Perkembangan industri modern telah menempatkan tuntutan yang semakin meningkat pada lingkungan eksperimen, penelitian, dan produksi. Cara utama untuk mencapai persyaratan ini adalah dengan menggunakan filter udara secara luas dalam sistem pendingin udara bersih. Di antara mereka, filter HEPA dan ULPA adalah perlindungan terakhir untuk partikel debu yang memasuki ruang bersih. Kinerjanya berhubungan langsung dengan tingkat ruang bersih, yang pada gilirannya memengaruhi proses dan kualitas produk. Oleh karena itu, penting untuk melakukan penelitian eksperimental pada filter. Kinerja resistensi dan kinerja filtrasi dari dua filter tersebut dibandingkan pada kecepatan angin yang berbeda dengan mengukur efisiensi filtrasi filter serat kaca dan filter PTFE untuk partikel PAO 0,3 μm, 0,5 μm, 1,0 μm. Hasilnya menunjukkan bahwa kecepatan angin merupakan faktor yang sangat penting yang memengaruhi efisiensi filtrasi filter udara HEPA. Semakin tinggi kecepatan angin, semakin rendah efisiensi filtrasi, dan efeknya lebih jelas untuk filter PTFE.
Kata kunci:Filter udara HEPA; Kinerja ketahanan; kinerja penyaringan; Kertas saring PTFE; Kertas saring serat kaca; Filter serat kaca.
Nomor CLC: X964 Kode identifikasi dokumen: A
Dengan terus berkembangnya ilmu pengetahuan dan teknologi, produksi dan modernisasi produk industri modern menjadi semakin menuntut kebersihan udara dalam ruangan. Secara khusus, industri mikroelektronika, medis, kimia, biologi, pengolahan makanan dan industri lainnya memerlukan miniaturisasi. Presisi, kemurnian tinggi, kualitas tinggi dan keandalan tinggi lingkungan dalam ruangan, yang menempatkan persyaratan yang lebih tinggi dan lebih tinggi pada kinerja filter udara HEPA, jadi bagaimana memproduksi filter HEPA untuk memenuhi permintaan konsumen telah menjadi kebutuhan mendesak produsen. Salah satu masalah terpecahkan [1-2]. Diketahui bahwa kinerja resistensi dan efisiensi filtrasi filter adalah dua indikator penting untuk mengevaluasi filter. Makalah ini mencoba menganalisis kinerja filtrasi dan kinerja resistensi filter udara HEPA dari bahan filter yang berbeda dengan eksperimen [3], dan struktur yang berbeda dari bahan filter yang sama. Kinerja filtrasi dan sifat resistensi filter memberikan dasar teoritis bagi produsen filter.
1 Analisis metode pengujian
Ada banyak metode untuk mendeteksi filter udara HEPA, dan setiap negara memiliki standar yang berbeda. Pada tahun 1956, Komisi Militer AS mengembangkan USMIL-STD282, standar uji filter udara HEPA, dan metode DOP untuk pengujian efisiensi. Pada tahun 1965, standar Inggris BS3928 ditetapkan, dan metode nyala natrium untuk deteksi efisiensi digunakan. Pada tahun 1973, Asosiasi Ventilasi Eropa mengembangkan standar Eurovent 4/4, yang mengikuti metode deteksi nyala natrium. Kemudian, Masyarakat Amerika untuk Pengujian Lingkungan dan Ilmu Efisiensi Filter menyusun serangkaian standar serupa untuk metode pengujian yang direkomendasikan, semuanya menggunakan metode penghitungan kaliper DOP. Pada tahun 1999, Eropa menetapkan standar BSEN1822, yang menggunakan ukuran partikel paling transparan (MPPS) untuk mendeteksi efisiensi filtrasi [4]. Standar deteksi Tiongkok mengadopsi metode nyala natrium. Sistem deteksi kinerja filter udara HEPA yang digunakan dalam percobaan ini dikembangkan berdasarkan standar AS 52.2. Metode deteksi menggunakan metode penghitungan jangka, dan aerosol menggunakan partikel PAO.
