo..
Esto no significa que la baja velocidad cree un nuevo mecanismo de “bypass racionalizado”. El flujo alrededor de las fibras es normalmente laminar en condiciones de escala de filtración.. Por lo tanto, se debe demostrar una disminución medida con un flujo de aire bajo con control, datos resueltos por tamaño en lugar de asumidos a partir de una explicación verbal.
Primer cheque: ¿Está el punto de prueba dentro del rango válido??
Primer cheque: ¿Está el punto de prueba dentro del rango válido??
Cada sistema de prueba tiene un rango operativo validado.. En el extremo inferior de ese rango, varios límites de control y medición pueden volverse más influyentes:
- resolución de control de flujo de aire;
- Mezcla de aerosoles y uniformidad espacial.;
- tiempo de respuesta entre el muestreo ascendente y descendente;
- Pérdidas de partículas en tubos de muestreo.;
- fondo del detector y recuentos cero; y
- el número de partículas contadas durante el período de muestreo.
Si el flujo de aire solicitado está por debajo del rango validado para el conducto, boquilla, medidor de flujo, generador de aerosoles, o arreglo de muestreo, El resultado debe tratarse como un resultado de diagnóstico en lugar de un resultado estándar..
Causas comunes de una aparente caída de la eficiencia con un flujo de aire bajo
Causas comunes de una aparente caída de la eficiencia con un flujo de aire bajo
1. Las fugas de derivación se convierten en una fracción mayor del flujo total
1. Las fugas de derivación se convierten en una fracción mayor del flujo total
Una pequeña fuga fija a través de una junta., abrazadera, artículos fijos, o el conducto de prueba puede ser difícil de ver con un flujo de aire total alto. En flujo de aire bajo, el mismo flujo de fuga representa una fracción mayor del total y puede producir una aparente disminución de la eficiencia.
Comprobar el perímetro del filtro., placas ciegas de accesorios, separación aguas arriba/aguas abajo, puertos de muestra, y cualquier adaptador temporal. Una prueba de fugas con placa ciega suele ser más informativa que repetir la misma medición del filtro..
2. El aerosol ascendente no es estable ni uniforme
2. El aerosol ascendente no es estable ni uniforme
A una velocidad de conducto más baja, la configuración del generador de aerosol, longitud de mezcla, y la posición de inyección puede que ya no produzcan el mismo desafío estable en la cara del filtro. Si las concentraciones aguas arriba y aguas abajo se miden en momentos diferentes, La deriva de concentración puede aparecer como un cambio en la penetración..
Verificar la estabilidad temporal, uniformidad espacial, y el retraso entre las dos rutas de muestreo. No asuma que una configuración del generador validada en un flujo de aire sigue siendo válida en cada flujo de aire inferior..
3. Los recuentos de partículas son demasiado bajos para obtener estadísticas confiables
3. Los recuentos de partículas son demasiado bajos para obtener estadísticas confiables
Los filtros de alta eficiencia producen muy pocos recuentos posteriores. Una muestra corta con sólo un pequeño número de eventos tiene una alta incertidumbre estadística. Partículas de fondo, partículas residuales en la tubería, o una fuga intermitente puede entonces dominar la eficiencia calculada.
Aumentar el tiempo de muestreo cuando el método lo permita., Confirme que la concentración aguas arriba esté dentro del rango utilizable del instrumento., realizar una verificación de cero/antecedentes, e informar la penetración con su base de conteo en lugar de depender únicamente de un porcentaje de eficiencia redondeado.
4. Las dos mediciones no comparan el mismo tamaño de partícula
4. Las dos mediciones no comparan el mismo tamaño de partícula
Si la distribución del aerosol de prueba cambia con la configuración del generador o el flujo, un canal de partículas amplio se puede ponderar de manera diferente en diferentes puntos de prueba. Una “eficiencia de 0,3 μm” también puede referirse a un canal de umbral en lugar de a un canal estrecho., medición de tamaño resuelto.
