气源净化技术问答

1.什么是纤维过滤的扩散沉积机理？

答：扩散沉积是由布朗运动引起的。粒径在1 μm以下的气溶胶粒子（如油烟、烟雾等）在很慢的气流中会产生一种不规则的直线运动，这种运动在物理上称为布朗扩散。作布朗扩散的粒子，由于其直线运动距离很短，在较快的气流速度及较大的纤维间隙中不起明显的作用。但在较慢的气流速度和较小的纤维间隙中，对于粒径小于0.1 μm气溶胶粒子，布朗扩散的作用就变得非常明显，其结果是大大增加了微粒与纤维的接触机会。

布朗扩散机理对纤维过滤器捕集粒径小于0.5 μm微粒起着重要作用。

2.什么是纤维过滤的重力沉降作用？

答：重力沉降是一个稳定的分离作用。当微粒所受的重力大于气流对它拖曳力时，微粒就容易沉降。就单一的重力沉降而言，大颗粒比小颗粒作用更显著，对于小颗粒只有气流很慢时重力沉降才起作用。由于气流通过纤维层时间很短（一般远低于1 s），因而对直径小于0.5 μm的微粒，当它还没有沉降到纤维表面时就已通过了纤维层，所以对小粒径微粒，重力沉降作用完全可以忽略；而对大粒径微粒，重力沉降作用提高了拦截沉降的捕集机理。

当气流平行于纤维表面时，重力沉降效率：

式中 cs——沉降速度

c——气流速度

粉尘粒子的沉降速度与粒子直径、粒子密度及气体介质的性质有关，气流速度越大，沉降效应越小。

3.管道压力降对气动机械有何影响？

答：一个理想的管道网络应将压缩空气无损失地输送给用户，但由于受到各种条件的限制，压缩空气在实际输送过程中会有种种损失，包括压力损失、温度损失和流量的泄漏损失，这些损失都会给气动系统的经济运行和设备正常工作寿命带来的明显影响。压力损失给气动设备运行的影响是最明显的。

一切气动机械都要在额定压力下工作才能发挥最佳效益。供气压力与气动机械特性之间的关系是很复杂的，并且随各种机械设备的结构不同而有差异。在一般工程计算中可用下式来估算压力降对气动设备输出功率的影响

式中 ΔP——气动机械功率下降值，%

pe——气动机械的额定工作压力（绝对值），Pa

Δp——输入压缩空气的压力降，Pa

作为经验规则可采用：每降低0.01 MPa压力降，气动工具或设备的功率将下降2.5%。如想补偿功率损失，那就必须提高压缩机的排气压力或增加输气管道直径，这两种办法都意味着成本的增加。

4.固体微粒的浓度是怎样表示的？

答：技术上固体微粒在气相中的浓度表示法主要有下列3种：

（1）计数浓度：以单位体积中含有微粒的个数来表示，记作：粒/L、粒/m3等，这种表示法主要被空气洁净技术如净化厂房、车间等采用；

（2）计重浓度：以单位体积空气中含有尘粒的质量来表示，记作mg/m3等，这是气动系统中对压缩空气含尘量的常用表示方法；

（3）沉降浓度：以单位时间单位面积上自然沉降下来的尘粒数或者质量数来表示，记作：粒/（cm2·h）或者mg/（cm2·h）等。这种尘埃浓度表示法在环保、气象等部门用的较多。

5.压缩空气中存在污染杂质有哪些危害？

答：含有大量杂质的压缩空气对用气设备和装置会造成下列影响：

（1）固体杂质沉积在输气管道内，减少了管道有效流通截面积，使压缩空气压力降增大，造成能量损失；

固体杂质会堵塞阀件、仪表等气动元件的通气路径，使气动系统控制失灵、运动受阻，严重时会影响系统整体功能；

坚硬的杂质会划伤气动运动副，使阻力增大，表面磨损加剧，工作寿命提前结束；含尘气体若与产品有工艺性的直接接触（如输送、搅拌、发酵、封装等）会给产品造成污染，影响产品最终质量。

