Często oczekuje się, że niższy przepływ powietrza poprawi wychwytywanie małych cząstek, ponieważ pozostają one dłużej w ośrodku filtracyjnym, a dyfuzja Browna staje się bardziej efektywna. Jednak testy laboratoryjne lub produkcyjne mogą czasami wykazywać niższą wydajność przy niskim punkcie przepływu powietrza.
Wyniku tego nie należy od razu tłumaczyć specjalnym mechanizmem filtrującym. W wielu przypadkach, pierwsze pytanie nie brzmi: „Dlaczego filtr się pogorszył?”, ale „Czy wynik niskiego przepływu jest mierzony w ważnych i porównywalnych warunkach?”
W artykule przedstawiono praktyczny porządek badania.
Zacznij od porównywanej ilości
Zacznij od porównywanej ilości
Skuteczność filtracji nie jest stałą materiałową. Zależy to od kilku warunków testowych, w tym:
- wielkość cząstek lub rozkład wielkości cząstek;
- prędkość medium filtrującego i prędkość powierzchni filtra;
- materiał aerozolowy i stan naładowania;
- kondycjonowanie filtra i stan elektrostatyczny;
- temperatura i wilgotność względna;
- stężenie powyżej i czas trwania pobierania próbek; I
- stan filtra i układu uszczelniającego.
Porównanie ma sens tylko wtedy, gdy te zmienne są kontrolowane. „Wydajność 500 m³/h” i „Wydajność 1000 m³/h” nie mogą być poprawnie interpretowane bez znajomości powierzchni filtra, porównywany kanał cząstek, i metoda badania.
Co faktycznie przewiduje teoria filtracji
Co faktycznie przewiduje teoria filtracji
Mechaniczna filtracja włóknista opiera się głównie na dyfuzji, przechwycenie, i uderzenie inercyjne.
- Dyfuzja jest najważniejsza w przypadku bardzo małych cząstek. Niższa prędkość generalnie daje tym cząstkom więcej czasu na odejście od linii przepływu i kontakt z włóknem.
- Przechwytywanie staje się coraz ważniejsze w miarę wzrostu rozmiaru cząstek i cząstki poruszającej się po linii przepływu przechodzącej w promieniu jednej cząstki włókna.
- Uderzenie bezwładnościowe staje się ważniejsze w przypadku większych cząstek i większych prędkości, ponieważ cząstki mają mniejszą zdolność podążania za powietrzem wokół włókna.
MPPS występuje w pobliżu minimum krzywej łącznej wydajności, gdzie żaden mechanizm wychwytywania nie jest szczególnie silny. Zmiana prędkości może zmienić zarówno minimalną wydajność, jak i wielkość cząstek, przy której to minimum występuje.
Nie oznacza to, że niska prędkość tworzy nowy mechanizm „usprawnionego obejścia”.. W warunkach skali filtracyjnej przepływ wokół włókien jest zwykle laminarny. Zmierzony spadek przy niskim przepływie powietrza należy zatem wykazać w sposób kontrolowany, danych rozstrzyganych pod względem wielkości, a nie zakładanych na podstawie wyjaśnień werbalnych.
Pierwsza kontrola: Czy punkt testowy mieści się w prawidłowym zakresie?
Pierwsza kontrola: Czy punkt testowy mieści się w prawidłowym zakresie?
Każdy system testowy ma zatwierdzony zakres operacyjny. W dolnej części tego zakresu, kilka granic kontrolnych i pomiarowych może zyskać większy wpływ:
- rozdzielczość sterowania przepływem powietrza;
- mieszanie aerozoli i jednorodność przestrzenna;
- czas odpowiedzi pomiędzy próbkowaniem w górę i w dół;
- straty cząstek w rurkach próbkujących;
- tło detektora i zliczenia zerowe; I
- liczba cząstek zliczonych w okresie pobierania próbek.
