超细纤维复合过滤材料对碳烟过滤性能的影响

摘要

碳烟颗粒是发动机内燃料的不完全燃烧后的产物,为初始球形颗粒形成的链状聚集体.碳烟颗粒对空气过滤材料的过滤性能有重要影响.然而,目前的研究主要针对空气过滤材料对标准颗粒(NaCl,KC1和道路尘颗粒)的过滤性能,而对碳烟颗粒的研究较少.本文对静电纺纤维复合材料和PTFE覆膜复合材料对碳烟颗粒和NaC1的过滤性能进行了对比研究.首先,对面流速分别为6.7cm/s和11.1cm/s时,粒径分别为50nm,80nm,100nm,200nm和300nm的碳烟和NaC1颗粒在滤材中的穿透率进行了测试分析,其次对不同面流速条件下,加载碳烟和NaC1时两种材料的压差变化进行了探究.结果表明,碳烟颗粒在两种滤材中的穿透率均低于立方体颗粒NaC1的穿透率,原因是与具有相同电迁移率直径的NaC1相比,碳烟颗粒有更大的有效拦截直径.在容尘测试过程中,两种滤材加载碳烟颗粒时的压差增长速率均大于加载NaCl颗粒的.与单颗分散的NaCl颗粒相比,链状的碳烟颗粒能更快地在滤材表面形成滤饼,而且形成的滤饼结构更加致密,从而使滤材的压差增长速率更大.此外,与面流速为6.7cm/s时相比,面流速为11.1cm/s时滤材的压差增长速率更大,这是由于面流速大时滤材表面的滤饼压缩程度更大,形成的滤饼结构更加紧密.然而,容尘测试结果表明,当加载条件相同时,初始效率更低的滤材的压差增长速率更慢,因此在碳烟含量较高的环境下,初始过滤效率略低但结构更为开放的滤材有更长的使用寿命.