1. 1 instrumen utama
Percobaan ini menggunakan dua penghitung partikel, yang sederhana, nyaman, cepat dan intuitif dibandingkan dengan peralatan pengujian konsentrasi partikel lainnya [5]. Keuntungan penghitung partikel di atas membuatnya secara bertahap menggantikan metode lain dan menjadi metode pengujian utama untuk konsentrasi partikel. Mereka dapat menghitung jumlah partikel dan distribusi ukuran partikel (yaitu, penghitungan hitungan), yang merupakan peralatan inti dari percobaan ini. Laju aliran pengambilan sampel adalah 28,6 LPM, dan pompa vakum tanpa karbonnya memiliki karakteristik kebisingan rendah dan kinerja yang stabil. Jika opsi dipasang, suhu dan kelembaban serta kecepatan angin dapat diukur dan filter dapat diuji.
Sistem deteksi menggunakan aerosol dengan partikel PAO sebagai debu yang akan disaring. Kami menggunakan generator aerosol (Aerosol generation) model TDA-5B yang diproduksi di Amerika Serikat. Kisaran kejadiannya adalah 500 – 65000 cfm (1 cfm = 28,6 LPM), dan konsentrasinya adalah 100 μg/L, 6500 cfm; 10 μg/L, 65000 cfm.
1. 2 ruang bersih
Untuk meningkatkan akurasi percobaan, laboratorium tingkat 10.000 dirancang dan didekorasi sesuai dengan Standar Federal AS 209C. Lantai pelapis digunakan, yang dicirikan oleh keunggulan teraso, ketahanan aus, penyegelan yang baik, fleksibilitas, dan konstruksi yang rumit. Bahannya adalah pernis epoksi dan dindingnya terbuat dari dinding ruang bersih yang dirakit. Ruangan tersebut dilengkapi dengan lampu pemurnian 220v, 2×40w 6 dan diatur sesuai dengan persyaratan penerangan dan peralatan lapangan. Ruang bersih memiliki 4 saluran keluar udara atas dan 4 port pengembalian udara. Ruang pancuran udara dirancang untuk kontrol sentuh biasa tunggal. Waktu pancuran udara adalah 0-100 detik, dan kecepatan angin dari setiap nosel volume udara sirkulasi yang dapat disesuaikan lebih besar dari atau sama dengan 20 ms. Karena luas ruang bersih <50m2 dan staf <5 orang, pintu keluar yang aman disediakan untuk ruang bersih. Filter HEPA yang dipilih adalah GB01×4, volume udara 1000m3/jam, dan efisiensi penyaringan lebih besar atau sama dengan 0,5μm dan 99,995%.
1. 3 sampel percobaan
Model filter serat kaca adalah: 610 (P) × 610 (T) × 150 (L) mm, tipe penyekat, 75 kerutan, ukuran 610 (P) × 610 (T) × 90 (L) mm, dengan 200 lipatan, ukuran filter PTFE 480 (P) × 480 (T) × 70 (L) mm, tanpa tipe penyekat, dengan 100 kerutan.
2 Prinsip Dasar
Prinsip dasar bangku uji adalah kipas ditiupkan ke udara. Karena HEPA/UEPA juga dilengkapi dengan filter udara HEPA, dapat dianggap bahwa udara telah menjadi udara bersih sebelum mencapai HEPA/UEPA yang diuji. Perangkat memancarkan partikel PAO ke dalam pipa untuk membentuk konsentrasi gas yang mengandung debu yang diinginkan dan menggunakan penghitung partikel laser untuk menentukan konsentrasi partikel. Gas yang mengandung debu kemudian mengalir melalui HEPA/UEPA yang diuji, dan konsentrasi partikel debu di udara yang disaring oleh HEPA/UEPA juga diukur menggunakan penghitung partikel laser, dan konsentrasi debu di udara sebelum dan sesudah filter dibandingkan, dengan demikian menentukan HEPA/UEPA. Kinerja filter. Selain itu, lubang pengambilan sampel masing-masing diatur sebelum dan sesudah filter, dan ketahanan setiap kecepatan angin diuji dengan menggunakan pengukur tekanan mikro kemiringan di sini.
