072-颗粒物特性对异型纤维空气过滤器捕获率的影响研究.pdfVIP

颗粒物特性对异型纤维空气过滤器捕获率 的影响研究1 南京工业大学城市建设学院 金椿明，薛芳玲，陈丽萍 摘 要：通过数值模拟，探讨了空气过滤器中颗粒物运动特性。分析了截面积相等的正 三角形纤维、菱形纤维、正六边形纤维平行排列和交错排列，颗粒物密度以及颗粒物流量等 因素对空气过滤器内颗粒物捕获率的影响。结果表明：颗粒物在纤维间隙中运动的最大速度 取决于颗粒物进口速度，与颗粒物本身的性质无关。正三角形纤维捕获率最大，六边形纤维 捕获率次之，菱形纤维捕获率最小。交错排列三角形纤维颗粒物捕获率大于平行排列三角形 纤维捕获率。 关键词：异型纤维 纤维过滤 颗粒物 捕获率CFD Abstract: the movement characteristics of particulates in air filters are investigated by numerical simulation.The influence of the equivalent cross-sectional area of the triangle fibers,diamond fibers and hexagonal fibers arranged in parallel and interlaced,particulates diameter and particulates flow rate on the capture rate of particulate in air filter are analyzed. The results show that the maximum velocity of particulates movement in the fibers gap depends on the inlet velocity of particulates, and has nothing to do with the properties of the particulates themselves. The capture rate in triangle fibers is the largest, the capture rate in hexagonal fibers is the next, and the capture rate in diamond fibers is the smallest. The capture rate of particulates in interlaced triangle fibers is larger than that in parallel triangle fibers. Keywords: profiled fiber, filtration, particulate matter, capture rate,CFD 1、引言 随着生活水平的提高和生活方式的改变，人们在室内生活的时间越来越长，室内空气质 量的优劣直接影响到人们的工作和生活。低劣的空气质量会使人注意力分散，工作效率下降， 严重时还会使人产生头痛、恶心、疲劳、皮肤红肿等症状，统称为“病态建筑综合症”[1.2]。 改善空气质量是尚待解决的问题，其中颗粒物特别是微细颗粒物（PM2.5）仍将是城市大气 污染物防治的重点。因此空气过滤器应运而生。合理设计纤维形状和排列，可以达到提高过 滤器效率的目的，从而改善室内空气质量。深入的研究过滤器问题的最初尝试是在德国进行 的，德国人利用纤维垫开始气溶胶过滤机制的理论探讨。早期的纤维捕集研究大多针对圆形 截面纤维即圆柱纤维，Kuwabara[3]首次利用斯托克斯近似等理论分析方法研究了黏性流体中 随机分布和均匀分布的平行圆柱纤维所受曳力。Stechkina[4.5]等、Kirsch[6.7]等研究了层流 中单层及多层圆柱纤维的扩散捕集效率、平行排列多圆柱纤维的压降（即无量纲曳力）以及 系统穿透率等，首次提出使用贝克莱数等无量纲数描述扩散捕集效率的计算公式。总之，针 1 2017 年江苏省级重点大创项目资助 金椿明：男，1996 年10 月生，本科生163.com 陈丽萍：通信作者，clpjoy@ 1 对圆形截面纤维的研究技术手段已经日臻完善，已有的理论公式和结论也可以用于指导工程 实际。随着生产技术的提高，合成纤维可以制成不同的横截面形状，Lamb[8]等通过理论及实