折褶形无隔板亚高效空气过滤器的优化设计

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1、睡像．谗凌．，{蛾．秀洚阪折褶形无隔板亚高效空气过滤器的优化设计可乩3·曰竺查±苎查壶一．同济大学l引言：P-[0．5(1’f)+(1-产]{(1)本文讨论的折褶形无隔板空气过滤器所用波纹滤芯首先是由Luwa公司于七十年代研式中：——空气流人和流出矩形空气通道的制成功的，并用这种滤芯制成三种系列二百多阻力系数：种空气过滤器。由于这种滤芯具有结构紧凑，△——空气流人和流出矩形空气通道性能优良，组装方便以及使用寿命长的优点，的阻力Pa；因而很快在工业发达国家推广。我国前几年广空气密度Kg／；已先后研制开发了不同形式的

2、折褶形无隔板卜穿孔率；过滤器。苏州净化设备厂引进了无隔板波纹r—过滤器迎面风速m／s。滤芯的生产线。山东烟台净化设备厂在有关单位的协作下，也开发研制成功了贴线型折褶式中效及亚高效过滤器并已投入批量生产，并于1991年获国家科技进步三等奖。为了进一步提高这种过滤器的产品质量，增加品种和扩大应用市场，还需要对这种过滤器的结构参数I．—————．————————一做进一步的深入研究。本文力图从理论、实验两方面对聚丙稀亚(a)(b)高效过滤器的阻力、效率及容尘量进行深入分图1析，从理论角度提出折褶形无隔板亚高效空气2)矩

3、形空气通道两端的压力降(其中过滤器的最优结构参数；从实验结果分析总结包括滤料阻力)目前生产的折褶形无隔板亚高效空气过滤器如图2．所示的矩形空气通道两两相对．存在的问题，提出改进意见，以指导过滤器的一为进气通道，另呈为集气通道，中间隔一层生产。滤纸。进气通道内是连续分流，集气通道内是2折褶形无隔板亚高效空气过滤器阻力连续汇流。分别对进、集气通道列能量方程并的理论分析求解得到矩形空气通道措程静压分布，据此静本文讨论的折褶形无隔板亚高效空气过压分布及连续性方程便可求出矩形空气通道滤器的滤芯结构如图1．a)所示，其阻力可

4、以两端的压力降△Pl：分解为两部分：△Pl：++32oyCV(2)1)空气流人和流出矩形空气通道的阻力Dr按空气流经穿孔板的局部阻力来近似计算，二式中各符号说明见图3．者的类比见图l，故：因此，折褶形无隔板亚高效空气过滤器总·6·参数。同时根据该解析式计算获得了折褶形无隔板亚高效过滤器的两个主要结构参数一波折间距和波折宽度对于阻力的影响关系。图4反映了波折问距对过滤器阻力的影响关系。从图中可以看出，过滤器的阻力Ap随波折间距b增大而降低，但降低到～定程度Iz2后又随波折问距b的增大而升高，存在一极小值，并且这一极

5、小值因波折深度L而异，不同的L，Apmin也不同。／圈2阻力Ap为：=[o-s(-一)+(-一吉)]：二=一一一3~7cv(3)+++一Bd—R盛D∞r2蚰∞∞∞0式3就是本文所建立的折褶形叫无隔g板_●亚g_●0高效空气过滤器的阻力与迎面风速的函数关系，它比较全面地反映了过滤器各结构参数、图5反映了波折深度对过滤器阻力的影流量、滤料特性、空气状态对过滤器阻力的影响关系。折从图中可以看出，当L增大时，A．p响，是进行过滤器结构优化设计的基础是单调下降的，但其下降速度并不相同。当L卧3折褶形无隔板亚高效空气过滤器的

6、结较小时距，A．p随L增大急剧下降；当L较大构优化(L>8Omm)时，Ap虽仍随L的增大而减小，但在方程式3的基础上，作者采用P．一H．变化较平缓。可见简单地增大波折深度L来的伸缩保差法编制了计算机程序并求解得到降低过§滤^器的阻力并非上策。目前折褶形无折褶形无隔板亚高效空气过滤器的优化结构隔板空气过滤器的厚度一般都不超过75n~'n也说明了这个道理。4折褶形无隔板亚高=【o．s(一吉)+(-一{)]+++效空气过滤器的实验分析4．1过滤器的阻力c：空气通道人口流速与回风速之比。Il7刀予；r过滤器实验按国标GB

7、12218—89<一般通风用A：滤料阻力特性系数L：波折躁厦—1L一一乏，写写》过滤器性能试验方法)搭建8：滤料厚度：空气运动粘滞系数i一，IDr：矩形空气通道的当量直径’L’的实验台上进行的。实验用过滤器共有六种，对这六圉3·7②波折深度L越大，过滤器阻力越大。③阻力曲线在小流量(滤速)范围内近似线性，在大流量、_一范围内则向上弯曲。④m越大，即波折间距b越蛊小，波折深度L越大，阻力曲线的非线性化程度越高。结论①一波折间距b越小，过滤器的阻力越大。符合前文的理论分析。因为实验用过滤n¨¨¨¨¨、m一器的波折间距

8、比较小，为0．56～图5折波深度L(em)n㈠¨¨¨儿一个1．17毫米，均处于图4．过滤器n¨¨¨儿一一阻力随波折间距单调下降的范种受试过滤器采用T围内。结论③和结论④也与前文的理论分析一形式的编号。如I相符。图6所示，F代表受试cI但结论②一波折深度L越大，过滤器阻力过滤器，n代表波折深J_．越大。与前文的理论分析相矛盾。其原因将度(厘米)，m表示每在后面的讨论中加以说