بگ فیلتر

مقدمه

توسعه صنعتی وپیشرفت تکنولوژی دستاوردهای متنوعی را به زندگی انسان ارائه نموده است. در روند پیشرفت واجرائ برنامه های توسعه صنعتی پس ماندهایی به شکل ترکیباتی نا خواسته واغلب زیان آور به محیط رها میشوند به گونه ای که اثرات من فی بسیاری بر محیط زیست می گذارند. پدیده آلودگی هوا نیز یکی از ره آوردهای توسعه صنعتی است که با افزایش جمعیت و گسترش شهر نشینی و مصرف  بیشتر سوخت های فسیلی بر شدت آن هر روز افزوده می شود.

تجهیزات بگ فیلتر گروه مهندسین مکانیک کبیر برابر با آخرین استانداردهای کیفی مطابق با سفارش مشتری و در سایزها ، ظرفیت ها و اشکال مختلف طراحی و تولید می گردد.

آلودگی هوا

آلودگی هوا عبارت است از وجودهر نوع ماده گازی , بخار ,مایع ,جامد و یا ترکیبی از آنها  در هوا که بسته به منشاء تولید,ماهیت,غظت ومدت زمان حضور در آتمسفر بتواند مستقیم یا غیر مستقیم بر سلامتی وبهداشت انسان وحیوان یا گیاهان تاثیر نامطلوب گذاشته ویا اجسام وساختمانها ویادارائیها را تخریب نماید.

فیلتراسیون در صنعت

 فیلتراسیون در صنعت به معنی جدا سازی ذرات معلق در هوا وزدودن آلودگی از هوا می باشد . برقراري سيستمي است كه به وسيله آن ذرات آلاينده شامل گرد و غبار،‌بخارات، دود و گازهاي شيميايي از طريق تأمين هواي پاك و يا تخليه هواي آلوده از محيط كار خارج شده و از تماس كارگران با مواد خطرناك در مقدار بيش از حد مجاز جلوگيري نمايد.

اهداف كلی فیلتراسیون 

1. کاهش و كنترل آلوده كننده ها و رساندن آنها به سطحي پايين تر از حد انفجار و يا اشتعال (LEL)
2. كاهش آلاينده ها و رساندن آنها به ميزان استاندارد محیط زیست TLV

غبارگیرها

انواع مختلفی از غبار گیرها و فیلترها وجود دارد. ولی کلیه آ نها دارای یک ترکیب اصلی هستند که با طراحی آن ها متناسب است. غبار گیرها نه تنها بایستی طوری طراحی شوند که با کار آیی پیش بینی شده عمل کنند، بلکه بایستی دارای سیستم جمع آوری و تخلیه نهایی نیز باشند. بطور کیه گردوغبار متراکم شده در آن ها فشار اضافی به سیستم وارد نکند در حالتی که از فیلترهای پارچه ای استفاده می شود ، این مسئله به روش تمیز کردن فیلتر و خارج کردن گردوغبار از فیلترها، بستگی دارد و هنگام استفاده از غبار گیرهای تر، به سیستم تخلیه خودکار لجن و تهیه و ذخیره کردن آب بستگی دارد.

انتخاب روش مناسب غبارگیری 

انتخاب روش مناسب غبارگیری به پارامترهای مختلفی از جمله اندازه ذرات ,حجم گاز غبار آلود,درجه حرارت گازمیزان خورندگی گاز(اسیدی یا قلیایی),میزان رطوبت گازمیزان چسبندگی مواد,راندمان دستگاه وهزینه سرمایه گذاری اولیه وهزینه تعمیرات ونگهداری دستگاه بستگی دارد.

