Þróun nútíma iðnaðar hefur sett vaxandi kröfur til umhverfis tilrauna, rannsókna og framleiðslu. Helsta leiðin til að ná þessari kröfu er að nota loftsíur víða í hreinum loftkælikerfum. Meðal þeirra eru HEPA og ULPA síur síðasta vörnin gegn rykögnum sem komast inn í hreinrýmið. Afköst þeirra eru í beinu samhengi við hreinrýmið, sem aftur hefur áhrif á ferlið og gæði vörunnar. Þess vegna er mikilvægt að framkvæma tilraunir á síunni. Viðnámsafköst og síunarafköst síanna tveggja voru borin saman við mismunandi vindhraða með því að mæla síunarhagkvæmni glerþráðssíunnar og PTFE síunnar fyrir 0,3 μm, 0,5 μm, 1,0 μm PAO agnir. Niðurstöðurnar sýna að vindhraði er mjög mikilvægur þáttur sem hefur áhrif á síunarhagkvæmni HEPA loftsína. Því hærri sem vindhraðinn er, því minni er síunarhagkvæmnin og áhrifin eru augljósari fyrir PTFE síur.
Lykilorð:HEPA loftsía; Viðnámsþol; síunarárangur; PTFE síupappír; glerþráðssíupappír; glerþráðssía.
CLC númer: X964 Skjalakenni: A
Með sífelldri þróun vísinda og tækni hefur framleiðsla og nútímavæðing nútíma iðnaðarvara orðið sífellt krefjandi hvað varðar hreinleika innanhússlofts. Einkum ör-rafeindatækni, læknisfræði, efnafræði, líffræði, matvælavinnsla og aðrar atvinnugreinar krefjast smækkunar. Nákvæmni, mikil hreinleiki, hágæða og mikil áreiðanleiki innanhúss setur sífellt meiri kröfur um afköst HEPA loftsíu, þannig að það hefur orðið brýn þörf fyrir framleiðendur að framleiða HEPA síur til að mæta eftirspurn neytenda. Eitt af vandamálunum sem leyst hefur verið [1-2]. Það er vel þekkt að viðnámsgeta og síunarhagkvæmni síunnar eru tveir mikilvægir vísar til að meta síur. Þessi grein reynir að greina síunargetu og viðnámsgetu HEPA loftsíu úr mismunandi síuefnum með tilraunum [3] og mismunandi uppbyggingu sama síuefnis. Síunargeta og viðnámseiginleikar síunnar veita fræðilegan grunn fyrir síuframleiðendur.
1 Greining prófunaraðferðar
Margar aðferðir eru til til að greina HEPA loftsíur og mismunandi lönd hafa mismunandi staðla. Árið 1956 þróaði bandaríska hermálaráðið USMIL-STD282, staðal fyrir HEPA loftsíur, og DOP aðferðina fyrir skilvirkniprófanir. Árið 1965 var breski staðallinn BS3928 settur á fót og natríumlogaaðferðin var notuð til að greina skilvirkni. Árið 1973 þróaði Evrópska loftræstisamtökin Eurovent 4/4 staðalinn, sem fylgdi natríumlogagreiningaraðferðinni. Síðar tók bandaríska félagið fyrir umhverfisprófanir og síunýtnivísindi saman röð svipaðra staðla fyrir ráðlagðar prófunaraðferðir, allar með DOP-mælikvarðatalningaraðferðinni. Árið 1999 setti Evrópa á fót BSEN1822 staðalinn, sem notar gagnsæjasta agnastærð (MPPS) til að greina síunarvirkni [4]. Kínverski greiningarstaðallinn notar natríumlogaaðferðina. Afköstagreiningarkerfið fyrir HEPA loftsíur sem notað var í þessari tilraun er þróað út frá bandaríska 52.2 staðlinum. Greiningaraðferðin notar mælikvarðatalningaraðferð og úðabrúsinn notar PAO agnir.