3 perbandingan kinerja resistansi filter
Karakteristik resistansi HEPA merupakan salah satu karakteristik penting HEPA. Dengan alasan memenuhi efisiensi permintaan masyarakat, karakteristik resistansi terkait dengan biaya penggunaan, resistansinya kecil, konsumsi energinya kecil, dan biayanya dihemat. Oleh karena itu, kinerja resistansi filter menjadi perhatian. Salah satu indikator penting.
Berdasarkan data pengukuran eksperimen, diperoleh hubungan antara kecepatan angin rata-rata dari dua filter struktural yang berbeda yaitu serat kaca dan filter PTFE serta perbedaan tekanan filter.Hubungannya ditunjukkan pada Gambar 2:
Dari data eksperimen dapat dilihat bahwa ketika kecepatan angin meningkat, resistansi filter meningkat secara linear dari rendah ke tinggi, dan dua garis lurus dari dua filter serat kaca secara substansial bertepatan. Mudah untuk melihat bahwa ketika kecepatan angin filtrasi adalah 1 m/s, resistansi filter serat kaca sekitar empat kali lipat dari filter PTFE.
Mengetahui luas filter, hubungan antara kecepatan muka dan perbedaan tekanan filter dapat diturunkan:
Dari data eksperimen dapat dilihat bahwa ketika kecepatan angin meningkat, resistansi filter meningkat secara linear dari rendah ke tinggi, dan dua garis lurus dari dua filter serat kaca secara substansial bertepatan. Mudah untuk melihat bahwa ketika kecepatan angin filtrasi adalah 1 m/s, resistansi filter serat kaca sekitar empat kali lipat dari filter PTFE.
Mengetahui luas filter, hubungan antara kecepatan muka dan perbedaan tekanan filter dapat diturunkan:
Karena perbedaan kecepatan permukaan kedua jenis filter dan perbedaan tekanan filter dari kedua kertas saring, resistansi filter dengan spesifikasi 610×610×90mm pada kecepatan permukaan yang sama lebih tinggi daripada spesifikasi 610×. Resistansi filter 610 x 150mm.
Akan tetapi, jelas bahwa pada kecepatan permukaan yang sama, resistansi filter serat kaca lebih tinggi daripada resistansi PTFE. Hal ini menunjukkan bahwa PTFE lebih unggul daripada filter serat kaca dalam hal kinerja resistansi. Untuk lebih memahami karakteristik filter serat kaca dan resistansi PTFE, percobaan lebih lanjut dilakukan. Secara langsung mempelajari resistansi kedua kertas saring saat kecepatan angin filter berubah, hasil percobaan ditunjukkan di bawah ini:
Hal ini semakin menegaskan kesimpulan sebelumnya bahwa resistansi kertas saring serat kaca lebih tinggi dibandingkan dengan PTFE pada kecepatan angin yang sama [6].
4 perbandingan kinerja filter filter
Berdasarkan kondisi percobaan, efisiensi penyaringan filter untuk partikel dengan ukuran partikel 0,3 μm, 0,5 μm, dan 1,0 μm pada kecepatan angin yang berbeda dapat diukur, dan diperoleh bagan berikut:
Jelas, efisiensi penyaringan dari dua filter serat kaca untuk partikel 1,0 μm pada kecepatan angin yang berbeda adalah 100%, dan efisiensi penyaringan partikel 0,3 μm dan 0,5 μm menurun seiring dengan peningkatan kecepatan angin. Dapat dilihat bahwa efisiensi penyaringan filter untuk partikel besar lebih tinggi daripada partikel kecil, dan kinerja penyaringan filter 610×610×150 mm lebih unggul daripada filter dengan spesifikasi 610×610×90 mm.
Dengan menggunakan metode yang sama, diperoleh grafik yang menunjukkan hubungan antara efisiensi penyaringan filter PTFE 480×480×70 mm sebagai fungsi kecepatan angin:
Jika dibandingkan dengan Gambar 5 dan Gambar 6, efek penyaringan dari filter kaca partikel 0,3 μm, 0,5 μm lebih baik, terutama untuk efek kontras debu 0,3 μm. Efek penyaringan dari ketiga partikel pada partikel 1 μm adalah 100%.
