一个高效微粒空气(HEPA)过滤器被用于各种应用,以去除空气中通过它的颗粒。

在左边,一个过滤器的横截面显示了一个连续的过滤器介质折叠,以容纳13层铝隔板,并封装在一个过滤器框架中。在右边,一个放大的滤纸显示随机排列的纤维重叠。下面介绍三种捕集粒子的方法。1.如果截取小于100纳米的粒子,就会击中沿着空气流动的纤维。2.大于1微米的粒子撞击纤维。3.小于0.1微米的粒子的扩散路径是随机的,最终会击中纤维。

图:高效微粒空气过滤器

高效微粒空气过滤器在0.3微米大小时可以捕获99.97%的污染物。粒子通过以下机制的组合被困在过滤器的纤维中(见数字以上):

高效微粒空气过滤器由随机排列的纤维毡组成。影响功能的关键指标是纤维密度和直径,以及过滤器厚度。HEPA过滤纤维之间的空隙远远大于0.3 μm。一般认为高效微粒过滤器的作用就像筛子,比最大的开口小的颗粒可以通过,这是不正确的。粒子通过以下机制的组合被困在过滤器的纤维中(见数字以上):

  • 截击,粒子沿着气流的一条线进入纤维的半径范围内,并附着在纤维上。

  • 撞击,较大的颗粒无法沿着气流的曲线避开纤维,被迫直接嵌入其中之一;这种效果随着纤维分离的减少和空气流速的增加而增加。

  • 扩散是最小的颗粒,特别是直径小于0.1µm的颗粒与气体分子碰撞的一种增强机制。因此,它们在通过过滤器的过程中受到阻碍和延迟;这种行为类似于布朗运动,并提高了粒子被上述两种机制中的任何一种停止的可能性;它在较低的空气流速时成为主导。

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