روشهای غبار گیری در صنعت 

الف ) سیکلون های غبار گیر .............................Cyclone               

ب ) فیلترهای کیسه ای .................................Bag Filter

ج) الکترو فیلتر..............................Static Precipitator

د) فیلترهای هیبرید............................... Hybbrid Filter

 الف) سیکلون های غبارگیر Cyclone

جمع آورنده های سیکلونی دستگاههایی برای پاکسازی گازها از ذرات معلق هستند با به کار گیری نیروی سانتریفوژی توسط به چرخش در آوردن جریان گاز ، ذرات معلق ( اعم از جامد یا مایع ) از جریان گاز جدا می شود . این جداکننده ها میتوانند یک دستگاه حجیم و بزرگ یا تعدادی محفظه های لوله ای شکل کوچک باشند که به صورت سری یا موازی قرار می گیرند . وقتی واحد های جدا کننده به صورت سری قرار میگیرند بازدهی حذف ذرات افزایش می یابد و اگر به صورت موازی قرار گیرند حجم گاز عبوری بیشتر خواهد شد . در این نوع دستگاههای کنترل ، نیروی سانتریفوژ مربوط به سرعت چرخش زیاد ذرات را به دیواره خارجی سیکلون پرتاب نموده و ذرات از دیوار به سمت مخروط پایین هدایت شده و وارد قیف انتهایی میگردند سیکلونها برای حذف ذرات 10 میکرومتری یا بالاتر بکار میروند و در مجموع سیکلونها به ندرت بازدهی بیش از 90 درصد دارند مگر اینکه اندازه ذرات بیش از 25 میکرومتر یا بیشتر باشند . البته سیکلونهایی با بازدهی بالا برای گرفتن ذرات تا 5 میکرومتر هم وجود دارد .

ب) غبارگیر فیلتر کیسه ای

بگ فیلتر چیست ؟ 

 غبارگیر فیلتر کیسه ای با چند روش می تواند انجام شود؟

روش های مختلفی به منظور فیلتراسیون فیلتر کیسه ای وجود دارد که هر کدام از آن ها عملکرد ویژه و منحصر به فردی را از خود نشان می دهند. به طور معمول سه روش مختلف برای عملیات فیلتراسیون مورد استفاده قرار می گیرد. این سه روش به صورت زیر می باشند :

1. بگ هاوس لرزاننده مکانیکی (Mechanical Shaking)
2. بگ فیلتر هوای معکوس (Reverse Air)
3. بگ فیلتر پالس جت (Pulse Jet)

 1. بگ هاوس لرزاننده مکانیکی (Mechanical Shaking)

یکی از روش هایی که می توان از آن به عنوان فیلتراسیون استفاده نمود، لرزاننده مکانیکی است. برای این روش نسبتا فضای زیادی نیاز است. عموما فیلترهای کیسه ای به صورت استوانه ای طراحی و تولید می شوند. برای به انجام رساندن این عملیات در ابتدا فیلترهای کیسه ای به یک صفحه ای که از ویژگی متحرک بودن بهره مند است، متصل می شود. متحرک بودن این صفحه به دلیل وجود یک موتور قوی در آن است. هنگامی که فیلترها به یک صفحه متحرک اتصال پیدا می کنند، به طور مداوم تکان می خورند. با این تکان ها و لرزش های مداوم باعث می شوند که تمامی گرد و غبار موجود در کیسه ها از آن ها خروج پیدا کنند.نکته ای که در مورد این روش وجود دارد این است که نسبت هواگذر پارچه ای که در این کیسه فیلتر بگ فیلتر قرار دارد، از میزان بسیار پایینی برخوردار است. به منظور جبران نمودن این کمبود نیاز است که فیلترهای کیسه ای بیشتری تهیه شود. به همین دلیل است که فضای بیشتری باید برای فیلتراسیون به استفاده از روش لرزاننده مکانیکی در نظر گرفته شود.

2. بگ فیلتر هوای معکوس (Reverse Air)

روش هوای معکوس دارای عملکرد متفاوت با روش قبلی یعنی لرزاننده مکانیکی است و تنها وجه تمایزی که می توان بین آن دو پیدا کرد این است که هر دو نیازمند فضای زیادی برای تکمیل فرآیند خود هستند. در بگ فیلتر های هوای معکوس یک صفحه فلزی نیاز است که تا انتهای فیلترهای کیسه ای به راحتی بتوانند به صفحه ذکرشده اتصال پیدا کنند. یکی دیگر از بخش های این کیسه ها باید به بگ فیلتر متصل شود. نوع اتصال به گونه ای است که فیلترهای کیسه ای به صورت معلق به عملکرد خود ادامه می دهند.کیسه فیلتر بگ فیلتر در هوای معکوس از قسمت های متفاوتی تشکیل شده است. این قسمت های مجزا به منظور بهره مندی از چندین عملکرد پیوسته می باشد. این عملکردها به خوبی نقش خود را در فرآیند فیلتراسیون نشان می دهند.