（2）凝结水在管道内的聚集，不仅使管道内壁很快锈蚀，管壁变薄，承压强度下降，而且使空气在管道和附件内的流通截面变小，流通阻力增大；

凝结水在气动元件通气口或节流小孔处的聚集，在冰冻季节极易使元件冻结或破裂，造成气源系统的整体故障。

（3）油蒸汽聚集在管道和储气罐的缝角死区，容易形成易燃物，有时甚至会形成易爆混合物，给生产安全带来隐患；

油分在高温汽化后会生成一种有机酸，对金属设备产生腐蚀作用；

遭油污染的压缩空气对环保及产品的质量影响是十分明显的，有时甚至痕量油污的存在也会使产品报废。

6.全密封压缩机有何特点？

答：全密封活塞式制冷压缩机是冷干机应用较多的压缩机，其特点是：

（1）它将电动机和压缩机装配在一起后放入机壳中，上、下机壳结合处焊封。比开启式压缩机与半密封式压缩机有更好的密封性，每单位容积制冷量的机体重量更轻，结构更紧凑；

（2）外型简洁，露在机壳外面的只有吸、排气管，工艺管，电源接线盒等，便于接管配线。也便于拆装检修；

（3）压缩机与电动机是同一根轴，垂直安装，而汽缸水平放置，传动效率更高；

（4）机内不设齿轮油泵和转子油泵。压缩机的润滑靠设在主轴中的偏心油道（称偏心油泵），利用离心力的作用将润滑油送到摩擦面，因而全密封压缩机的转速比较高；

（5）压缩机与电动机在机壳内用弹簧减震装置支撑，运转平稳，噪声小；

（6）全密封压缩机的机壳是一密封的金属壳体，支撑着电动机和压缩机。壳体内下部装有规定数量的润滑油。压缩机运转时机壳相当于一只气液分离器，由于吸入蒸汽直接与电动机绕组接触而被预热，因此一般不会发生湿压缩现象；

（7）电动机被低温制冷剂冷却，提高了电机效率，其名义功率比具有相同制冷量（输气量）的开启式压缩机所配置的普通电动机名义功率小1/3～1/2，因此具有较大的COP（EER）值；

（8）电机绕组要求用特殊漆包线，以防止制冷剂或油与它起化学反应而破坏绝缘性能。

7.什么是表面过滤？什么是深层过滤？

答：压缩空气中各类杂质除了极少部分通过吸附技术分离外，极大多数都是依靠带阻隔性质的过滤器来实行气-固、气-液分离的。

过滤器按杂质微粒被捕集的位置大致可分为两类：一为表面过滤器，二为深层过滤器。

表面过滤器有金属网、多孔板等多种形式，微孔滤膜为其先进技术的代表。一般说来表面过滤器的工作效率都比较低，在工程中并没有实际的应用价值；微孔薄膜虽有极高的捕集效率，但其流通能力尚不足以在大规模气动工程的系统流程中推广使用。当然在气体采样和要求特别高的无尘无菌系统作末级过滤器，微孔薄膜比纤维过滤器更可靠。

深层过滤主要是指微粒的捕集发生在表面和层内的纤维过滤器，按填充率不同，深层过滤器可分为高填充率和低填充率两种，填充率以α表示：

高填充率深层过滤器由于内部的毛细管结构十分复杂，对微粒的捕集机理，迄今为止几乎没有人进行过理论上的研究。

低填充率（α＜0.2）深层过滤器有各种纤维填充层过滤器、薄层滤纸高效过滤器和发泡性滤材过滤器等。以纤维过滤器（包括纤维填充层过滤器、无纺布过滤器和薄层滤纸高效过滤器）为代表的深层过滤在气溶胶过滤技术中获得了最广泛应用。这种过滤器的内部纤维配置也很复杂，但由于空隙率较大，空隙尺寸相比于纤维粗细仍很大，而空隙尺寸和纤维直径与所过滤的微粒直径比起来更要大几个数量级，所以可以把构成过滤层的纤维单独看待。

8.纤维过滤器的过滤机理有哪几种？

答：纤维过滤中，被过滤微粒的性质、过滤材料的性质以及它们之间的相互作用对最终的过滤效果起着重要的影响。在压缩空气过滤的稳定阶段，过滤器对微粒的捕集效率及阻力可视为是由过滤材质的固有性质和结构、微粒性质和气流特点来决定的。

根据现有的研究，纤维过滤器的过滤稳定阶段，捕集微粒的作用不是单一的，而是多种效应统一作用的结果，比较统一的看法是，至少有如下五种机理在纤维过滤器中起着不同的作用，它们是：⑴惯性冲击、⑵拦截滞留、⑶布朗扩散、⑷重力沉降和⑸静电吸引。