纤维过滤材料过滤气体机理及其应用

纤维过滤材料在目前的气体过滤材料中是应用较为广泛的一种材料，纤维过滤的过滤机理比较复杂。本文阐述了纤维过滤材料的多种过滤机理，以及纤维过滤材料的几种应用．     

滑移效应下纤维绕流场及过滤阻力的数值计算与分析

考虑实际纳米/微米纤维表面的流体滑移效应,采用数值方法求解滑移流动机理下纳米/微米纤维绕流场及过滤阻力,分析讨论了Knudsen数Knf和填充率C对纤维近壁面速度分布及纤维过滤阻力的影响规律.结果表明,对纳米/亚微米纤维过滤情形,纤维表面流体的滑移效应导致纤维绕流场与非滑移条件下情形有显著差异,尤其在高填充率下,纤维表...     

表面改性玄武岩纤维滤料过滤性能研究

针对玄武岩纤维滤料表面改性后在常温及高温条件下过滤性能及表面形态开展研究。结果表明,在常温及高温条件下,滤料均呈现开始阶段过滤透气性好,阻力增加较慢,随着过滤过程的进行,滤料表面粉尘堆积,阻力增加变快的特点。相比于常温过程,过滤初始阶段由于滤料表面及浸渍纤维处理剂挥发消失,粉尘颗粒直接接触滤料表层直至纤维内部,以致滤料阻力增加速度更快,随着过滤过程的进行,阻力增加速度变慢,但过滤效率依然优秀。     

纤维束滤床过滤性能的研究

用不同尺寸悬浮颗粒进行了上向流纤维束滤床过滤性能的实验研究。结果表明,在床层下部或过滤初期,较大颗粒的去除率较高,而在床层上部或过滤后期,不同粒径颗粒的去除率无明显差异;较小颗粒过滤时产生的水头损失较大,且增加较快。     

玻璃微纤维的性能及其在空气过滤 行业的应用

Dai Xupeng;Wang Ping;Fei Chuanjun;Fan Linyun;Guo Xiaobei;Hu Xiaoxia(Sinoma Science & Technology Co.,Ltd, Nanjing 211106)     

荷尘状态单纤维过滤压降数值计算与分析

采用Monte Carlo法和Kuwabara单元模型,模拟了单纤维表面粉尘树枝结构的生长过程。在此基础上,考虑邻近粒子对粉尘树枝中单粒子阻力的影响,给出了荷尘状态单纤维过滤压降模拟模型。结果指出,对所有过滤情形,荷尘单纤维过滤压降随沉积量变化呈现两个阶段性特征;过滤风速、粒子大小和粉尘树枝形态结构对荷尘单纤维过滤压降影响显著;而纤维直径对荷尘单纤维过滤压降影响不明显。在获得单纤维过滤压降随沉积量变化关系后,求解了粒子在模型过滤器中的质量分布,建立了荷尘纤维过滤器过滤压降预测模型,并将模型计算结果与实验结果作了对比。结果表明,过滤风速在0.01~0.3 m·s^-1范围内时,计算值与实验结果吻合较好,模型可适用于荷尘纤维过滤器的压降预测。     

纤维过滤材料的发展及影响过滤性能的因素

随着纤维过滤材料的广泛应用,其过滤性能的影响因素是研究的重点.根据加工方式的不同,纤维过滤材料可以分为机织、针织、非织造和复合过滤材料.其中在气体过滤领域,非织造过滤材料的应用最为广泛.分析认为,纤维的细度、长度、卷曲数以及纤网的面密度和厚度均可影响非织造过滤材料的过滤性能,并对纤维的表面形态对过滤效果的影响进行了详细...     

空气过滤材料用功能纤维研究进展

纤维过滤材料由于其三维结构特性,对空气中的颗粒物具有较高的过滤效率和较低的气流阻力.针对空气过滤材料用功能纤维研究现状,介绍了聚丙烯基、聚丙烯腈基、聚乙烯醇基、聚四氟乙烯基等有机纤维改性方法,指出不同类型纤维用于空气过滤可能存在的问题及改进方法.纳米纤维素纤维作为一种可降解的纤维材料,未来在空气过滤材料将会有重要的地位...     

