普通高效过滤器

普通高效过滤器
  对于不同的d0,漏泄气流不再扩展的距离s见表1。漏泄气流不再扩展时的直径由式(5)给出,漏泄流量计算结果见

    漏泄气流在大扩展直径处或25mm处已被稀释,稀释倍数由式(6)给出,只要压差不变,φ、v恒定,则稀释倍数恒定。结果见表1。

    2·3　定点检漏
    当采样口正对着漏孔定点检漏时有三种情况:
    (1)扩展距离小于国际公认的采样距离25mm,大扩展直径小于采样口直径,
    此时,如采样流量大于污染气流到达采样口的稀释流量,则漏过来的微粒将全部进入采样口,由于其漏泄流量Q0很小,采样口吸入的绝大部分是周边洁净气流,则采样浓度将大幅度降低。大约0·6mm以下的孔属于这种情况,设采样流量为2·83L/min,于是采样浓度为:
    式中,Ns为采样浓度,粒/L;Nx为漏过来的微粒数,Nx=Q0N0粒。
    (2)扩展距离>25mm。25mm处扩展直径D大于采样口直径d,约0·6mm以上的孔属此情况,采样流量小于污染气流,如图5a所示。此时,式(7)简化为:
    (3)扩展距离>25mm, 25mm处扩展直径D小于采样口直径d,如图5b所示,则

    2·4　孔径、透过率、上游浓度的关系

    漏孔孔径、过滤器透过率、上游浓度和漏泄与否的关系,计算结果汇总于表2中。
0·000005%过滤器相当于超高效过滤器。0·0023%的设定是这样考虑的,因为整体透过率一般是用0·3μm标定的,所以≥0·0023%透过率的过滤器,就相当于我国C类及其以下包括A、B三类过滤器,都属于普通高效过滤器(即0·3μm计数法99·9977%的过滤器可以相当于钠焰法99·999%的过滤器),而小于此透过率的即为D类及其以上的过滤器。（参考www.bacclean.com）

中K=0·000005%,漏孔孔径0·05mm,上游粒子浓度N0=7800粒/L,采样量28·3L/min,由表1按式(7)计算,可得到Ns=0·107粒/L,则透过率为0·107/7800≈0·0014%≤300×0·000005%=0·0015%。按照ISO 14644-1的规定应为不漏。漏孔法则为0·107粒/L=3·03粒/2·83L,按照漏孔法判定应为漏。表中0·0023%以内插于表3中,定其10倍即0·023%为漏。

