Filtr powietrza
Filtr cząstek stałych to urządzenie składające się z materiałów włóknistych lub porowatych , które usuwa z powietrza cząstki stałe, takie jak kurz , pyłki , pleśń i bakterie . Filtry zawierające adsorbent lub katalizator, taki jak węgiel drzewny (węgiel) mogą również usuwać zapachy i zanieczyszczenia gazowe, takie jak lotne związki organiczne lub ozon . Filtry powietrza są stosowane w aplikacjach, w których ważna jest jakość powietrza , zwłaszcza w systemach wentylacyjnych budynków i silnikach.
Niektóre budynki, a także samoloty i inne środowiska stworzone przez człowieka (np. satelity i promy kosmiczne ) wykorzystują elementy filtrujące z pianki, papieru plisowanego lub przędzonego włókna szklanego . Inna metoda, jonizatory powietrza , wykorzystuje włókna lub elementy ze statycznym ładunkiem elektrycznym , które przyciągają cząsteczki kurzu. Wloty powietrza silników spalinowych i sprężarek powietrza zwykle używają filtrów papierowych , piankowych lub bawełnianych . Filtry do kąpieli olejowych wypadły z łask oprócz zastosowań niszowych. Technologia filtrów powietrza wlotowego turbin gazowych uległa znacznej poprawie w ostatnich latach dzięki poprawie aerodynamiki i dynamiki płynów części powietrzno-sprężarkowej turbin gazowych.
filtry HEPA
Wysokowydajny pochłaniacz cząstek stałych (HEPA), pierwotnie nazywany wysokowydajnym pochłaniaczem cząstek stałych, ale czasami nazywany również wysokowydajnym pochłaniaczem cząstek stałych lub wysokowydajnym pochłaniaczem cząstek stałych, jest rodzajem filtra powietrza. Filtry spełniające standard HEPA mają wiele zastosowań, w tym w czystych pomieszczeniach do produkcji układów scalonych, placówkach medycznych, samochodach, samolotach i domach. Filtr musi spełniać określone standardy wydajności, takie jak te określone przez Departament Energii Stanów Zjednoczonych (DOE).
Różne standardy określają, co kwalifikuje się jako filtr HEPA. Dwie najczęstsze normy wymagają, aby filtr powietrza usuwał (z powietrza, które przechodzi) 99,95% (norma europejska) lub 99,97% (norma ASME) cząstek o wielkości większej lub równej 0,3 μm .
Filtry kabinowe do samochodów
Filtr powietrza w kabinie jest zwykle filtrem z plisowanego papieru, który jest umieszczony we wlocie powietrza z zewnątrz do przedziału pasażerskiego pojazdu. Niektóre z tych filtrów są prostokątne i mają podobny kształt do filtra powietrza silnika. Inne mają unikalny kształt, dopasowany do dostępnej przestrzeni wlotów powietrza z zewnątrz poszczególnych pojazdów.
Pierwszym producentem samochodów, który zastosował jednorazowy filtr utrzymujący system wentylacji w czystości, był Nash Motors „ Weather Eye ”, wprowadzony na rynek w 1940 roku.
Filtr rdzenia nagrzewnicy wielokrotnego użytku był dostępny jako opcjonalne akcesorium w modelach Studebaker począwszy od 1959 r., W tym w samochodach Studebaker Lark (1959-1966), samochodach Studebaker Gran Turismo Hawk (1962-1964) i ciężarówkach Studebaker Champ (1960-1964). Filtr stanowiła aluminiowa rama zawierająca aluminiową siatkę i znajdowała się bezpośrednio nad rdzeniem nagrzewnicy. Filtr został wyjęty i zainstalowany z komory silnika przez szczelinę w zaporze. Długa, cienka gumowa uszczelka zatkała szczelinę po zainstalowaniu filtra. Filtr można odkurzyć i umyć przed montażem.
Zatkane lub brudne filtry kabinowe mogą znacznie ograniczyć przepływ powietrza przez otwory wentylacyjne w kabinie, a także wprowadzać alergeny do strumienia powietrza w kabinie. [ Potrzebne źródło ] Ponieważ temperatura powietrza w kabinie zależy od natężenia przepływu powietrza przechodzącego przez rdzeń nagrzewnicy , parownik lub oba, zatkane filtry mogą znacznie zmniejszyć skuteczność i wydajność systemów klimatyzacji i ogrzewania pojazdu .