方形截面螺旋管内气液两相流动特性数值研究

采用CLSVOF多相流模型,结合标准k-ε湍流模型方程,对方形截面螺旋管内气液两相流动特性进行数值模拟,绘制了几种典型流型的流型图,并与相关文献中的实验结果进行对比;分析了截面含气率沿管圈周向的分布规律和平均截面含气率与容积含气率的关系;探究了不同流型压降的变化规律和湍流耗散率沿程变化规律;讨论了螺旋管不同壁面的表面摩擦系数与剪切应力的差异。     

异形纤维阵列过滤特性的数值模拟

为研究异形纤维排布方式对其过滤性能的影响,以矩形及交错排布为基础,在保持纤维体积分数不变的条件下,通过改变纤维的列间距调整阵列结构,运用CFD-DEM耦合方法对含尘空气通过具有不同异形纤维阵列结构的简化过滤器模型过程进行数值模拟。结果表明：当纤维的体积分数保持不变,交错纤维阵列较矩形阵列过滤效率高出35%,且对于颗粒的吸附力更强;而在交错阵列的基础上,调整列间距得到的前密阵列和后密阵列均可保持80%左右的过滤效率,且不影响颗粒吸附力的大小,但前密阵列产生的压降更低,即具有更高的品质因数;在整个过滤过程中,纤维-颗粒间的黏附作用远远高于颗粒与颗粒间的相互作用,说明颗粒过滤主要来源于纤维-颗粒作用的贡献。     

Impact of multilayering on the filtration performance of clean air filter media

Fibrous filter media are commonly used to remove airborne particles that are harmful to human health and the environment. Although filter media are often multilayered for various reasons, no systematic study of the impact of multilayering on filter media performance has been reported. In this paper, direct numerical simulations with the lattice Boltzmann method are used in order to shed light on the impact of multilayering on the performance of clean bimodal fibrous filter media in a Stokes flow regime. Virtual model clean filter media with up to eight layers and various fibre formulations are compared in terms of permeability or pressure drop, capture efficiency, and quality factor. A careful analysis of the results revealed that multilayering had no statistically significant impact on the performance of the clean filter media. At best, the impact of multilayering was similar to that of the inherent variability of such random structures. Fibre formulation was found to be a more efficient way of improving the performance of the filter media. Placing interlayered air gaps between fibrous layers also slightly improved the quality factor by facilitating the flow at the interfaces of the fibrous layers. These findings will guide future studies on the performance of multilayered filters with more complex flow conditions, such as those encountered with inertial or nanofibre-made filter media and with the fouling of filter media.     

纤维对PM2.5过滤性能的影响

在日常的生产和生活排放的残留物中存在许多有毒的PM_2.5细颗粒物,对人体呼吸功能损害大,因此研究如何有效去除PM_2.5细颗粒物具有十分重要的意义。对不同尺寸“Y”形截面和圆形截面的单纤维丝对烟气中PM_2.5颗粒物的过滤性能进行实验,分析不同烟气流速和颗粒物浓度对颗粒物截留率的影响,进而研究纤维集合体在不同单丝线密度和孔隙率的条件下对烟气中PM_2.5颗粒物过滤性能的作用。结合Euler法和Lagrange法对上述单纤维丝和纤维集合体实验工况进行数值模拟,将其结果与实验数据进行对比发现实验与数值模拟结果吻合较好。研究结果表明,同一时刻“Y”形截面的单纤维丝比圆形截面单纤维丝对颗粒物截留率更高。对于纤维集合体,单丝线密度为0.27 tex和孔隙率为0.88工况下,纤维集合体对颗粒物PM_2.5的捕集性能最好。     

Fabrication of stretchable and high-filtration performance melt-blown nonwoven webs for PM0.3 aerosol filtration

