温、湿度对高效玻璃纤维滤纸空气过滤性能影响的研究

摘要

随着现代科学技术的发展，以及人们对于生活质量的要求日益提高，对空气环境中悬浮微粒的控制，已经越来越显示出它的重要性。控制空气中颗粒分布的过滤技术也得到了极大的发展。“空气洁净技术己成为科学实验和生产活动现代化的标志之一”。
　　 空气过滤器作为洁净技术中的一个重要组成部分，广泛应用于各种环境之中，其中一部分环境是与温度和湿度有关的。耐高温(湿)过滤器在所有过滤器种类中所占比例并不大，但由于其要求的独特性和严格性，已经引起了越来越多的关注。然而制造厂家对其的生产和检测流程与普通过滤器没有大的差别。因而无法对实际使用中的性能有足够的认识；设计人员也只能参照常态下的参数来进行设计，这无疑是一个安全隐患。
　　 本文的目的是，通过研究高效玻璃纤维滤纸在不同温度和湿度下的阻力和效率值，找到滤纸性能的变化趋势，并进行定性分析，用于指导设计和生产人员进行非标准状态下参数的确定和滤纸的选用，进而使不同使用环境中的洁净度等级得到保证。
　　 通过在自行搭建的恒温恒湿高效滤纸测试台上进行实验，通过对取得的实验数据的分析和实验误差的计算，证明了滤纸的阻力随温度的升高而升高，这与理论分析的结果是一致的。而温度升到75℃之前，各粒径的过滤效率随温度的升高而升高，这也很好地符合了公式计算的结果。但是75℃之后的效率发生了突变。本文分析了粒子凝并使得粒径改变的可能性，也分析了此种效率变化的偶然性和可逆性，并根据实验数据排除了这两点。
　　 对于此变化的实际原因，本文暂时无法做出定论，只能提出一个设想——由于胶黏剂在高温下发生了结构性的变化而导致滤纸的性能随之改变。与无胶滤纸的对比实验结果，进一步加强了此设想的可信性，但仍然需要众多的研究人员，包括滤纸的制造厂商，进行进一步的理论和实验的探讨，为非常态环境下过滤器的生产和使用提供可靠的依据。

目录

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第一章绪论

1.1课题研究背景

1.1.1空气过滤器使用环境的多样性

1.1.2耐温、湿过滤器的生产与检测

1.1.3高效玻璃纤维滤纸的结构特性

1.1.4高效过滤器及滤纸的检测方法演变及现状

1.2课题研究内容和目的

1.3课题的研究意义

1.3.1滤纸效率与过滤器效率的关系

1.3.2由常温下的滤纸性能参数指导耐温过滤器滤纸的选取

1.4本章小结

第二章单纤维过滤机理及过滤效率和阻力的理论计算

2.1单纤维过滤效率

2.1.1拦截捕集效率

2.1.2惯性捕集效率

2.1.3扩散捕集效率

2.1.4单纤维总捕集效率

2.2滤纸过滤效率和阻力的理论计算

2.2.1滤料总效率计算

2.2.2滤料阻力的计算

2.3本章小结

第三章温湿度对滤纸性能影响的理论研究

3.1影响纤维滤纸效率的因素

3.1.1微粒性质的影响

3.1.2纤维粗细的影响

3.1.3过滤速度的影响

3.1.4纤维填充率的影响

3.1.5气流温度的影响

3.1.6气流湿度的影响

3.1.7气流压力的影响

3.2温湿度对阻力影响的公式推导

3.3温湿度对效率影响的公式推导

3.4本章小结

第四章恒温恒湿高效滤料测试台的研制

4.1恒温恒湿高效滤料测试台原理介绍

4.2测试过程

4.3实验台关键仪器的设计和选用

4.3.1通过滤料的滤速确定和调节

4.3.2气溶胶发生器

4.3.3激光粒子计数器

4.3.4气溶胶稀释器

4.3.5恒温恒湿的测试环境

4.3.6流量测量系统

4.3.7计算机系统自动数据处理系统

第五章误差分析

5.1气溶胶

5.2气溶胶的混合程度

5.3流量测量的准确性

5.4激光粒子计数器的计数重叠损失

5.5激光粒子计数器的背景计数值

5.6测试气溶胶的静电吸附问题

5.7稀释器的误差

5.8滤料测试非等速采样误差

5.9采样系统管路对测试造成的影响

5.9.1扩散损失

5.9.2沉降沉积损失

5.9.3采样管中颗粒物残留对测试的影响

5.10测试气溶胶浓度波动产生的影响

5.11 95％置信度分析

5.11.1 95％置信度计算

5.11.2 95％置信度分析

5.11.3 95％置信度计算示例

5.12本章小结

第六章实验结果及分析

6.1实验步骤

6.2湿度对过滤效率、阻力的影响

6.3温度对过滤效率、阻力的影响

6.4过滤效率异常变化的分析

6.4.1 粒子凝并

6.4.2加热到75℃、95℃、150℃的测试对比

6.4.3电镜照片分析对比

6.4.4无胶玻纤滤纸效率随温度变化的测试

第七章结论、创新点和展望

7.1 主要结论

7.2论文的创新之处

7.3今后的研究方向

参考文献

致谢