1. 1 aðalhljóðfæri
Þessi tilraun notar tvo agnateljara, sem eru einfaldir, þægilegir, hraðvirkir og innsæisríkir samanborið við annan búnað til að mæla agnaþéttni [5]. Ofangreindir kostir agnateljarans gera það að verkum að hann kemur smám saman í stað annarra aðferða og verður aðalprófunaraðferðin fyrir agnaþéttni. Þeir geta talið bæði fjölda agna og agnastærðardreifingu (þ.e. talningu), sem er kjarnabúnaður þessarar tilraunar. Sýnatökuflæði er 28,6 LPM og kolefnislaus lofttæmisdæla hennar hefur eiginleika lágs hávaða og stöðugrar afköstar. Ef þessi valkostur er settur upp er hægt að mæla hitastig og rakastig sem og vindhraða og prófa síuna.
Greiningarkerfið notar úðabrúsa með PAO-ögnum sem ryki til að sía. Við notum úðabrúsaframleiðendur (Aerosol generations) af gerðinni TDA-5B sem framleidd er í Bandaríkjunum. Tilvistarsviðið er 500 – 65000 rúmfet á mínútu (1 rúmfet á mínútu = 28,6 L/min) og styrkurinn er 100 μg/L, 6500 rúmfet á mínútu; 10 μg/L, 6500 rúmfet á mínútu.
1. 2 hrein herbergi
Til að bæta nákvæmni tilraunarinnar var 10.000-stigs rannsóknarstofan hönnuð og skreytt samkvæmt bandaríska alríkisstaðlinum 209C. Notað er gólfefni sem einkennist af terrazzo-klæðningu, slitþoli, góðri þéttingu, sveigjanleika og flókinni smíði. Efnið er epoxy-lakk og veggurinn er úr samsettri hreinrýmisklæðningu. Herbergið er búið 220v, 2×40w hreinsilömpum með 6 lömpum og er raðað eftir kröfum um lýsingu og búnað á vettvangi. Hreinrýmið er með 4 loftúttök að ofan og 4 loftendurflutningsop. Loftsturtan er hönnuð fyrir eina venjulega snertistýringu. Loftsturtutíminn er 0-100s og vindhraði hvers stillanlegs loftrúmmálsstúts er meiri en eða jafn 20ms. Þar sem flatarmál hreinrýmisins er <50m2 og starfsfólkið er <5 manns, er örugg útgönguleið fyrir hreinrýmið. HEPA-sían sem valin er er GB01×4, loftmagnið er 1000m3/klst og síunarhagkvæmnin er meiri en eða jöfn 0,5μm og 99,995%.
1. 3 tilraunasýni
Gerðirnar af glerþráðssíunni eru: 610 (L) × 610 (H) × 150 (B) mm, gerð með skilrúmi, 75 fellingar, stærð 610 (L) × 610 (H) × 90 (B) Mm, með 200 fellingum, PTFE sía stærð 480 (L) × 480 (H) × 70 (B) mm, án skilrúms, með 100 fellingum.
2 Grundvallarreglur
Grunnreglan í prófunarbekknum er sú að viftan blásist út í loftið. Þar sem HEPA/UEPA sían er einnig búin HEPA loftsíu má líta svo á að loftið sé orðið hreint áður en það nær prófunar-HEPA/UEPA síunni. Tækið sendir PAO agnir í leiðsluna til að mynda æskilegan styrk af rykgasi og notar leysigeislamæli til að ákvarða agnaþéttnina. Rykgasið rennur síðan í gegnum prófunar-HEPA/UEPA síuna og rykagnaþéttni í loftinu sem HEPA/UEPA síar er einnig mæld með leysigeislamæli og rykþéttni loftsins fyrir og eftir síuna er borin saman, sem ákvarðar afköst HEPA/UEPA síunnar. Ennfremur eru sýnatökuholur staðsettar fyrir og eftir síuna, og viðnám hvers vindhraða er mælt með því að nota hallandi örþrýstimæli hér.