Niektóre filtry kabinowe działają słabo, a niektórzy producenci filtrów kabinowych nie drukują na swoich filtrach kabinowych minimalnej wartości raportowania efektywności (MERV).
Filtry powietrza do silników spalinowych
.JPG)
.JPG)
Filtr powietrza do spalania zapobiega przedostawaniu się cząstek ściernych do cylindrów silnika, gdzie mogłoby to spowodować mechaniczne zużycie i zanieczyszczenie oleju.
Większość pojazdów z wtryskiem paliwa wykorzystuje plisowany papierowy wkład filtra w postaci płaskiego panelu. Filtr ten jest zwykle umieszczany w plastikowej skrzynce połączonej z korpusem przepustnicy przewodem. Starsze pojazdy, w których zastosowano gaźniki lub wtrysk paliwa do korpusu przepustnicy, zwykle wykorzystują cylindryczny filtr powietrza, zwykle o średnicy od 100 milimetrów (4 cale) do 400 milimetrów (16 cali). Jest on umieszczony nad lub obok gaźnika lub korpusu przepustnicy, zwykle w metalowym lub plastikowym pojemniku, który może zawierać kanały zapewniające chłodne i/lub ciepłe powietrze wlotowe i jest zabezpieczony metalową lub plastikową pokrywą. Cała jednostka (filtr i obudowa razem) nazywana jest filtrem powietrza .
Papier
Plisowane papierowe elementy filtrujące są niemal wyłącznym wyborem do filtrów powietrza do silników samochodowych , ponieważ są wydajne, łatwe w serwisowaniu i opłacalne. Termin „papier” jest nieco mylący, ponieważ media filtracyjne znacznie różnią się od papierów używanych do pisania lub pakowania itp. Wśród tunerów panuje uporczywe przekonanie , podsycane reklamami niepapierowych filtrów zastępczych z rynku wtórnego, że filtry papierowe słabo przepływają i w ten sposób ograniczyć osiągi silnika. W rzeczywistości, o ile filtr z plisowanego papieru ma rozmiar odpowiedni do objętości przepływu powietrza napotykanego w konkretnym zastosowaniu, takie filtry stanowią jedynie trywialne ograniczenie przepływu, dopóki filtr nie zostanie znacznie zatkany brudem. Wykorzystują to również silniki maszyn budowlanych. Powodem jest to, że papier jest wygięty w kształt zygzaka, a całkowita powierzchnia papieru jest bardzo duża, w zakresie 50-krotności otworu powietrznego.
Piana
z pianki poliuretanowej nasączone olejem są stosowane w niektórych samochodowych filtrach powietrza na rynku wtórnym. Pianka była w przeszłości szeroko stosowana w filtrach powietrza w małych silnikach kosiarek do trawy i innych urządzeń zasilających, ale papierowe elementy filtracyjne typu samochodowego w dużej mierze wyparły piankę zwilżoną olejem w tych zastosowaniach. Filtry piankowe są nadal powszechnie stosowane w sprężarkach powietrza do narzędzi pneumatycznych o mocy do 5 koni mechanicznych (3,7 kW). W zależności od gatunku i grubości zastosowanej pianki, zwilżony olejem piankowy element filtrujący może oferować minimalne ograniczenie przepływu powietrza lub bardzo dużą zdolność zatrzymywania zanieczyszczeń, przy czym ta ostatnia właściwość sprawia, że filtry piankowe są popularnym wyborem w rajdach terenowych i innych sportach motorowych, w których wysoki poziom pojawi się kurz . Ze względu na sposób wychwytywania kurzu przez filtry piankowe, duże jego ilości mogą zostać uwięzione bez mierzalnej zmiany w ograniczeniu przepływu powietrza.
Bawełna
Naoliwiona gaza bawełniana jest wykorzystywana w coraz większej liczbie samochodowych filtrów powietrza sprzedawanych na rynku wtórnym, sprzedawanych jako produkty o wysokiej wydajności. W przeszłości gaza bawełniana miała ograniczone zastosowanie w samochodowych filtrach powietrza w oryginalnym wyposażeniu. Jednak od czasu wprowadzenia Abarth SS filia Fiata dostarcza filtry powietrza z gazy bawełnianej jako filtry OE.
