АЭРОЗОЛЬНЫЙ ФИЛЬТР

Заявляемая полезная модель относится к очищающей воздух вентиляционной технике и может быть использована в атомной, микроэлектронной, микробиологической, химической и других отраслях промышленности, где предъявляются высокие требования к чистоте воздуха.
Известен аэрозольный фильтр, содержащий корпус, в котором размещены фильтрующие элементы, выполненные из зигзагообразно сложенного фильтровального материала с расположенными между складками разделителями. При этом фильтрующие элементы выполнены из последовательно уложенного первого по потоку загрязненного воздуха слоя крупноволокнистого фильтровального материала с размерами волокон 5-10 мкм с низкой плотностью упаковки волокон не более 0,04 и второго по ходу - из тонковолокнистого материала с размерами волокон 0,2-0,4 мкм и плотностью упаковки волокон не более 0,25 /патент РФ 2192916, В О1 D 46/52, 2002/.
Недостатком известного аэрозольного фильтра является его относительно невысокая пылеемкость (ресурс работы до предельного забивания аэрозолями). Данный недостаток связан с тем, что соотношение фильтрующих поверхностей первого и второго слоев выбрано не оптимальным и равным ~1:1, при этом скорость фильтрования в обеих слоях невелика, что обуславливается прежде всего необходимостью удержания частиц субмикронного размера (d≤мкм); при малых скоростях крупные частицы (d≥2 мкм) осаждаются преимущественно на лобовой поверхности первого слоя, а не в его объеме, что приводит к быстрому забиванию фильтра аэрозолями. Кроме того пылеемкость известного аэрозольного фильтра невысока из-за малой толщины первого слоя (его свободного объема).
Частично указанные недостатки удалось устранить в конструкции аэрозольного фильтра по патенту РФ 2200615 /В О1 D 39/16, 2003/. Эта конструкция является наиболее близкой к заявляемой и выбрана за прототип. Аэрозольный фильтр по прототипу содержит корпус, фильтрующий элемент тонкой очистки, выполненный из волокнистого материала, уложенного складками с установленными между складками гофрированными сепараторами. Перед фильтрующим элементом тонкой очистки в корпусе дополнительно установлен фильтрующий элемент предварительной очистки. Соотношение фильтрующих поверхностей фильтрующих элементов тонкой и предварительной очистки составляет от 4:1 до 6:1. В качестве фильтрующего элемента тонкой очистки используют фильтровальный материал на основе стекловолокна.
Недостатком прототипа является его низкая универсальность, поскольку он может работать в довольно узком диапазоне спектров по размерам и концентрациям частиц в очищаемом воздухе.
Задача, решаемая полезной моделью - расширение фильтрующих возможностей аэрозольного фильтра.
Для решения поставленной задачи предлагается аэрозольный фильтр, содержащий корпус, фильтрующие элементы предварительной и тонкой очистки, установленные герметично по поверхности соприкосновения с корпусом, выполненные из волокнистого материала, уложенного складками, размещенными между гофрированными перегородками. Отличительной особенностью заявляемого аэрозольного фильтра является то, что соотношение площадей фильтрующих поверхностей элемента тонкой очистки и элемента предварительной очистки находится в пределах от 3:1 до 14:1, перегородки элемента предварительной очистки выполнены газопроницаемыми, а складки элемента предварительной очистки уложены не параллельно.
Дополнительно предлагается секцию предварительной очистки выполнить съемной.
2
Дополнительно предлагается волокнистый материал элемента предварительной очистки выполнить из волокон диаметром от 5,0 до 30,0 мкм, толщиной от 1,0 до 20,0 мм с поверхностной плотностью от 40 до 150 г/м.
2
Дополнительно предлагается волокнистый материал элемента тонкой очистки выполнить из стекловолокон диаметром от 0,2 до 1, 0 мкм толщиной от 0,4 до 0,7 мм с поверхностной плотностью от 50 до 80 г/м.
Волокнистый материал может быть выполнен многослойным.
Технический результат состоит в расширении диапазона использования фильтра, в появлении возможности очистки воздуха с различным спектром концентраций и дисперсного состава аэрозольных частиц. Предлагаемый аэрозольный фильтр можно применять на различных промышленных объектах с различной характеристикой воздуха. Кроме того, аэрозольный фильтр с указанными признаками имеет повышенный ресурс и сниженное аэродинамическое сопротивление.
На фиг.1 представлен общий вид аэрозольного фильтра, на фиг, 2 - поперечный разрез элемента тонкой очистки, на фиг.3 - вертикальное сечение элемента предварительной очистки, на фиг.4 - вертикальное сечение элемента тонкой очистки, на фиг.5 - представлены полученные экспериментально-расчетным путем графические зависимости аэродинамического сопротивления заявляемого аэрозольного фильтра от соотношения площадей фильтрующих поверхностей элемента тонкой очистки и элемента предварительной очистки, где 1 - корпус, 2 -фильтрующий элемент предварительной очистки, 3 - фильтрующий элемент тонкой очистки, 4 - гофрированные перегородки элемента предварительной очистки, 5 - гофрированные перегородки элемента тонкой очистки, 6 - волокнистый материал элемента предварительной очистки, 7 - волокнистый материал элемента тонкой очистки, 8 и 9 решетки.
Устройство работает следующим образом. Очищаемый воздушный поток последовательно проходит решетку 8, фильтрующий элемент
предварительной очистки 2, решетку 9, фильтрующий элемент тонкой очистки и выходит из аэрозольного фильтра. При этом гофрированные перегородки элемента предварительной очистки 4 выполнены газопроницаемыми из сетчатого материала, складки уложены не параллельно, а под углом к фильтрующему потоку.
Соотношение поверхностей секций тонкой и предварительной очистки фильтра составляет от 3:1 до 14:1. Экспериментально получено, что в пределах фиксированной общей глубины фильтра при изменении соотношения поверхностей секций предварительной и тонкой очистки имеет место область автомодельности, характеризующейся минимальным и постоянным общим сопротивлением фильтра вне зависимости от величины этого соотношения (фиг.5). В этом случае рост сопротивления одной секции фильтра из-за уменьшения ее поверхности и соответствующего роста скорости фильтрования компенсируется равнозначным уменьшением сопротивления другой секции из-за увеличения ее поверхности и соответствующего уменьшения скорости фильтрования, так что общее сопротивление фильтра остается постоянным.
Следствием данного результата является возможность выбора оптимальной конструкции фильтра, отвечающей конкретным характеристикам очищаемого воздуха - как по концентрации, так и по дисперсному составу. Так, большие величины соотношения поверхностей фильтрации секций тонкой и предварительной очистки до 14:1 целесообразно использовать в фильтрах для очистки воздуха, содержащего преимущественно частицы субмикронного размера, поскольку обеспечивается как высокая эффективность, так и высокая пылеемкость секции тонкой очистки. При этом частицы умеренных и крупных размеров, счетные концентрации которых в данном случае невелики, будут эффективно удерживаться в секции предварительной очистки за счет реализации инерционного механизма захвата, как следствие высоких скоростей фильтрации при малой величине поверхности этой секции.
е
В другом крайнем случае, когда соотношение поверхностей мало - 3:1 имеет место применение фильтра для очистки воздуха, содержащего преимущественно крупные аэрозольные частицы, которые будут эффективно удерживаться на 1-й секции и обеспечивать высокую пылемкость секции; скорость фильтрации при этом будет достаточна для реализации инерционного механизма захвата частиц.