3 samanburður á afköstum síuþols
Viðnámseiginleikar HEPA eru einn mikilvægasti eiginleiki HEPA. Með það að markmiði að uppfylla skilvirkni eftirspurnar fólks tengjast viðnámseiginleikarnir notkunarkostnaði, viðnámið er lítið, orkunotkunin er lítil og kostnaðurinn sparaður. Þess vegna hefur viðnámsgeta síunnar orðið áhyggjuefni. Einn mikilvægasti vísirinn.
Samkvæmt tilraunamælingagögnum fæst sambandið milli meðalvindhraða tveggja mismunandi byggingarsía úr glerþráðum og PTFE-síunni og þrýstingsmismunar síunnar.Sambandið er sýnt á mynd 2:
Af tilraunagögnunum má sjá að þegar vindhraði eykst eykst viðnám síunnar línulega frá lágum til háum, og tvær beinar línur glerþráðsíanna tveggja falla nánast saman. Auðvelt er að sjá að þegar vindhraði síunarinnar er 1 m/s er viðnám glerþráðsíunnar um fjórum sinnum hærra en viðnám PTFE-síunnar.
Þegar flatarmál síunnar er þekkt er hægt að leiða út sambandið milli yfirborðshraða og þrýstingsmismunar síunnar:
Af tilraunagögnunum má sjá að þegar vindhraði eykst eykst viðnám síunnar línulega frá lágum til háum, og tvær beinar línur glerþráðsíanna tveggja falla nánast saman. Auðvelt er að sjá að þegar vindhraði síunarinnar er 1 m/s er viðnám glerþráðsíunnar um fjórum sinnum hærra en viðnám PTFE síunnar.
Þegar flatarmál síunnar er þekkt er hægt að leiða út sambandið milli yfirborðshraða og þrýstingsmismunar síunnar:
Vegna mismunar á yfirborðshraða tveggja gerða síu og mismunar á síuþrýstingi milli síupappíranna tveggja, er viðnám síunnar með forskriftina 610 × 610 × 90 mm við sama yfirborðshraða hærra en forskriftin 610 ×. Viðnám 610 x 150 mm síunnar.
Hins vegar er ljóst að við sama yfirborðshraða er viðnám glerþráðasíunnar hærra en viðnám PTFE. Þetta sýnir að PTFE er betra en glerþráðasía hvað varðar viðnámsgetu. Til að skilja betur eiginleika glerþráðasíu og PTFE-viðnáms voru frekari tilraunir gerðar. Viðnám beggja síupappíra var rannsakað beint þegar vindhraði síunnar breyttist, niðurstöður tilraunanna eru sýndar hér að neðan:
Þetta staðfestir enn frekar fyrri niðurstöðu um að viðnám glerþráðssíupappírs sé hærra en PTFE við sama vindhraða [6].
4 samanburður á afköstum síu
Samkvæmt tilraunaskilyrðum er hægt að mæla síunarhagkvæmni síunnar fyrir agnir með agnastærð 0,3 μm, 0,5 μm og 1,0 μm við mismunandi vindhraða og eftirfarandi tafla fæst:
Augljóslega er síunarhagkvæmni tveggja glerþráðsíanna fyrir 1,0 μm agnir við mismunandi vindhraða 100%, og síunarhagkvæmni 0,3 μm og 0,5 μm agna minnkar með auknum vindhraða. Það sést að síunarhagkvæmni síunnar fyrir stórar agnir er hærri en fyrir smáar agnir, og síunarhagkvæmni 610×610×150 mm síunnar er betri en síunnar með forskriftina 610×610×90 mm.
Með sömu aðferð fæst graf sem sýnir samband síunarhagkvæmni 480×480×70 mm PTFE síunnar sem fall af vindhraða:
Ef mynd 5 og mynd 6 eru bornar saman sést að síunaráhrif 0,3 μm og 0,5 μm agnasíunnar úr gleri eru betri, sérstaklega fyrir 0,3 μm rykandstæðuáhrifin. Síunaráhrif þessara þriggja agna á 1 μm agnir voru 100%.
