Классификация и важнейшие показатели воздушных фильтров
Фильтры для очистки воздуха и газов от механических примесей и пыли устанавливают на всасывающих трубопроводах компрессоров. Выбор типа воздушного фильтра и его устройство зависят от количества перерабатываемого воздуха, загрязненности воздуха.
Фильтры подразделяются на смоченные пористые, сухие пористые и электрические.
Смачивание фильтрующего материала производится для интенсификации процесса улавливания пыли.
По типу материала, используемому в качестве фильтрующего элемента, фильтры разделяются на волокнистые, сетчатые, металлические, губчатые.
По исполнению фильтры разделяются на рулонные, ячейковые, самоочищающиеся.
Основные технические характеристики применяемых в настоящее время фильтров представлены в табл.5.2.
Важнейшими показателями воздушных фильтров является их эффективность, пылеемкость и сопротивление. Гидравлическое сопротивление фильтра оказывает большое влияние на экономичность работы компрессора. Дополнительное сопротивление фильтра в 10 мм вод. ст. (100 н/м2) уменьшает производительность компрессора на 0,1%.
Сопротивление фильтра растет в течение всего времени фильтрации по мере накопления в фильтрующем слое осевших частиц. Рост сопротивления по мере запыления фильтра определяет его пылеаккумулирующую способность или пылеемкость.
Пылеемкость - количество пыли, которое фильтр в состоянии поглотить в течение непрерывной работы, при увеличении его сопротивления на заданную величину. Обычно пылеемкость воздушных фильтров указывается при увеличении сопротивления против начального приблизительно в три раза.
Пылеемкость фильтра может быть охарактеризована величиной удельного роста сопротивления:
, (5.1)
где: h1 и h2 -начальное и конечное сопротивление фильтра, н/м2;
- запыленность фильтра, кг/м2;
m - пылеемкость фильтра, кг;
F - площадь рабочей поверхности фильтра, м2.
Сопротивление фильтра определяет его аэродинамическую характеристику. В качестве аэродинамической характеристики используется зависимость сопротивления чистого фильтра от воздушной нагрузки. Эта зависимость оценивается коэффициентом сопротивления, представляющим собой отношение сопротивления фильтра h, Н/м2, к удельной нагрузке q, м3/м2с.
(5.2)
Удельная нагрузка представляется отношением объемного расхода через фильтр к площади F:
. (5.3)
Под эффективностью фильтра подразумевается способность фильтра удерживать частицы механических загрязнений. Эффективность оценивается коэффициентом очистки или КПД фильтра, который представляет собой отношение разности количества пыли в воздухе до фильтра 
и после фильтра 
к начальному количеству пыли:
. (5.4)
Эффективность фильтров зависит от конструкции и от условий, в которых они эксплуатируются. Большое влияние оказывает на эффективность фильтра дисперсность улавливаемой пыли.
По величине эффективности фильтры подразделяют на три класса (табл. 5.3).
Показатели эффективности, приведенные в табл. 5.3, могут быть использованы для оценки нижних пределов эффективности при очистке атмосферы воздуха.
В волокнистых фильтрах II класса с более толстыми волокнами, расположенными в слое не так часто, механизм диффузии менее действенен. В таких фильтрах задерживаются не все частицы мельче 1 мкм.
Таблица 5.2
Технические характеристики воздушных фильтров по данным [16]
| Фильтры | Тип | Нименование | Класс | Воздушная нагрузка, м/ч | Начальное сопротивление, кг/м | Пылеемкость входного сечения, г/м2 | Средняя начальная запыленность очищаемого воздуха, мг/м3 | Способ регенерации | ||||
| рекомендуемая | допустимая | Допустимая | предельная | |||||||||
Сухие пористые Электрические | Волокнистые То же Масляные То же То же Волокнистые То же То же Сетчатые Губчатые Двухзональные промывные То же | Рулонные ФРУ Ячейковые ФяУ Самоочищающиеся Самоочищающиеся ФШ Ячейковые ФяУ Ячейковые «ЛАИК» Ячейковые ФяЛ Рулонные ФРП Ячейковые ФяВ Ячейковые ФяП Агрегатные ЭФ Тумбочные ЭФ-2 | III III III III III I I III III III II II | 1(6)2 1(6)2 | 7/15% веса масла То же | 0,5 0,3 0,5 0,5 0,05 | 0,5 0,15 | Смена фильтрующего материала То же Непрерывная промывка в масле с периодической заменой масла То же Промывка в содовом растворе с последующим замасливанием Смена фильтра Смена фильтрующего материала Пневматическая очистка запыленного материала Очистка фильтрующего материала промывкой в воде или пневматически Промывка в воде, смена фильтра Промывка водой То же |
Примечания:
1. Фильтры «ЛАИК» разработаны ФХИ им. Л.Я.Карпова. Технические показатели и описание других фильтров даются по данным ЦНИИпромзданий Госстроя СССР
2. При установке противоуносных волокнистых фильтров.
3. Пылеемкость фильтров указана при увеличении начального сопротивления примерно в 3 раза (кроме самоочищающих фильтров, у которых сопротивление практически постоянно
Таблица 5.3
Классификация фильтров по эффективности по данным [16]
| Класс фильтра | Размеры эффективно улавливаемых пылевых частиц | Нижние пределы эффективности при очистке атмосферного воздуха |
| I II III | Любые 1 мкм 10-50 мкм |
Более крупные частицы задерживаются достаточно эффективно в результате механического зацепления и инерции. К II классу относятся электрические фильтры.
Фильтры III класса представлены в основном пористыми фильтрами, заполняемыми относительно толстыми волокнами, проволокой, перфорированными и зигзагообразными листами. В таких фильтрах при удержании частиц пыли основным действующим фактором является инерция. Из-за большого размера пор и каналов фильтрующего материала таких фильтров условия удержания крупных частиц после их удара о поверхность и отскока особенно неблагоприятны, в связи с чем фильтры этого класса, как правило смачивают.
К III классу относятся также некоторые сухие фильтры. Надежность этих фильтров значительно меньше, особенно при возможности толчков и при содержании в воздухе крупных частиц, что способствует срыву осевших мелких частиц.
Нижний предел размеров эффективно улавливаемых частиц фильтрами III класса по данным [16] приблизительно равен 10 мкм, а верхний - 50 мкм.
Фильтры II и III классов предназначены для удаления из воздуха частиц определенной крупности.