Warum nimmt die Filtereffizienz mit der Dicke ab?

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Ich verstehe, dass die wichtigsten Parameter für einen Filter im Wesentlichen Druckabfall und Dicke sind, die beide die Effizienz beeinflussen. Warum bewirkt die Dicke jedoch eine Änderung der Effizienz?

Ich interessiere mich besonders für die Verwendung von Nanofasern als Filter und warum ein verringerter Durchmesser die Effizienz erhöht.

mechanical-engineering fluid-mechanics fluid-filtration User2341
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Wenn Sie sagen, dass die Dicke ein Parameter ist, sprechen Sie dann von der Faserdicke oder der Gesamtdicke des Filters? Ich bin verwirrt, weil Sie am Ende Ihrer Frage über den Faserdurchmesser sprechen. Sprechen Sie stattdessen über die Öffnungsgröße?
Hazzey
Dicke des Gesamtfilters, obwohl ich auch am Faserdurchmesser interessiert
bin
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Ein dickerer Filter verringert die Durchflussrate . Es wird mit ziemlicher Sicherheit die Effizienz verbessern, dh die Reinheit der gefilterten Substanz.
SF.

Antworten:

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Mehr Material im Weg des Durchflusses verursacht mehr Gegendruck.

Stellen Sie sich einen dickeren Filter als zwei Filter in Reihe vor. Wenn ein Filter beispielsweise 0,1 PSI entwickelt, wenn ein Luftstrom von 100 CFM durch ihn strömt, müssen zwei Filter im gleichen Luftstrom von 100 CFM zusammen 0,2 PSI über sie fallen.

Abhängig davon, was genau Ihre Kriterien für die Effizienz sind, können mehr Filter in Reihe die Effizienz verringern. Wenn der erste Filter alle Partikel blockiert, die Sie interessieren, verursachen zusätzliche Filter nur einen höheren Gegendruck ohne bessere Filterung. Betrachten Sie beispielsweise zwei Fensterbildschirme im selben Fenster. Das äußere blockiert bereits alle Mücken, so dass das innere die Gesamtleistung des Bildschirms nicht verbessert. Es macht es jedoch schwieriger, durch den gesamten Bildschirm zu sehen. Wenn Sie die Effizienz als blockierte Mücken pro blockiertem Licht betrachten, sind zwei Bildschirme deutlich weniger effizient als ein Bildschirm.

Olin Lathrop
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Es scheint, dass die Effizienz des Filters auf dem Abstand zwischen den Drähten auf dem Bildschirm und Ihrer Metapher beruht. Wenn dies zutrifft, warum sind die Eigenschaften der Drähte auf dem Bildschirm wirklich wichtig?
User2341
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Filter können anhand einiger verschiedener Parameter ausgewertet werden. "Effizienz" ist ein weit gefasster Begriff, der in dieser Anwendung nicht zu einem besseren Verständnis führt. Hier sind einige bessere Metriken zu berücksichtigen:

  1. Maximale Durchflussrate (wie Druckabfall oder Wirkungsgrad, wenn ein Leistungsverlust aufgrund des Druckabfalls berücksichtigt wird. Proportional steigt er mit der Filteroberfläche an.)
  2. Maximaler Druck (vor dem Bruch)
  3. Material (chemische Beständigkeit)
  4. Lagerung (wie viel Verunreinigung der Filter aufnehmen kann; wie schnell der Druckabfall zunimmt)
  5. Maximaler Durchmesser der Partikel, die durchfließen können. (zB 1 Mikron, 10 Mikron, 400 mesh )
  6. Andere verwendete Technologien / Prinzipien (Wirbel, Ölbenetzung, Kieselgurfilterhilfe, Selbstreinigung, Schwerkraftabscheidung, Schrubben usw.)

In einer Filterpatrone aus Baumwolle (oder einer anderen Faser) ist eine zusätzliche Dicke vorhanden, die über die zur Archivierung der maximalen Partikelbewertung von 1 Mikron erforderliche Dicke hinausgeht. Dieses zusätzliche Medium erhöht die Speicherung des Filters; Geben Sie ihm eine offene Oberfläche, auch wenn der Filter verschmutzt ist. Wenn es eine einzelne 1-Mikron-Membran auf der Außenfläche gäbe, würde sie selbst bei geringster Verunreinigung schnell verstopfen. Während der dickere Filter anfangs für einen bestimmten Durchfluss und eine bestimmte Oberfläche einen größeren Druckabfall aufweisen kann, hält er viel länger als ein dünner Filter, der schnell verstopft und einen noch größeren Druckabfall aufweist.

Nanofasern sind zum Filtern attraktiv, da das Volumenverhältnis von Leerraum zu Fasern für eine gewünschte Partikelgrößenbewertung viel größer ist. Die größere Menge an leerem Raum verringert sowohl den Strömungswiderstand (Druckabfall) als auch die Speicherkapazität des Filters. Es kann einfacher sein, an den Extremen zu visualisieren; Sie könnten einen 400-Mikron-Filter mit nebeneinander angeordneten bearbeiteten Stäben mit einem Durchmesser von 1 Zoll herstellen, aber die maximale Durchflussrate und Lagerung wäre im Vergleich zur gleichen Oberfläche von Baumwollgewebe aus kleinen Fasern sehr gering.

ericnutsch
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