Til að bera saman síunargetu glerþráðssíunnar og PTFE síuefnisins á innsæisríkari hátt voru prófanir á síunargetu framkvæmdar beint á síupappírunum tveimur og eftirfarandi tafla fékkst:
Taflan hér að ofan er fengin með því að mæla síunaráhrif PTFE og glerþráðs síupappírs á 0,3 μm ögnum við mismunandi vindhraða [7-8]. Það er augljóst að síunaráhrif PTFE síupappírs eru lægri en glerþráðs síupappírs.
Miðað við viðnámseiginleika og síunareiginleika síuefnisins er auðvelt að sjá að PTFE síuefnið hentar betur til að búa til grófa eða undir-HEPA síur, og glerþráðs síuefnið hentar betur til að búa til HEPA eða ultra-HEPA síur.
5 Niðurstaða
Möguleikar á mismunandi notkun sía eru skoðaðir með því að bera saman viðnámseiginleika og síunareiginleika PTFE-sía við glerþráðsíur. Af tilrauninni getum við dregið þá ályktun að vindhraði er mjög mikilvægur þáttur sem hefur áhrif á síunaráhrif HEPA loftsíu. Því hærri sem vindhraðinn er, því lægri er síunarhagkvæmnin og því augljósari eru áhrifin á PTFE-síuna. Í heildina hefur PTFE-sían minni síunaráhrif en glerþráðsíur, en viðnám hennar er lægra en glerþráðsíur. Þess vegna er PTFE-síuefnið hentugra til að búa til grófa eða lág-há-hagkvæma síu, og glerþráðsíuefnið hentar betur til framleiðslu á skilvirkum eða afar skilvirkum síum. Glerþráðs-HEPA-sían með forskriftina 610 × 610 × 150 mm er lægri en 610 × 610 × 90 mm glerþráðs-HEPA-sían, og síunarárangurinn er betri en 610 × 610 × 90 mm glerþráðs-HEPA-sían. Sem stendur er verð á hreinu PTFE-síuefni hærra en á glerþráðum. Hins vegar, samanborið við glerþráð, hefur PTFE betri hitaþol, tæringarþol og vatnsrofsþol en glerþráður. Þess vegna ætti að hafa ýmsa þætti í huga við framleiðslu síu. Sameina tæknilegan árangur og efnahagslegan árangur.
Heimildir:
[1] Liu Laihong, Wang Shihong. Þróun og notkun loftsía [J]•Síun og aðskilnaður, 2000, 10(4): 8-10.
[2] CN Davis loftsía [M], þýdd af Huang Riguang. Peking: Atomic Energy Press, 1979.
[3] GB/T6165-1985 Prófunaraðferð fyrir afköst loftsíu með mikilli skilvirkni [M] gegndræpi og viðnám. Þjóðarstaðlastofnunin, 1985.
[4] Xing Songnian. Greiningaraðferð og hagnýt notkun á hávirkum loftsíu. [J] • Lífvarnabúnaður til að koma í veg fyrir faraldur, 2005, 26(1): 29-31.
[5] Hochrainer. Frekari þróun agnateljarans
sizerPCS-2000 glerþráður [J]•Sía Journal of AerosolScience, 2000,31(1): 771-772.
[6]E. Weingartner, P. Haller, H. Burtscher o.fl. Pressure
DropAcrossFiberFilters[J]•Aerosol Science, 1996, 27(1): 639-640.
[7] Michael JM og Clyde Orr. Síun - Meginreglur og starfshættir [M].
New York: MarcelDekker Inc, 1987•
[8] Zhang Guoquan. Loftræstikerfi – fræðilegur grunnur rykhreinsunar og hreinsunar [M] • Peking: China Environmental Science Press, 1987.
Birtingartími: 6. janúar 2019