3. بگ فیلتر جت پالس  Pulse Jet Bag Filter

آلودگی هوا یکی از موضوعات قابل تامل این روزها می باشد که مستلزم توجه زیادی است. زیرا گسترش آن خطرات غیر قابل بازگشتی را نه تنها بر روی افراد بلکه بر روی محیط زیست دارد. از این رو تمهیداتی برای کاهش آن شده است. یکی از کارهایی که در راستای کاهش آلودگی می توان انجام داد ، استفاده از بگ فیلتر است که این روزها محبوبیت بالایی را در صنعت های مختلف کسب کرده است . یکی دیگر از تجهیزاتی که به‌صورت گسترده جهت غبارزدائی هوا در صنایع سیمان استفاده می‌شود، بگ‌ فیلترها می‌باشند. این نوع از فیلترها دارای بازدهی غبارگیی بالا می‌باشند که با توجه به نوع غبار تا میزان ۹۹.۹% بازدهی دارند. عاملی که کاربرد آن را محدود می‌کند. دمای گاز ورودی به آن می‌باشد. با پیشرفت‌های جدید در تهیه الیاف کیسه‌های آن دامنه استفاده از آنها وسیع‌تر شده است. بگ فیلتر عملکردهای مختلفی را از خود در راستای کنترل آلودگی نشان می دهد. همچنین انتقال ذرات آلاینده را با راندمان و بازده بالا انجام می دهد . با استفاده از مصنوعات نساجی جدید کیسه‌ها تحمل دمای بالاتر از ۲۰۰ درجه سانی‌گراد را دارند .

بگ فیلتر جت پالس از دیگر روش هایی می باشد که برای فیلتراسیون در کیسه فیلتر بگ فیلتر به کار می رود. عملکرد این روش بدین صورت است که در ابتدا به چندین فیلتر کیسه ای نیاز است. سپس هر کدام از آن ها به صورت جداگانه و مجزا به قفس هایی که از جنس فلز هستند، متصل می شوند. غبار گیر کیسه ای و یا همان کیسه فیلتر بگ فیلتر دارای یک محفظه ای در قسمت پایینی و انتهایی خود می باشد. با استفاده از روش پالس جت، هوای آلوده و ذرات آلاینده از این محفظه به داخل ورود پیدا می کنند و سپس این غبارها در فیلترهای کیسه ای توسط قسمت سطحی آن به دام می افتند. سپس هوایی که تصفیه می شود، از محفظه ای که در بالای بگ فیلترها تعبیه شده اند، خارج می گردند. از نکات مهمی که در این روش فیلتراسیون وجود دارد این است که هوای مملو از گرد و غبار  باید از فیلترهای کیسه ای تمیز گردند. به همین منظور می توان از پالس جت هوای فشرده نهایت بهره را برد. عوامل زیر در کاربرد بگ فیلترها نقش اساسی بازی می‌کند :

• جنس کیسه‌های مورد استفاده
• منطقه غبار زدائی
• ساختار و شکل کیسه‌ها
• نوع سیستم غبارتکانی از کیسه‌ها

سیکلون های غبارگیر چیست و چه کاربردی دارد ؟

مورد آخر ما را به سمت سیستم‌های غبارگیر مبتنی بر پالس هدایت می‌کند. در این نوع از بگ فیلترها با تزریق پالسی از هوای فشرده در مدت زمان کوتاهی (تقریباً ۱-۰ ثانیه) غبارتکانی کیسه‌ها انجام می‌گیرد. این نوع از فیلترها به صورت گسترده در قسمت‌های مختلف صنایع سیمان مورد استفاده قرار می‌گیرد.

بگ فیلتر از چه اجزایی تشکیل شده است؟

بگ فیلتر تشکیل شده از اجزای مختلفی است که هر کدام از آن ها نقش متفاوتی را ایفا می کنند تا این بگ فیلتر به راندمان بالای خود دست یابد . اجزای بگ فیلتر به شرح زیر می باشد :

• بدنه : محفظه‌ای به شکل مکعب مستطیل و یا استوانه‌ای در کنار آن قیف و پایه‌های فلزی هستند.
• سبد فلزی فیلتر : برای نگهداری کیسه‌ها از این قطعات استفاده می‌شود.
• کیسه‌ فیلتر: برای تصفیه هوا و جدا کردن غبار از کیسه‌هایی به جنس پلی پروپیلن، پلی استر، پن، فایبر گلاس و غیره استفاده می‌شود.
• ونتوری : برای بالا بردن تاثیر جت پالس از آن بهره می‌برند.
• کمپرسور : برای فراهم کردن هوای فشرده جهت استفاده از آن در داخل کیسه‌ها و پاک‌سازی آلاینده‌ها
• مخزن هوای فشرده : برای نگهداری هوای فشرده که شیر برقی ها روی آن نصب می شوند .
• شیر برقی : برای باز و بسته شدن اتوماتیک هوای فشرده بهره برده می‌شود.
• فن مکنده : برای هدایت کردن هوا و غبار به داخل سیستم از آن استفاده می‌شود.
• روتاری ولو (شیر دوار) یا ایر لاک : به جهت خروج غبار از قیف فیلتر بگ و پیشگیری از ورود هوا به قیف

