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新型多管式高效空气过滤器的应用研究

李淮颖  
【摘要】: 高效空气过滤器得以推广和普及,设备的节能和廉价是关键。而高效空气过滤器的阻力较大又是产品开发中的最大难题。因此,对低阻高效空气过滤器进行探索性实验研究是进一步挖掘其市场潜力的一个突破点。 针对这种情况,本文研究一种新型的多管式高效空气过滤器。它主要从两方面来降低高效过滤器的阻力:一是选用了熔喷型超细聚丙烯驻极体滤料。目前高效滤料多采用玻璃纤维滤纸,而近几年来聚丙烯纤维滤纸发展较快,在标准滤速下(1cm/s),钠焰法效率可达到99.999991%,而其阻力在相同效率范围内仅是玻璃纤维的1/6左右。二是采用了多管式结构三角型排列来降低其结构阻力。前人的研究已表明管式结构阻力较小,由于聚丙烯材料可热压烫焊的特性能制成滤管才得以采用该种结构。因此该种过滤器具有阻力低,效率高,重量轻,无胶密封,对湿度要求不高,非完全抛弃性(更换时只需更换滤管)等特点而具有较大的市场潜力。 本文首先从理论上分析了过滤器结构和工作参数对其各项性能的影响,并推导出多管式高效空气过滤器阻力理论计算总公式。然后利用正交试验法进行实验的设计和安排,确定了测试过滤器的规格尺寸,并对各种试验规格过滤器在多种工况下的阻力和效率进行了实测,其结果证明了阻力总公式的工程实用性。然后在此基础上深入地分析了影响该种过滤器性能的各种因素。本文实验在聂雪丽研究基础上改用结构阻力更小的叉排结构,并丰富了试验规格和实测工况,同时更准确地扣除了系统弯头静压箱的阻力,从而得出了多管式高效过滤器的实用阻力计算公式,为进一步进行经济性优化奠定了基础。 本文通过方差分析方法,分析了额定风量下滤管的管径和管长对过滤器阻力和过滤效率影响是否显著的特性后,得出本文所研究的过滤器在满足高效率的条件下,其阻力最小时的最优规格。实验结果表明:该种多管式高效空气过滤器确是一种高效低阻的过滤器,其在额定风量下(1000m~3/h),滤管直径为30mm,袋长为1.1m的过滤器阻力最小,只有50Pa。 但仅从能耗方面即阻力方面进行优化结构设计是不够完善的,还需要从综合技术经济性上来考虑,这样会更符合实际应用准则。因此本文最后着重在经实验最终确立的阻力公式基础上,以多管式高效过滤器的经济性指标为目标函数建立数学模型,采用有约束单目标多变量的最优化方法,计算得出了该种过滤器初投资和运行维护的费用总经济性最优时的结构参数,并与仅从阻力方面考虑所得到的结果进行了分析比较。另外还得出了适用不同场合袋长下的经济性最优规格。


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