Polypropylene (PP) is a semi-crystalline polymer that displays simple manufacturing, high stiffness, lightweight, chemical resistance, and inexpensive. However, PP has significant drawbacks, such as poor brittleness at low temperatures, high shrinkage ratio, and low impact resistance, which limit its development. Thermoplastic polyurethane (TPU) possesses recyclable and eco-friendly characteristics, along with the elasticity of rubber and exceptional mechanical properties. In this study, a flexible and high-filtration performance PP-TPU textile material was developed by melt-blowing for filtering PM_0.3 aerosols. For the first time, a melt-blown PP-TPU nonwoven was used as an air filter. The fiber morphological studies exhibited that addition of 10 and 20 wt.% TPU into PP resulted in a fiber diameter increment from 0.94 to 1.24 μm. Also, melt-blown PP-TPU forms helical fibers, which are different from fibers noticed in melt-blown PP. Corona-charged double-layer 80PP-20TPU nonwovens have a filtration efficiency of 99.25% and quality factor (QF) of 0.13 mm H₂O⁻¹ at an air flow rate of 95 L/min. Moreover, PP's tensile strength was increased by 72.22%, and elongation was raised by 38.1% with the addition of 20 wt.% TPU. Thus, PP-TPU melt-blown composites may bring novel perspectives into the design and development of high-performance filtering materials for a variety of applications.     

天然气用聚结过滤元件性能的测定与分析

为了评价目前天然气净化用滤芯气液分离性能,利用聚结型滤芯气液过滤性能的检测装置研究了滤芯的放置方式、滤芯的有效厚度及填充密度等相关因素对气液过滤性能的影响。结果表明：在相同条件下,滤芯垂直于地面放置比水平位置放置时排液较顺畅,气液过滤效果较好,并且压降至少降低25%;不同材质滤芯,随着滤芯厚度在6~32mm范围内增加,滤芯稳态压降增加,过滤器出口液滴浓度减小,过滤性能提高;滤芯的填充密度增加,滤芯压降增大,过滤器出口液滴浓度减小。     

高效空气过滤用PTFE膜材料的结构和性能

聚四氟乙烯(PTFE)膜高效空气过滤材料以其过滤效率高、初始阻力小和无硼释放等优点,在电子工业洁净室中得到了广泛的应用,然而目前尚缺乏PTFE膜与传统滤材结构及性能的系统对比研究。本文选取了两种商业应用的PTFE膜高效滤材,采用扫描电子显微镜、孔径分析仪、自动滤材测试仪等多种表征手段对材料的微观结构和过滤性能与超细玻璃纤维(简称玻纤)滤材进行了较为全面的对比研究,结果表明,PTFE膜本质上也是一种纤维类滤材,其纤维平均直径为60～85nm,远低于玻纤滤材的668.8nm;高效PTFE膜的过滤效率与玻纤滤材相当,且其初始阻力不及玻纤滤材的50%,但PTFE膜滤材的容尘性能不及玻纤滤材,更适合应用于有再生或预过滤装置的场所。     

磁性纤维直径对捕集Fe基细颗粒影响数值模拟

为了实现对钢铁行业微细颗粒的超低排放,提出磁性纤维提高对Fe基细颗粒物的捕集.基于计算流体力学-离散相模型CFD-DPM对比研究了传统纤维、磁性纤维直径对Fe基细颗粒捕集效率以及过滤阻力的影响.结果表明:当风速为0.10 m/s时,对于直径为35～45μm范围的纤维,直径的增大能够明显增加过滤阻力.对于粒径小于2.5 ...     

高湿黏性颗粒在聚四氟乙烯微孔膜滤料表面沉积特性的数值模拟

基于聚四氟乙烯(PTFE)微孔膜滤料扫描电镜(SEM)图像,建立PTFE微孔膜滤料微观结构模型,采用计算流体力学和离散单元法(CFD?DEM)耦合的方法对黏性颗粒在微孔膜滤料表面沉积特性进行模拟,引入液桥力模型,忽略范德华力的作用,统计计算域内颗粒的受力情况,分析了不同表面能条件下3~6 ?m粒径颗粒在微孔膜滤料表面的沉积特性,将模拟结果与黏附效率的经验公式进行对比。结果表明,黏附效率与经验值、颗粒受力与液桥力模型的相对误差均在6%以内,CFD?DEM耦合计算方法可用于模拟不同环境湿度条件下的颗粒沉积;过滤风速、粒径与黏性是影响沉积形态的重要因素,提高过滤风速及增大颗粒粒径与黏性,颗粒更易在滤料表面形成稳定的树突结构,黏附效率及含尘压降增加。环境相对湿度影响两物体间液桥体积,接触力影响颗粒沉积,当增加表面能与液桥体积时,接触力及液桥力均相应增加,根据受力平衡原理,环境相对湿度对颗粒沉积影响很大。