過濾器阻力的探討--過濾器全阻力

對于一個過濾器來講，濾料已定，則H、α、df、φ都已一定，所以總結公式為：

即對于一定的微粒，在相當大的濾速范圍內濾料的阻力和濾速的一次方成正比，A是結構系數，反映纖維層的結構特征。下圖是中國建筑科學研究院空氣調節研究所對幾種纖維制造的濾紙做的阻力與濾速的關系的實驗結果。

粗效濾料阻力和濾速關系：

粗效濾料阻力和濾速關系：

亞高效濾料阻力和濾速關系：

這些圖中的“正面”和“背面”，一般是正面纖維較松較粗。粗效濾料本來纖維就粗，纖維間就很松，所以正面、背面差別也不大。中效略有差別，背面纖維較密，背面纖維較密,對氣流有一定干擾作用。這里的亞高效過濾器用的濾紙不是單一的丙綸纖維濾紙,而是由預過濾層、主過濾層和增強紗網三層組成。當增強網處于迎風或背風面時,防止濾料拉伸變形的作用顯然不同,所以表現在阻力上有些差異,對于無增強網的常規丙綸纖維濾紙,自然看不出這個差異了。從以上圖中可見：對于高效濾料,ν至少在0.m/s以下；對于亞高效濾料，ν約在0.5m/s以下；對于中效濾料，ν約在0.8m/s以下；對于粗效濾料，v約在1.2m/s以下。
這四種情況均有

超過以上速度界*，上述關系仍近似存在。
作為過濾器的全阻力，除了濾料阻力，還要附加一個過濾器結構阻力(其中進出口阻力只占很小比例)。有一種看法，認為結構阻力除和過濾器固有構造有關外,也受濾料性能影響，這可能和濾料透過性能會影響過濾器氣流通道中的氣流狀態從而影響到結構阻力有關。這一看法尚需更多實驗的佐證。實驗證明，結構阻力和氣流速度的關系已不是直線關系。這里可以指出非直線關系的主要原因：氣流通過過濾器框架，例如通過高效過濾器的分隔板等結構時，是以面風速µ為代表的，一般達到m/s的量級，比通過濾層時的濾速要大得多。而且氣流所遇到的構件的結構尺寸遠比纖維徑大得多，所以此時是在大的Re值(一般Re>1)條件下，慣性力不能忽略,氣流特性已不是層流了。這樣，阻力和速度將不成直線關系，而是和µⁿ成正比，因而過濾器結構阻力可寫成

式中，B是過濾器結構阻力系數。過濾器全阻力是

顯然，不同的過濾器有不同的A、B值。對于國產GB-01型高效過濾器的一個實例，實驗
得到n=1.37
若以濾速ν來統一表示，全阻力可寫成

對于國產高效過濾器，C約為3～10，m為1.1～1.36。

上圖是國產高效過濾器實驗所得的阻力曲線之一。
下面三個圖是另外三種高效過濾器產品的阻力曲線，可見對于高效過濾器，當ν≯3cm/s，即一般比額定風量大得不多時，m值略大于1，即阻力和通過風量的關系如近似看成直線關系，誤差也不大。
A型高效過濾器風量（濾速）-阻力曲線

C型高效過濾器風量（濾速）-阻力曲線

K型高效過濾器風量（濾速）-阻力曲線