Jeśli żądany przepływ powietrza jest poniżej zatwierdzonego zakresu dla kanału, dysza, przepływomierz, generator aerozolu, lub układ pobierania próbek, wynik należy traktować jako wynik diagnostyczny, a nie wynik standardowy.
Typowe przyczyny widocznego spadku wydajności przy niskim przepływie powietrza
Typowe przyczyny widocznego spadku wydajności przy niskim przepływie powietrza
1. Wyciek z obejścia staje się większą częścią całkowitego przepływu
1. Wyciek z obejścia staje się większą częścią całkowitego przepływu
Mały, stały wyciek przez uszczelkę, zacisk, osprzęt, lub kanał testowy mogą być trudne do zauważenia przy dużym całkowitym przepływie powietrza. Przy niskim przepływie powietrza, ten sam przepływ wyciekowy stanowi większą część całości i może powodować widoczny spadek wydajności.
Sprawdź obwód filtra, płytki zaślepiające oprawy, separacja góra/dół, przykładowe porty, i wszelkie tymczasowe adaptery. Próba szczelności przy użyciu ślepej płytki często dostarcza więcej informacji niż powtarzanie tego samego pomiaru filtra.
2. Aerozol w górę strumienia nie jest stabilny ani jednolity
2. Aerozol w górę strumienia nie jest stabilny ani jednolity
Przy niższej prędkości kanału, ustawienie generatora aerozolu, długość mieszania, i położenie wtrysku mogą już nie powodować tego samego stabilnego obciążenia na powierzchni filtra. Jeżeli stężenia w górę i w dół rzeki są mierzone w różnych momentach, dryf koncentracji może objawiać się zmianą penetracji.
Sprawdź stabilność czasową, jednolitość przestrzenna, oraz opóźnienie pomiędzy dwiema ścieżkami próbkowania. Nie należy zakładać, że ustawienie generatora zatwierdzone przy jednym przepływie powietrza pozostaje ważne przy każdym niższym przepływie powietrza.
3. Liczba cząstek jest zbyt niska, aby można było prowadzić wiarygodne statystyki
3. Liczba cząstek jest zbyt niska, aby można było prowadzić wiarygodne statystyki
Filtry o wysokiej wydajności wytwarzają bardzo niewiele zliczeń w dalszej części procesu. Krótka próba zawierająca jedynie niewielką liczbę zdarzeń charakteryzuje się dużą niepewnością statystyczną. Cząsteczki tła, pozostałości cząstek w rurkach, lub jeden przerywany wyciek może wówczas zdominować obliczoną wydajność.
Jeśli metoda na to pozwala, należy zwiększyć czas pobierania próbek, potwierdzić, że stężenie powyżej mieści się w użytecznym zakresie przyrządu, przeprowadzić kontrolę zera/tła, i zgłaszaj penetrację na podstawie podstawy zliczania, zamiast polegać wyłącznie na zaokrąglonym odsetku efektywności.
4. Te dwa pomiary nie porównują tej samej wielkości cząstek
4. Te dwa pomiary nie porównują tej samej wielkości cząstek
Jeśli rozkład aerozolu testowego zmienia się wraz z ustawieniem generatora lub przepływem, szeroki kanał cząstek może być różnie ważony w różnych punktach testowych. Zgłoszona „efektywność 0,3 μm” może również odnosić się do kanału progowego, a nie wąskiego, pomiar z uwzględnieniem rozmiaru.
Do analizy mechanizmu, użyj krzywych wydajności z rozdzielczością wielkości. Porównaj te same definicje kanałów, aerosol, stan neutralizacji, i ustawienia przyrządu przy każdym przepływie powietrza.
5. Zmieniły się skutki pobierania próbek i transportu
5. Zmieniły się skutki pobierania próbek i transportu
Przepływ próbkowania, długość rurki, pochyla się, orientacja sondy, i opóźnienia w transporcie powinny pozostać pod kontrolą. Odchylenie związane z sondą jest zwykle mniej dotkliwe w przypadku cząstek submikrometrowych niż w przypadku dużych cząstek, ale nie należy tego ignorować, gdy prędkość głównego kanału zmienia się znacząco.