Stal nierdzewna
Siatka ze stali nierdzewnej to kolejny przykład medium, które przepuszcza więcej powietrza. Siatka ze stali nierdzewnej ma różne liczby oczek, oferując różne standardy filtracji. W skrajnie zmodyfikowanym silniku, w którym brakuje miejsca na stożkowy filtr powietrza, niektórzy zdecydują się zainstalować prostą siatkę ze stali nierdzewnej nad turbosprężarką, aby upewnić się, że żadne cząsteczki nie dostaną się do silnika przez turbosprężarkę.
Kąpieli olejowej
Filtr powietrza w kąpieli olejowej składa się z miski olejowej zawierającej kałużę oleju oraz wkładu wypełnionego włóknem, siatką, pianką lub innym gruboziarnistym materiałem filtracyjnym. Środek czyszczący usuwa cząsteczki, przyklejając je do nasiąkniętych olejem mediów filtracyjnych zamiast tradycyjnej filtracji, otwory w mediach filtracyjnych są znacznie większe niż cząstki, które mają być filtrowane. Gdy oczyszczacz jest zmontowany, zawierający media korpus wkładki znajduje się w niewielkiej odległości nad powierzchnią basenu olejowego. Krawędź wkładu zachodzi na krawędź studzienki. Taki układ tworzy labiryntową ścieżkę, którą powietrze musi przebyć szeregiem zawrotów: w górę przez szczelinę między obrzeżami wkładu a studzienką, w dół przez szczelinę między zewnętrzną ścianą wkładu a wewnętrzną ścianą studzience iw górę przez media filtracyjne w korpusie wkładki. To zawracanie przenosi powietrze z dużą prędkością przez powierzchnię basenu ropy. Większe i cięższe cząstki kurzu i brudu w powietrzu nie mogą się obracać ze względu na swoją bezwładność , więc wpadają do oleju i osadzają się na dnie miski podstawy. Lżejsze i mniejsze cząsteczki przyklejają się do medium filtracyjnego we wkładzie, które jest zwilżane przez krople oleju zasysane tam przez normalny przepływ powietrza. Ciągłe zasysanie oleju na materiał filtracyjny powoli przenosi większość drobniejszych uwięzionych cząstek w dół, a olej kapie z powrotem do zbiornika, w którym gromadzą się cząsteczki.
Oczyszczacze powietrza w kąpieli olejowej były bardzo szeroko stosowane w samochodach i małych silnikach , aż do powszechnego zastosowania w przemyśle filtra papierowego na początku lat 60. Takie oczyszczacze są nadal stosowane w sprzęcie terenowym, w którym występuje bardzo wysoki poziom pyłu, ponieważ oczyszczacze powietrza w kąpieli olejowej mogą pochłaniać duże ilości brudu w stosunku do ich całkowitych rozmiarów bez utraty wydajności filtracji lub przepływu powietrza. Jednak ciekły olej sprawia, że czyszczenie i serwisowanie takich filtrów powietrza jest bałaganiarskie i niewygodne, muszą one być stosunkowo duże, aby uniknąć nadmiernego ograniczenia przy dużych prędkościach przepływu powietrza, i mają tendencję do zwiększania emisji spalin niespalonych węglowodorów z powodu zasysania oleju, gdy są używane z zapłonem iskrowym silniki. [ potrzebne źródło ]
Kąpiel wodna
Na początku XX wieku (około 1900-1930) w niektórych zastosowaniach (samochody, ciężarówki, traktory oraz silniki przenośne i stacjonarne) stosowano oczyszczacze powietrza z kąpielą wodną. Działały mniej więcej na tych samych zasadach, co oczyszczacze powietrza w kąpieli olejowej . Na przykład oryginalny ciągnik Fordson miał oczyszczacz powietrza w kąpieli wodnej. W latach czterdziestych projekty kąpieli olejowych wyparły projekty kąpieli wodnych ze względu na lepszą wydajność filtrowania.
