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纖維過(guò)濾器過(guò)濾理論的研究與發(fā)展
纖維過(guò)濾器過(guò)濾理論的研究與發(fā)展
空氣過(guò)濾器的過(guò)濾材料內(nèi)雜亂交織的纖維層在允許氣流通過(guò)的同時(shí)把灰塵攔住。捕集微粒的作用有攔截效應(yīng)、慣性效應(yīng)、擴(kuò)散效應(yīng)、重力效應(yīng)和靜電效應(yīng)等。在一個(gè)纖維過(guò)濾器內(nèi)，微粒被捕集可能由于所有機(jī)理的作用，也可能由于一種或某幾種機(jī)理的作用，這要根據(jù)微粒的尺寸、密度、纖維粗細(xì)、纖維層的填充率、氣流速度等條件決定纖維過(guò)濾器過(guò)濾理論的研究與發(fā)展纖維過(guò)濾器過(guò)濾理論的研究與發(fā)展方向。
過(guò)濾理論特別是空氣過(guò)濾理論的研究早在l9世紀(jì)已經(jīng)開(kāi)始，過(guò)濾理論由早期的經(jīng)典過(guò)濾理論發(fā)展到現(xiàn)代過(guò)濾理論及微孔過(guò)濾理論。
對(duì)微細(xì)顆粒運(yùn)動(dòng)規(guī)律的早認(rèn)識(shí)是在l9世紀(jì)初期，植物學(xué)家Brown觀察了微細(xì)顆粒懸浮在液體中的運(yùn)動(dòng)(即布朗運(yùn)動(dòng))；1922年，F(xiàn)reundlich發(fā)展了對(duì)氣溶膠過(guò)濾規(guī)律的認(rèn)識(shí)，提出在0 ～0．2 LLm半徑范圍內(nèi)氣溶膠顆粒存在大滲透率；1 93 1年，Albrecht率先對(duì)氣流通過(guò)單一圓柱纖維運(yùn)動(dòng)進(jìn)行了研究，建立了
Albrecht理論，隨后Sell對(duì)其進(jìn)行了必要的改進(jìn)。1936年，Kaufmann首先把布朗運(yùn)動(dòng)和慣性沉淀的概念一同應(yīng)用到纖維過(guò)濾理論中，推導(dǎo)出過(guò)濾作用的數(shù)學(xué)公式；1942年，Langmuir繼續(xù)對(duì)過(guò)濾理論進(jìn)行研究，認(rèn)為過(guò)濾是截留和擴(kuò)散的集合，而慣性粒子在過(guò)濾纖維上的沉淀是可以忽略的。
1952年，Davies把擴(kuò)散、截留和慣性3種機(jī)制結(jié)合起來(lái)并用公式表示出來(lái)[5／，從而建立了新的過(guò)濾理論——孤立纖維理論；1958年Friedlanderto及1967年Yoshioka發(fā)展了獨(dú)立纖維理論，他們對(duì)較大雷諾數(shù)情況下顆粒的慣性、擴(kuò)散沉積及重力效應(yīng)和過(guò)濾器阻塞現(xiàn)象進(jìn)行了研究和總結(jié)；1967年，Pickaar和Clarenburg試圖提出一個(gè)纖維過(guò)濾器微孑L結(jié)構(gòu)的數(shù)學(xué)理論；1987年P(guān)ich及1993年Brown在其專(zhuān)著中描述了過(guò)濾理論的新發(fā)展。
現(xiàn)代過(guò)濾理論證明了慣性沉淀的正確性和大穿透力粒子的存在，認(rèn)為過(guò)濾效率是截留效應(yīng)、布朗擴(kuò)散效應(yīng)、重力效應(yīng)、沉淀效應(yīng)與壓力效應(yīng)的集合；過(guò)濾過(guò)程中可能存在的機(jī)理有攔截、慣性碰撞、擴(kuò)散、靜電效應(yīng)、庫(kù)侖吸引排斥、映像力、電泳力及沉淀(重力)。纖維過(guò)濾器過(guò)濾理論的研究與發(fā)展纖維過(guò)濾器過(guò)濾理論的研究與發(fā)展,現(xiàn)代過(guò)濾理論中具有代表性的是Davies的過(guò)濾理論
