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1、空氣過(guò)濾器的過(guò)濾原理通過(guò)第一節(jié)和第二節(jié)內(nèi)容可以知道空氣中的顆粒物有很大的直徑分布范圍，并且這些顆粒物對(duì)燃?xì)廨啓C(jī)的影響也因?yàn)轭w粒直徑范圍和顆粒性質(zhì)的不同而不同。針對(duì)不同環(huán)境下大氣顆粒物的性質(zhì)，人們提出了不同的過(guò)濾方法，如圖6所示。其中一些方法針對(duì)固體顆粒，一些針對(duì)液體顆粒。不過(guò)所有這些過(guò)濾方法都建立在以下幾種基本過(guò)濾原理上。l篩分(Sievingorstraining)l沉降(Settlingordeposition)l靜電集塵(Electrostaticprecipitation)l慣性分離(Inertialseparation)l沖撞(干式和
2、粘性)(Impingement/impaction(dry/viscous))l攔截(interception)l擴(kuò)散(diffusion?篩分(Sievingorstraining):大的顆粒物(間距)?沉降(Settlingordeposition):較大的顆(重力,氣流速度較慢)?靜電除塵(Electrostaticprecipitation):粉塵(靜電,類似于靜電復(fù)印,可加振打機(jī)構(gòu))?慣性分離(Inertialseparation):大的顆粒(慣性,氣流速度方向改變,氣流速度不能太高,3-6m/s)?沖撞分離(Impingement/
3、impaction(dry/viscous)):較大的顆粒(纖維碰撞,氣流速度較低,1.5-3m/s)?攔截分離(interception):較小顆粒(纖維稠密,分子吸引力,速度較低0.1-0.2m/s)?擴(kuò)散分離(diffusion):較小顆粒(分子力,高稠密度濾料,駐留時(shí)間,附著機(jī)會(huì),0.02m/s))其中篩分方法只適合除去棉絨(lint)、毛發(fā)以及其他非常大的顆粒物。其原理是利用濾料纖維之間的間距小于顆粒物的直徑來(lái)篩去大顆粒物，如圖7所示。圖7篩分原理沉降原理是利用顆粒自身重力，在流動(dòng)過(guò)程中逐漸下落而從氣流中分離。這一原理也只適合分離較大
4、粒徑的顆粒，且氣流的速度相對(duì)較慢。如圖8所示。沉降軌跡重力方向氣流方向圖8沉降原理靜電集塵是在兩個(gè)曲率半徑相差較大的金屬陽(yáng)極和陰極上通過(guò)高壓直流電，維持一個(gè)足以使氣體電離的靜電場(chǎng)。氣體電離后所生成的電子，陰離子和陽(yáng)離子，吸附在通過(guò)電場(chǎng)的粉塵上，而使粉塵獲得電荷。荷電粉塵在電場(chǎng)的作用下，向電極性相反的電極運(yùn)動(dòng)而沉積在電極上，以達(dá)到粉塵和氣體分離的目的。如圖9所示。沉積在電極上的粉塵達(dá)到一定厚度時(shí)，借助于振打機(jī)構(gòu)使粉塵落入下部灰斗。值得注意的是也有通過(guò)將過(guò)濾器濾料的纖維上充上一定靜電荷，利用靜電荷對(duì)顆粒的靜電力來(lái)吸附空氣中的顆粒物。圖9靜電集塵原理
5、(Fromwww.ldhbjt.com)慣性分離主要利用顆粒的慣性作用和氣流速度方向的突然改變來(lái)實(shí)現(xiàn)顆粒分離。在顆粒直徑大于10mm時(shí)，此種方法有很高的分離效率；而在粒徑小于5mm時(shí)，分離效率則很低。所以此種過(guò)濾方法用在燃?xì)廨啓C(jī)時(shí)，可以有效防止侵蝕(erosion)的發(fā)生，但是不能防止結(jié)垢(fouling)的發(fā)生。為了是顆粒有較大慣性，此種方法要求顆粒速度在3~6m/s左右。AAF在開(kāi)發(fā)燃機(jī)過(guò)濾器方面，充分利用了慣性分離。比如AAFdustlouvrepocket利用慣性原理來(lái)除去空氣中沙塵，Amervane用來(lái)除去空氣中直徑較大的液滴，如圖1
6、0所示。關(guān)于這些過(guò)濾器的細(xì)節(jié)將在后面介紹。AAFDustLouvrePocketAAFAmerVanesVILouvres圖10慣性分離原理沖撞分離是利用顆粒慣性，在流動(dòng)過(guò)程中和過(guò)濾器中的纖維(fibre)碰撞，然后附著在纖維上來(lái)過(guò)濾空氣。在顆粒直徑大于10mm時(shí)，此種方法有很高的分離效率；而在粒徑小于5mm時(shí)，則只有中等分離效率。這種過(guò)濾方法可以防止燃?xì)廨啓C(jī)葉片遭到侵蝕和減少其結(jié)垢，但不能完全防止結(jié)垢。AAF通常利用這種過(guò)濾原理來(lái)制造燃?xì)廨啓C(jī)的預(yù)過(guò)濾器，如Am-Air300GT過(guò)濾器(干式)。在利用沖擊分離原理時(shí)，AAF還研制出了特殊的粘渣油
7、(Viscosine)，將之涂抹在濾料纖維上以增強(qiáng)顆粒在過(guò)濾器纖維上的附著能力。這種粘性過(guò)濾器不僅具有很強(qiáng)的吸附顆粒物的能力，而且具有更大的容塵能力(highdustholdingcapacity)，如M80Pad過(guò)濾器。圖11顯示了沖擊分離顆粒的原理圖。為了保證最大沖擊分離顆粒效率，除了使用粘性Viscosine外，通常要求濾料纖維直徑盡可能大，數(shù)量盡可能多，以使氣流能夠充分發(fā)生偏轉(zhuǎn)。同時(shí)要求氣流速度在1.5~3m/s，這一速度可以保證顆粒以較大的慣性來(lái)避免顆粒隨氣流繞流濾料纖維時(shí)發(fā)生偏轉(zhuǎn)。圖11沖撞原理攔截分離是利用微小顆粒之間，以及顆粒與
8、濾料纖維之間的分子吸引力使顆粒附著在濾料纖維上。此種方法對(duì)慣性較小的顆粒比較有效，顆粒運(yùn)動(dòng)方向能夠隨氣流方向改變而改變，顆粒在繞流濾料纖維時(shí)容易被分子