Potwierdź przepływ próbki licznika cząstek, współczynnik rozcieńczenia, stan rurki, oraz równoważność ścieżki w górę/w dół.
6. Filtr lub medium zmieniano pomiędzy testami
6. Filtr lub medium zmieniano pomiędzy testami
Na media elektretowe może wpływać obciążenie aerozolem, rozpuszczalniki, temperatura, wilgotność, i warunkowanie historii. Media mechaniczne mogą również ulec zmianie po manipulacji, opieczętowanie, lub wielokrotną instalację. Sekwencja przepływu, która zawsze przebiega od wysokiego do niskiego poziomu, może zatem pomylić zmianę zależną od czasu ze zmianą zależną od przepływu powietrza.
Użyj losowej lub powtarzanej sekwencji — na przykład niska → wysoka → niska — i dołącz filtr referencyjny, aby oddzielić dryf systemu od zmiany próbki.
Kiedy rezultatem może być prawdziwy efekt medialny
Kiedy rezultatem może być prawdziwy efekt medialny
Po przejściu kontroli systemu, można zbadać zachowanie filtra zależne od prędkości. Prawidłową metodą jest pomiar wydajności frakcyjnej w zakresie wielkości cząstek przy kilku kontrolowanych prędkościach średnich.
Analiza powinna wykazać:
- pełna krzywa zależności wydajności od wielkości cząstek;
- odpowiedni MPPS przy każdej prędkości;
- powtarzanie pomiarów i niepewność;
- spadek ciśnienia w każdym punkcie testowym; I
- czy medium jest mechaniczne, oskarżony, oparte na membranie, lub kompozyt.
Prawdziwą zmianę można wówczas powiązać z równowagą dyfuzji, przechwycenie, uderzenie, i wychwytywanie elektrostatyczne. Nie należy tego przypisywać po prostu „laminarnym liniom przepływu przechodzącym przez duże pory”.
Zalecana kolejność rozwiązywania problemów
Zalecana kolejność rozwiązywania problemów
- Powtórzyć punkt niskiego przepływu bez zmiany instalacji filtra.
- Wykonaj kontrolę szczelności układu lub kontrolę za pomocą zaślepki.
- Sprawdź rzeczywiste czujniki przepływu powietrza i ciśnienia w najniższym punkcie.
- Potwierdź stabilność aerozolu w górę rzeki i jednorodność przestrzenną.
- Sprawdź liczbę tła, czas próbkowania, stężenie, i limity licznika cząstek.
- Powtórz tę czynność ze stabilnym filtrem referencyjnym.
- Uruchom sekwencję niska → wysoka → niska.
- Jeśli efekt pozostanie, zmierzyć krzywą wydajności w rozdzielczości dla każdej prędkości.
Porządek ten zapobiega przekształceniu problemu z systemem pomiarowym w nieuzasadnione wyjaśnienie fizyki filtrów.
Jak SCPUR wspiera badania przy niskim przepływie
Jak SCPUR wspiera badania przy niskim przepływie
Systemy testowe SCPUR są skonfigurowane w oparciu o zdefiniowany przepływ powietrza, wielkość cząstek, stężenie, i zakresy rozmiarów filtrów. Do mediów filtracyjnych lub małych elementów filtracyjnych, the SC-FT-1406D-Pro zapewnia kontrolowane testy wydajności i odporności z olejem- lub konfiguracje aerozolu na bazie soli.
W przypadku anomalii związanej z niskim przepływem powietrza, użytecznym wyjściem jest nie tylko wartość zaliczona/niezaliczona. Jest to powtarzalny zapis testu, który pomaga w oddzielnej kontroli przepływu powietrza, wytwarzanie aerozolu, próbowanie, przeciek, i sam filtr.
