影响空气过滤器过滤效率的因素

影响纤维空气过滤器效率的因素有很多，其中主要的是微粒直径、微粒种类、纤维粗细、过滤速度和填充率等。[1]

1.1.     微粒直径的影响

当过滤器过滤多分散的微粒是，在几种过滤机理作用下，较小的微粒由于扩散作用而先在纤维上沉积，所以当粒径由小到大时，扩散效率逐渐减小；较大的微粒则在拦截和惯性作用下沉积，所以当粒径由小到大时，拦截和惯性效率逐渐增加。这样，和粒径有关的效率曲线，就有一个最低点，这一点粒径下的总效率最低，因而是最不容易在过滤器中被捕集的微粒，如图1所示。

由图可见，对于直径0.3μm的微粒，空气过滤器的过滤效率最低；因此，对于PM2.5（微粒直径≤2.5微米）问题，应重视过滤器对直径0.3微米附近雾霾微粒的过滤效果。

图1 效率与粒径的关系

1.2.     微粒种类的影响

即使微粒尺寸相同，处于不同相同的微粒对过滤效率也有不同的影响。实验表明，过滤固态微粒比过滤液体微粒效率要高。而且用液态DOP微粒对几种过滤材料作试验，均有固定效率。随着滤速的增加，这种相态对效率的影响将逐渐减小。

过滤固态微粒的效率比液态微粒的效率要高，通常认为有以下原因：
（1）   固态微粒的凝聚现象较液态的显著；
（2）   电荷对固体微粒的影响比对液态大；
（3）   固体微粒能明显增加过滤器的负荷；
（4）   液态微粒被捕集到纤维上时发生破损；
（5）   不同微粒在尺寸和密度方面的细微差别，给实验结果带来误差。

所以有人主张用固态微粒对过滤器作试验，认为这样可以得到真实的结果。但是也有人认为用液态微粒试验比较安全。

1.3.     纤维粗细的影响

当纤维直径减小时，捕集效率都升高，但是过滤器的阻力会相应增加。所以在选择高效过滤器滤材时，要两者兼顾。

1.4.     过滤速度的影响

和具有最大穿透粒径一样，对于每一种过滤器也有最大穿透滤速。一般是将前面叙述的几种过滤效应和滤速还有其他参数的定性关系表示在图2上。图8说明了：（1）随着滤速增加，扩散效率减小、惯性效率增加、拦截效率增加；（2）随着滤速增加，总效率先降后升，存在一个最低效率或最大穿透滤速。

图2 流速与效率的定性关系

1.5.     填充率的影响

填充率的影响即纤维层密度的影响，当纤维层密度增加，惯性效率和拦截效率都要提高，而由于此时纤维间的流速相应也增加了，所以扩散效率反而减小，但是总的过滤效率还是提高了。另外，需要注意的时，随着纤维层密度的增加，过滤器阻力的增加速度要比总效率的增加速度快得多，所以不能盲目的提高纤维层密度。

除了以上几个主要因素外，影响过滤效率的原因还有：微粒形状、气流温度、气流相对湿度、气力压力、过滤器的容尘量等等。

参考资料：
[1] 许钟麟.空气洁净技术原理(第三版).科学出版社,2003.