Filtry do transportu materiałów sypkich
Przeładunek materiałów sypkich polega na transporcie materiałów stałych (transport mechaniczny, transport pneumatyczny), które mogą mieć postać proszku. Wiele gałęzi przemysłu ma do czynienia z materiałami sypkimi (przemysł wydobywczy, przemysł chemiczny, przemysł spożywczy), co wymaga uzdatniania strumieni powietrza uciekających z procesu, aby nie emitować drobnych cząstek, ze względów regulacyjnych lub ekonomicznych (straty materiałów). W konsekwencji filtry powietrza są umieszczane w wielu miejscach procesu, zwłaszcza przy odbiorze pneumatycznych linii transportowych, gdzie ważna jest ilość powietrza i duże obciążenie drobnymi cząstkami. Filtry można również umieścić w dowolnym punkcie wymiany powietrza w procesie, aby uniknąć przedostawania się zanieczyszczeń do procesu, co jest szczególnie prawdziwe w przemyśle farmaceutycznym i spożywczym. Zjawiska fizyczne związane z wychwytywaniem cząstek przez filtr mają głównie charakter bezwładnościowy i dyfuzyjny
Filtruj klasy
Zgodnie z europejskimi normami normalizacyjnymi EN 779 uznano następujące klasy filtrów:
| Stosowanie | Klasa | Wydajność | Test wydajności |
Wielkość cząstek zbliża się do 100% retencji |
Norma testowa |
|---|---|---|---|---|---|
| Filtry zgrubne (użyty jako Podstawowy) |
G1 | 65% | Średnia wartość | >5 μm | norma EN779 |
| G2 | 65–80% | Średnia wartość | >5 μm | norma EN779 | |
| G3 | 80–90% | Średnia wartość | >5 μm | norma EN779 | |
| G4 | 90%– | Średnia wartość | >5 μm | norma EN779 | |
| Drobne filtry (użyty jako Wtórny) |
M5 | 40–60% | Średnia wartość | >5 μm | norma EN779 |
| M6 | 60–80% | Średnia wartość | >2 μm | norma EN779 | |
| F7 | 80–90% | Średnia wartość | >2 μm | norma EN779 | |
| F8 | 90–95% | Średnia wartość | >1 μm | norma EN779 | |
| F9 | 95%– | Średnia wartość | >1 μm | norma EN779 | |
| Pół HEPA | E10 | 85% | Minimalna wartość | >1 μm | norma EN1822 |
| E11 | 95% | Minimalna wartość | >0,5 μm | norma EN1822 | |
| E12 | 99,5% | Minimalna wartość | >0,5 μm | norma EN1822 | |
| HEPA | H13 | 99,95% | Minimalna wartość | >0,3 μm | norma EN1822 |
| H14 | 99,995% | Minimalna wartość | >0,3 μm | norma EN1822 | |
| ULPA | U15 | 99,9995% | Minimalna wartość | >0,3 μm | norma EN1822 |
| U16 | 99,99995% | Minimalna wartość | >0,3 μm | norma EN1822 | |
| U17 | 99,999995% | Minimalna wartość | >0,3 μm | norma EN1822 |
Norma europejska EN 779, na której opiera się powyższa tabela, obowiązywała od 2012 roku do połowy 2018 roku, kiedy to została zastąpiona normą ISO 16890.
Zobacz też
- Odświeżacz powietrza
- Szybkość dostarczania czystego powietrza
- Separacja cyklonowa
- Filtr cząstek stałych
- Odpylacz
- Pudełko Corsiego – Rosenthala
- Filtr uderzeniowy
- Filtr mechaniczny (respirator) # Standardy filtracji
- Filtr do nosa
- Filtr oleju
- Respirator
- Płuczka
- Wieża smogowa
- Kanał łabędziej szyi
- ^ „Kalifornijska Agencja Ochrony Środowiska - Urządzenia do oczyszczania powietrza w domu, często zadawane pytania” (PDF) . Rada ds. Zasobów Powietrznych Kalifornijskiej Agencji Ochrony Środowiska . Źródło 2016-12-14 .
- ^ Glosariusz terminów firmy HEPA
- ^ Pierwotnie wysokowydajne zatrzymywanie cząstek stałych - patrz thefreedictionary.com
- ^ Norma europejska EN 1822-1: 2009, „Filtry powietrza o wysokiej wydajności (EPA, HEPA i ULPA)”, 2009
- ^ Amerykańskie Stowarzyszenie Inżynierów Mechaników, ASME AG-1a–2004, „Dodatki do Kodeksu ASME AG-1–2003 dotyczące jądrowego oczyszczania powietrza i gazów”, 2004
- ^ Vwlarry (19 maja 2009). „Nils Wahlberg i Nash - cześć wielkiemu inżynierowi i niedocenianym samochodom” .
- ^ „Filtrowanie powietrza - odpylacze” .
- ^ „Separacja gazu stałego (cyklon - filtracja)” .
- ^ ISO 16890-1:2016 (en) Filtry powietrza do wentylacji ogólnej — Część 1: Specyfikacje techniczne, wymagania i system klasyfikacji oparty na wydajności cząstek stałych (ePM)