與Kuwarbara的流場(chǎng)分布。
1992年，Payet、Gougeon和Attoui考慮了氣體在單一纖維上的滑動(dòng)，對(duì)經(jīng)典理論引入修正系數(shù)，使得理論與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)更好地吻合。1995年，Rosnert提出分散在單一纖維體表面的顆粒以不規(guī)則的分布和常常形成樹(shù)枝狀結(jié)構(gòu)為特征，建立了新改善的理論和顆粒在單一纖維體上的空間分布[91。利用此理論和計(jì)算程序可預(yù)測(cè)顆粒的沉積。
2001年，Thomas等對(duì)過(guò)濾器在產(chǎn)生阻塞的情況下進(jìn)行了空氣過(guò)濾的理論與實(shí)驗(yàn)研究，提出了過(guò)濾器在濾餅存在的情況下，過(guò)濾效率及壓力損失的計(jì)算模型。近幾年來(lái)，國(guó)外許多學(xué)者對(duì)空氣過(guò)濾器在積塵情況下的效率性能及濾餅的形成和機(jī)理進(jìn)行了理論實(shí)驗(yàn)及模擬研究，取得了一定的成果[8-11]。過(guò)濾理論的研究尚不完善，國(guó)內(nèi)有關(guān)過(guò)濾機(jī)理的研究文獻(xiàn)比較少，不同結(jié)構(gòu)過(guò)濾器的捕集效率和壓力損失的理論計(jì)算，過(guò)濾器的負(fù)荷特性對(duì)捕集效率及壓力損失的影響及濾料的結(jié)構(gòu)特性對(duì)捕集效率及壓力損失的影響等問(wèn)題，都有待研究解決。因此，纖維過(guò)濾器過(guò)濾理論的研究與發(fā)展纖維過(guò)濾器過(guò)濾理論的研究與發(fā)展過(guò)濾理論的進(jìn)一步研究對(duì)空氣過(guò)濾技術(shù)的發(fā)展具有重大意義和實(shí)用價(jià)值。
纖維過(guò)濾器過(guò)濾理論的研究與發(fā)展
空氣過(guò)濾器的過(guò)濾材料內(nèi)雜亂交織的纖維層在允許氣流通過(guò)的同時(shí)把灰塵攔住。捕集微粒的作用有攔截效應(yīng)、慣性效應(yīng)、擴(kuò)散效應(yīng)、重力效應(yīng)和靜電效應(yīng)等。在一個(gè)纖維過(guò)濾器內(nèi)，微粒被捕集可能由于所有機(jī)理的作用，也可能由于一種或某幾種機(jī)理的作用，這要根據(jù)微粒的尺寸、密度、纖維粗細(xì)、纖維層的填充率、氣流速度等條件決定。
過(guò)濾理論特別是空氣過(guò)濾理論的研究早在l9世紀(jì)已經(jīng)開(kāi)始，過(guò)濾理論由早期的經(jīng)典過(guò)濾理論發(fā)展到現(xiàn)代過(guò)濾理論及微孔過(guò)濾理論。
對(duì)微細(xì)顆粒運(yùn)動(dòng)規(guī)律的早認(rèn)識(shí)是在l9世紀(jì)初期，植物學(xué)家Brown觀察了微細(xì)顆粒懸浮在液體中的運(yùn)動(dòng)(即布朗運(yùn)動(dòng))；1922年，F(xiàn)reundlich發(fā)展了對(duì)氣溶膠過(guò)濾規(guī)律的認(rèn)識(shí)，提出在0 ～0．2 LLm半徑范圍內(nèi)氣溶膠顆粒存在大滲透率；1 93 1年，Albrecht率先對(duì)氣流通過(guò)單一圓柱纖維運(yùn)動(dòng)進(jìn)行了研究，建立了