Para análisis de mecanismos, utilizar curvas de eficiencia resueltas por tamaño. Comparar las mismas definiciones de canales, aerosol, estado de neutralización, y ajustes del instrumento en cada flujo de aire.
5. Los efectos de muestreo y transporte han cambiado
5. Los efectos de muestreo y transporte han cambiado
Flujo de muestreo, longitud del tubo, enfermedad de buzo, orientación de la sonda, y los retrasos en el transporte deben permanecer controlados. El sesgo relacionado con la sonda suele ser menos grave para partículas submicrométricas que para partículas grandes, pero no debe ignorarse cuando la velocidad del conducto principal cambia sustancialmente.
Confirmar el flujo de muestra del contador de partículas., relación de dilución, condición del tubo, y equivalencia de ruta ascendente/descendente.
6. El filtro o medio cambiado entre pruebas
6. El filtro o medio cambiado entre pruebas
Los medios electret pueden verse afectados por la carga de aerosoles., disolventes, temperatura, humedad, y la historia del condicionamiento. Los medios mecánicos también pueden cambiar después de la manipulación., caza de focas, o instalación repetida. Por lo tanto, una secuencia de flujo que siempre va de mayor a menor puede confundir el cambio dependiente del tiempo con el cambio dependiente del flujo de aire..
Utilice una secuencia aleatoria o repetida (por ejemplo, baja → alta → baja) e incluya un filtro de referencia para separar la deriva del sistema del cambio de muestra..
Cuando el resultado puede ser un efecto mediático real
Cuando el resultado puede ser un efecto mediático real
Después de que pasen las comprobaciones del sistema., Se puede investigar el comportamiento del filtro en función de la velocidad.. El método correcto es medir la eficiencia fraccionaria en un rango de tamaño de partículas a varias velocidades medias controladas..
El análisis debe mostrar:
- la curva completa de eficiencia versus tamaño de partícula;
- los MPPS correspondientes a cada velocidad;
- repetición de mediciones e incertidumbre;
- caída de presión en cada punto de prueba; y
- si el medio es mecánico, cargado, a base de membrana, o un compuesto.
Entonces se puede vincular un cambio real al equilibrio de la difusión., interceptación, impactación, y captura electrostática. No debe atribuirse simplemente a "corrientes laminares que pasan a través de poros grandes".
Secuencia recomendada de resolución de problemas
Secuencia recomendada de resolución de problemas
- Repetir el punto de bajo caudal sin cambiar la instalación del filtro..
- Realice una fuga del sistema o una verificación de placa ciega.
- Verifique los sensores de presión y flujo de aire reales en el punto bajo.
- Confirmar la estabilidad del aerosol ascendente y la uniformidad espacial.
- Verificar recuentos de antecedentes, tiempo de muestreo, concentración, y límites del contador de partículas.
- Repita con un filtro de referencia estable..
- Ejecute una secuencia baja → alta → baja.
- Si el efecto persiste, medir una curva de eficiencia resuelta por tamaño en cada velocidad.
Este orden evita que un problema del sistema de medición se convierta en una explicación sin fundamento sobre la física del filtro..
Cómo SCPUR apoya la investigación de flujo bajo
Cómo SCPUR apoya la investigación de flujo bajo
Los sistemas de prueba SCPUR están configurados en torno a un flujo de aire definido, tamaño de partícula, concentración, y rangos de tamaño de filtro. Para medios filtrantes o elementos filtrantes pequeños, el SC-FT-1406D-Pro Proporciona pruebas controladas de eficiencia y resistencia con aceite.- o configuraciones de aerosol a base de sal.
Para una anomalía de bajo flujo de aire, el resultado útil no es sólo un valor de pasa/falla. Es un registro de prueba repetible que ayuda a separar el control del flujo de aire., generación de aerosoles, muestreo, fuga, y el filtro mismo.
- Probador de filtros automático SC-FT-1406D-Pro
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- ISO 29463-2:2011 — Producción de aerosoles, equipos de medición y estadísticas de conteo de partículas
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