    由此可见:
    (1)透过率法得出的是否漏泄的透过率与采样量有关,用小采样量时可能为漏,用大采样量时可能为不漏,而漏孔法以检测容积为准则无此问题;
    (2)漏孔法易判为漏,而透过率法有时判为不漏;
    (3)按ISO透过率法漏泄与否,与上游浓度无关,不论上游浓度多少,各孔径采样处透过率都相同,即N0Q0/N0。这表明漏泄只和漏孔大小有关,和高效过滤器固有透过率无关,因此不论对何种过滤器用漏孔法将更直接反映漏泄程度;
    (4)对于当前高效率的过滤器,按ISO漏泄标准,则有0·05mm的漏孔,用28·3L/min采样, ISO的透过率判定为不漏,而0·1mm漏就能判定为漏,所以若以ISO标准为准,则应将0·1mm漏孔作为超高效过滤器漏孔的起点。而对于0·0023%的普通高效过滤器, 0·1mm漏孔用2·83L/min或28·3L/min采样,用ISO漏泄标准判定,都为不漏,而0·2mm漏孔时就可判定为漏,因此,把0·2mm漏孔作为普通高效过滤器漏孔的起点。
    3·漏泄标准
    过滤器透过多少微粒算漏?除去上述作者过去给出纯理论值(3倍或2倍透过率外,外国文献和标准上都给出过人为确定的标准)是透过率的5倍、10倍或更高倍数,例如2005年ISO标准给出的漏泄标准(见表3)。这里将需计算透过率的ISO方法称为透过率法。
    根据用户和过滤器供应商商定的漏泄倍数,只要测出的漏泄透过率与产品应有的整体透过率之比不大于表中的倍数,或漏泄透过率不大于表中计算出的漏泄透过率,即为不漏。
效率越高的过滤器,允许的漏泄越大,漏泄倍数越高,显然有设定的因素。
    如果确知上、下游浓度,则基于漏孔大小的检漏方法,本文称为漏孔法,也可算出透过率,成为透过率法。但前面已说明,现场检漏并不一定要求出透过率,只要判断漏与不漏,或称为定性检漏。
    根据小检测容量理论[8],每一检测容量的平均浓度达到3,则95%的读数可为非零读数,即可判断为漏。此种定性判断漏泄的方法,即本文称为漏孔法中的定性检漏。
    符合上述图4和图5b两种情况的定点定性检漏≥3粒/L检测容量时,需要的上游浓度如表4所列。表4中2·83L/min时的0·1~0·2mm漏孔和28·3L/min的所有孔径适用图4; 0·6~1mm漏孔适用图5b。
    4·扫描检漏
    显然,在一扫即过的扫描检漏中,很难捕捉到真正的漏点,所以应设法去发现漏的特征。ISO14644-1规定:“在扫描时,如果显示出有等于或大于限值的漏泄,表现出规定的漏泄特征,则应把采样探管停在漏泄处,以判断是否有漏泄存在。
     保有大读数的采样位置,就应是漏泄位置所在。”也就是说,必须在扫描时间内,采到非“0”数,起码是1的读数,才定为漏泄,再作定点检漏(ISO标准称静止检漏)。漏泄特征数见表5。该表计算结果与ISO标准给出的基本相同。为了在扫描时间内采到1粒,可由式(10)计算必要的扫描检漏上游浓度N0:    式中,t为扫描时间,min,t=B /60v;B为采样口平行于扫描方向的边长, cm;v为扫描速度, cm/s。
    这部分相对于Q0才有意义。而从高效过滤器开始,K即从0·00001(如国产A类)开始降低,所以在式(10)的计算中可忽略这部分。
    设用2·83L/min采样时,采样口尺寸A×B=1·5cm×2cm。其中B为平行于扫描方向的边。采样速度为1·5cm/s (根据209A标准,建议取1·25cm/s)。此时采样口虽不是等速采样,但入口气流速度为15·7cm/s,与室内0·5m/s速度之比为0·314,理论证明此比例若在0·3~7之间时,非等速采样误差在5%之内,是完全可行的[9]。
    则对于普通高效过滤器和0·2mm漏孔,有:
    对于超高效过滤器(K<0·0023%,相当于我国D类及其以上过滤器)和0·1mm漏孔;当用28·3L/min采样时,采样口如为A×B=2·5cm×4cm,扫描速度v=2cm/s,则:
    若扫描速度为4cm/s,采样口为1·5cm×6cm,则N0=7693粒/L;采样口为3cm×3cm,扫描速度v=2cm/s,则N0=7693粒/L。
    普通高效过滤器用28·3L/min采样时,设A×B=2·5cm×4cm,v=2cm/s,只要1429粒/L。
    可见,需要的上游浓度和透过率无关,而是和采样口大小有关,采样量大,一般采样口也大。对普通高效过滤器, 2·83L/min时小上游浓度可用2200粒/L, 28·3L/min时小上游浓度可用1500粒/L;对超高效用28·3L/min采样,小上游浓度可用5800粒/L,可据采样口尺寸来选择,要用小的上游浓度,就要牺牲扫描速度。
    现在来验算一下,对超高效过滤器,扫描上游浓度用5500粒/L是否能查出漏:
    过滤器有小透过率,为K=0·000005%,对0·1mm漏孔, 28·3L/min采样时,由按式(7)计算可得采样处浓度Ns=1·01粒/L=28·6粒/28·3L采样容积。
    对透过率法,采样处透过率为3·57%,大于表2中漏泄标准0·0015%,判定为漏。
    对漏孔法,采样处采到28·6粒/28·3L采样容积远大于3粒,所以判定为漏。因为定点检漏时,这种条件下上游只要有557粒/L就行了,现在上游浓度大了10倍,漏就不奇怪了。
    这说明5500粒/L的扫描上游浓度作为超高效过滤器定点检漏时的上游浓度是非常宽裕的,因为定点检漏需要的上游浓度只及扫描时需要的上游浓度的十几分之一。
    再看过滤器有大透过率为0·0023%,用2·83L/min采样,对0·2mm漏孔, 2500粒/L上游浓度,由表1按式(7)计算可得采样处浓度Ns=18·6粒/L=52·64粒/2·83L采样容积。
    对透过率法,采样处透过率为0·744%,大于额定透过率10倍即大于0·023%,判为漏。对漏孔法,采样容积中已采到52·64粒,肯定为太漏了。
    5·现场情况下高效前浓度
    (1)全新风,设新风浓度达到3×105粒/L。常规系统,新风过滤和预过滤效率约为60%,则高效前将有1·2×105粒/L;新风设粗效、中效、高中效(或亚高效)三级过滤系统,效率约90% ~95%,则高效过滤器前将约有1·5×104~3×104粒/L。
    (2)循环风,设新风比为0·3,新风浓度同上。常规系统高效过滤器前将有4×104粒/L;新风三级过滤系统高效过滤器前将有0·5×104~1×104粒/L。 
    可见对于以上两种系统,不论是2·83L/min或28·3L/min粒子计数器都可用于检漏。但对超高效过滤器,当其前面还有普通高效过滤器时,则上游大气尘浓度就不够了,应另外采取短路增加大气尘或发尘的措施。
    6·结　论
    (1)对超高效过滤器0·1mm漏孔按ISO标准才可能表现为漏,普通高效过滤器0·2mm漏孔才表现为漏,即以此作为两种过滤器漏孔极限,可不再考虑更小的漏孔;
    (2)漏孔法既可以定性检漏,也可以定量检漏。它只和漏孔大小有关,和透过率、采样率均无关;而透过率法则和透过率、采样率有关。由于漏孔法可以用大气尘,为现场检漏带来方便;
    (3)漏孔法比透过率法可以判断出漏的漏孔更小,即范围更广;
    (4)不论是透过率法还是漏孔法,都必须在采样口扫描到不少于1粒才可以作出判断。为此对于普通高效过滤器,需要≥2200粒/L的上游浓度,对于超高效过滤器需要≥5800粒/L的上游浓度;
    (5)对≥0·5μm微粒有不大于99·999%效率的高效过滤器,两种方法的上游浓度均不宜>105粒/L,否则在此条件下,各处随时都可以采到1粒/L,扫描时将增加静止检漏的工作量。
    (6)透过率法也不必发生人工尘,当大气尘合适时,大气尘也可满足要求,但必须随时测出上、下游浓度才能计算;漏孔法中的定性检漏完全适用于大气尘,而只要测出下游浓度,上游浓度只要监测一下,这就大大节省了工作量。如果也同时测出上游浓度,则也可以计算透过率,成为定量检漏;
    (7)当扫描检漏发现非“0”读数时,可能有漏,要求停在原处采样1min,读数≥3粒,则判定此处为漏。