Albrecht理論，隨后Sell對(duì)其進(jìn)行了必要的改進(jìn)。1936年，Kaufmann首先把布朗運(yùn)動(dòng)和慣性沉淀的概念一同應(yīng)用到纖維過(guò)濾理論中，推導(dǎo)出過(guò)濾作用的數(shù)學(xué)公式；1942年，Langmuir繼續(xù)對(duì)過(guò)濾理論進(jìn)行研究，認(rèn)為過(guò)濾是截留和擴(kuò)散的集合，而慣性粒子在過(guò)濾纖維上的沉淀是可以忽略的。
1952年，Davies把擴(kuò)散、截留和慣性3種機(jī)制結(jié)合起來(lái)并用公式表示出來(lái)[5／，從而建立了新的過(guò)濾理論——孤立纖維理論；1958年Friedlanderto及1967年Yoshioka發(fā)展了獨(dú)立纖維理論，他們對(duì)較大雷諾數(shù)情況下顆粒的慣性、擴(kuò)散沉積及重力效應(yīng)和過(guò)濾器阻塞現(xiàn)象進(jìn)行了研究和總結(jié)；1967年，Pickaar和Clarenburg試圖提出一個(gè)纖維過(guò)濾器微孑L結(jié)構(gòu)的數(shù)學(xué)理論；1987年P(guān)ich及1993年Brown在其專(zhuān)著中描述了過(guò)濾理論的新發(fā)展。
現(xiàn)代過(guò)濾理論證明了慣性沉淀的正確性和大穿透力粒子的存在，認(rèn)為過(guò)濾效率是截留效應(yīng)、布朗擴(kuò)散效應(yīng)、重力效應(yīng)、沉淀效應(yīng)與壓力效應(yīng)的集合；過(guò)濾過(guò)程中可能存在的機(jī)理有攔截、慣性碰撞、擴(kuò)散、靜電效應(yīng)、庫(kù)侖吸引排斥、映像力、電泳力及沉淀(重力)?，F(xiàn)代過(guò)濾理論中具有代表性的是Davies的過(guò)濾理論
與Kuwarbara的流場(chǎng)分布。
1992年，Payet、Gougeon和Attoui考慮了氣體在單一纖維上的滑動(dòng)，對(duì)經(jīng)典理論引入修正系數(shù)，使得理論與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)更好地吻合。1995年，Rosnert提出分散在單一纖維體表面的顆粒以不規(guī)則的分布和常常形成樹(shù)枝狀結(jié)構(gòu)為特征，建立了新改善的理論和顆粒在單一纖維體上的空間分布[91。利用此理論和計(jì)算程序可預(yù)測(cè)顆粒的沉積。
2001年，Thomas等對(duì)過(guò)濾器在產(chǎn)生阻塞的情況下進(jìn)行了空氣過(guò)濾的理論與實(shí)驗(yàn)研究，提出了過(guò)濾器在濾餅存在的情況下，過(guò)濾效率及壓力損失的計(jì)算模型。近幾年來(lái)，國(guó)外許多學(xué)者對(duì)空氣過(guò)濾器在積塵情況下的效率性能及濾餅的形成和機(jī)理進(jìn)行了理論實(shí)驗(yàn)及模擬研究，取得了一定的成果[8-11]。過(guò)濾理論的研究尚不完善，國(guó)內(nèi)有關(guān)過(guò)濾機(jī)理的研究文獻(xiàn)比較少，不同結(jié)構(gòu)過(guò)濾器的捕集效率和壓力損失的理論計(jì)算，過(guò)濾器的負(fù)荷特性對(duì)捕集效率及壓力損失的影響及濾料的結(jié)構(gòu)特性對(duì)捕集效率及壓力損失的影響等問(wèn)題，都有待研究解決。因此，過(guò)濾理論的進(jìn)一步研究對(duì)空氣過(guò)濾技術(shù)的發(fā)展具有重大意義和實(shí)用價(jià)值。
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