Почему эффективность фильтра уменьшается с толщиной?

8

Я понимаю, что наиболее важными параметрами для фильтра являются в основном падение давления и толщина, которые влияют на эффективность. Однако почему толщина вызывает изменение эффективности?

Меня особенно интересует использование нановолокон в качестве фильтров, и почему уменьшенный диаметр увеличивает эффективность.

mechanical-engineering fluid-mechanics fluid-filtration

— User2341
источник

Когда вы говорите, что толщина является параметром, вы говорите о толщине волокна или общей толщине фильтра? Я в замешательстве, потому что вы говорите о диаметре волокна в конце вашего вопроса. Вы вместо этого говорите о размере открытия?

— Хаззей

Толщина всего фильтра, хотя меня также интересует диаметр волокна

— User2341

1

Более толстый фильтр уменьшит скорость потока . Это почти наверняка улучшит эффективность , то есть чистоту отфильтрованного вещества.

— SF.

7

Чем больше материала на пути потока, тем больше противодавление.

Думайте о более толстом фильтре как о двух фильтрах в серии. Например, если фильтр развивает 0,1 PSI через него, когда через него проходит воздушный поток 100 кубических футов в минуту, то два фильтра в одном и том же воздушном потоке 100 кубических футов должны вместе падать 0,2 PSI через них.

В зависимости от того, каковы ваши критерии эффективности, большее количество последовательных фильтров может снизить эффективность. Если первый фильтр блокирует все частицы, о которых вы заботитесь, то дополнительные фильтры только создают большее противодавление без какой-либо лучшей фильтрации. Например, рассмотрим два оконных экрана в одном и том же окне. Внешний уже блокирует всех комаров, поэтому внутренний не делает общий экран лучше. Это, однако, затрудняет просмотр через весь экран. Если вы считаете эффективность москитов, заблокированных на свет, то два экрана явно менее эффективны, чем один экран.

— Олин Латроп
источник

Похоже, что эффективность фильтра связана с расстоянием между проводами на экране, используя ваш метафора. Если это правда, почему свойства проводов на экране действительно имеют значение?

— User2341

2

Фильтры могут оцениваться по нескольким параметрам. «эффективность» - это широкий термин, который не дает лучшего понимания в этом приложении. Вот несколько лучших показателей для рассмотрения:

Максимальный расход (такой же, как падение давления или эффективность при учете потери мощности из-за падения давления. Пропорционально увеличивается с площадью поверхности фильтра.)
Максимальное давление (до разрыва)
Материал (химическая стойкость)
Хранение (сколько загрязнений может удерживать фильтр; как быстро увеличивается падение давления)
Максимальный диаметр частиц, которые могут протекать. (напр. 1 микрон, 10 микрон, 400 меш )
Другие используемые технологии / принципы (вихревое, смачивание маслом, фильтрация из диатомовой земли, самоочищение, гравитационное осаждение, очистка и т. Д.)

В фильтрующем картридже с намоткой из хлопка (или другого волокна) имеется дополнительная толщина, превышающая необходимую для сохранения максимального значения частиц в 1 микрон. Этот дополнительный носитель увеличивает хранение фильтра; давая ему открытую поверхность, даже если фильтр загрязнен. Если бы на наружной поверхности была одна мембрана размером 1 микрон, она бы быстро заткнулась даже при малейшем загрязнении. Таким образом, хотя более толстый фильтр может изначально иметь больший перепад давления для данного потока и площади поверхности, он прослужит намного дольше, чем тонкий фильтр, который быстро засоряется и имеет еще больший перепад давления.

Нановолокна привлекательны для фильтрации, потому что объемное отношение пустого пространства к волокнам намного больше для желаемого размера частиц. Большее количество пустого пространства снижает сопротивление потоку (перепад давления) и увеличивает емкость фильтра. Это может быть легче визуализировать в крайностях; Вы можете изготовить 400-микронный фильтр с обработанными стержнями диаметром 1 дюйм, расположенными рядом, но максимальный расход и объем хранения будут очень низкими по сравнению с той же площадью поверхности хлопчатобумажной ткани, состоящей из мелких волокон.

— ericnutsch
источник