Untuk membandingkan kinerja penyaringan filter serat kaca dan bahan filter PTFE secara lebih intuitif, pengujian kinerja filter dilakukan langsung pada dua kertas saring, dan diperoleh bagan berikut:
Grafik di atas diperoleh dengan mengukur efek penyaringan PTFE dan kertas saring serat kaca pada partikel 0,3 μm pada kecepatan angin yang berbeda [7-8]. Jelas bahwa efisiensi penyaringan kertas saring PTFE lebih rendah daripada kertas saring serat kaca.
Dengan mempertimbangkan sifat ketahanan dan sifat penyaringan dari bahan filter, mudah untuk melihat bahwa bahan filter PTFE lebih cocok untuk membuat filter kasar atau sub-HEPA, dan bahan filter serat kaca lebih cocok untuk membuat filter HEPA atau ultra-HEPA.
5 Kesimpulan
Prospek untuk aplikasi filter yang berbeda dieksplorasi dengan membandingkan sifat resistansi dan sifat filtrasi filter PTFE dengan filter serat kaca. Dari percobaan tersebut kita dapat menarik kesimpulan bahwa kecepatan angin merupakan faktor yang sangat penting yang memengaruhi efek filtrasi filter udara HEPA. Semakin tinggi kecepatan angin, semakin rendah efisiensi filtrasi, semakin jelas efeknya pada filter PTFE, dan secara keseluruhan filter PTFE memiliki efek filtrasi yang lebih rendah daripada filter fiberglass, tetapi resistansinya lebih rendah daripada filter serat kaca. Oleh karena itu, bahan filter PTFE lebih cocok untuk membuat filter efisiensi kasar atau sub-tinggi, dan bahan filter serat kaca lebih cocok untuk produksi. Filter yang efisien atau sangat efisien. Filter HEPA serat kaca dengan spesifikasi 610x610x150mm lebih rendah daripada filter HEPA serat kaca 610x610x90mm, dan kinerja filtrasi lebih baik daripada filter HEPA serat kaca 610x610x90mm. Saat ini, harga bahan filter PTFE murni lebih tinggi daripada serat kaca. Namun, dibandingkan dengan serat kaca, PTFE memiliki ketahanan suhu, ketahanan korosi, dan hidrolisis yang lebih baik daripada serat kaca. Oleh karena itu, berbagai faktor harus dipertimbangkan saat memproduksi filter. Kombinasikan kinerja teknis dan kinerja ekonomi.
Referensi:
[1]Liu Laihong, Wang Shihong. Pengembangan dan Aplikasi Filter Udara [J]•Penyaringan dan Pemisahan, 2000, 10(4): 8-10.
[2] Filter Udara CN Davis [M], diterjemahkan oleh Huang Riguang. Beijing: Atomic Energy Press, 1979.
[3] GB/T6165-1985 metode pengujian kinerja filter udara efisiensi tinggi transmitansi dan resistansi [M]. Biro Standar Nasional, 1985.
[4]Xing Songnian. Metode deteksi dan aplikasi praktis filter udara efisiensi tinggi[J]•Peralatan Pencegahan Epidemi Bioprotektif, 2005, 26(1): 29-31.
[5]Hochrainer. Pengembangan lebih lanjut dari penghitung partikel
sizerPCS-2000serat kaca [J]•Filter Jurnal AerosolScience, 2000,31(1): 771-772.
[6]E. Weingartner, P. Haller, H. Burtscher dll. Tekanan
DropAcrossFiberFilters[J]•Ilmu Aerosol, 1996, 27(1): 639-640.
[7]Michael JM dan Clyde Orr. Filtrasi-Prinsip dan Praktik[M].
New York:MarcelDekkerInc, 1987•
[8] Zhang Guoquan. Mekanika aerosol – dasar teoritis penghilangan dan pemurnian debu [M] • Beijing: China Environmental Science Press, 1987.
Waktu posting: 06-Jan-2019