وظیفه بخش ورودی، کاهش سرعت گاز است و به ذرات درشت مجال سقوط آزاد به هاپرهای زیر فیلتر را می‌دهد و باعث توزیع یکنواخت گاز حامل ذرات ریز غبار بین کیسه‌ها می‌شود. توزیع گاز باعث می‌شود که جریان گاز روی کیسه‌ها، سایش بیش از حد ایجاد نکند. گاز حامل غبار به طرف کیسه‌ها رفته و از آنجا وارد محفظه هوای تمیزکننده می‌شود و سپس توسط فن مکنده به دودکش ارسال می‌شود. در همان زمان که عمل فوق به‌طور مستمر انجام می‌شود، هوای پالس از طریق شیرهای جت پالس ( شیر برقی ) و نازل‌ها توسط تابلوی برنامه‌ریزی‌شده الکترونیکی به‌طور دوره‌ای به داخل کیسه‌ها به‌طور لحظه‌ای دمیده می‌شود و باعث جدا شدن کیک غبار از سطح خارجی کیسه‌ها می‌گردد. مواد جداشده وارد هاپرها شده و از آنجا توسط سیستم‌های انتقال(روتاری ولو Rotary Valve ) به بیرون بگ فیلتر هدایت می‌شود. پالس هوای فشرده که باعث تمیز شدن کیسه‌ فیلترها می‌شود در مقایسه با چکش‌های ضربه‌زن الکترودهای مثبت و منفی در الکتروفیلترها، با توجه به حجم تجهیزات مربوطه از قبیل موتور گیریکس‌ها، آویزگاه‌ها، سندان‌های مثبت و منفی، استهلاکی نداشته و به تعمیرات و تنظیمات مکانیکی طاقت‌فرسا نیازی ندارد. در استفاده از بگ فیلترها در غبارگیری گازهای حاصل از احتراق و پخت کلینکر مسئله مهمی که بایستی مدنظر قرار گیرد میزان مقاومت کیسه‌های فیلتر در برابر گازهای با درجه حررات بالا می‌باشد. با تغییرات تکنولوژی تولید کلینکر استفاده از بگ فیلترها دستخوش تغییر قرار گرفته‌اند، که آخرین آنها پائین آوردن دمای گازهای خروجی به دمای کمتر از 100 درجه سانتیگراد می‌باشد. استفاده از بگ فیلترها باعث غبارزدائی گازها تا ۱۰ میلی‌گرم بر مترمکعب می‌شود.

کاربری مناسب و بازدهی بالای بگ فیلترها به انتخاب درست فیلتر و رعایت اصول طراحی بگ فیلتر ، نصب صحیح تجهیزات و استفاده از آن بستگی دارد.

مهمترین مزایای استفاده از بگ فیلترهای جت پالس چیست ؟

1. بازده کاربری بالا
2. هزینه‌های کاربری پائین
3. مقاومت در برابر گازهای قابل اشتعال، ذرات غبار قابل انفجار و ..
4. کاربری آسان
5. دوام و ماندگاری زیاد کیسه‌ها

معایب بگ فیلترهای جت پالس چیست ؟ 

1. مقاومت بالا در برابر جریان گاز (۲۰۰۰ تا ۳۰۰۰ پاسکال).
2. بازدهی کم در مقابل گازهای مرطوب
3. محدودیت درجه حرارت گازهای ورودی به‌ دلیل جنس کیسه‌ فیلتر ها

عملکرد ضعیف فیلترها معمولاً ناشی از چه عواملی می‌باشد ؟

1. نصب نادرست تجهیزات (پیکربندی غلط سیستم مکش، اشکال در سیستم غبارتکانی از کیسه‌ها، نصب نادرست کیسه‌ها و ...)
2. انتخاب نادرست فیلتر (پائین بودن ظرفیت فیلتر نسبت به ناحیه غبارگیری).
3. استفاده از کیسه‌های با جنس نامناسب
4. رطوبت بالای گاز ورودی

چه زمانی عملکرد فیلترهای کیسه‌ای ضعیف می‌شود؟

• در صورت نصب نادرست تجهیزات اعم از: پیکربندی اشتباه سیستم مکش، وجود ایراد در سیستم غبار زدایی از کیسه و نصب ناصحیح کیسه‌ها.
• در خرید و انتخاب فیلترها توجه کافی صورت نگرفته: ظرفیت فیلتر به نسبت محیط مورد نظر پایین‌تر است.
• جنس کیسه‌ها مناسب نبوده و از کیفیت لازم برخوردار نیست.
• اگر رطوبت گاز ورودی به فیلترهای کیسه‌ای بالا باشد به آن‌ آسیب زده و باعث پارگی آن می‌شود.

بگ فیلتر دارای چه عملکردی است؟

بگ فیلتر دارای غبارگیرهای کیسه ای هستند. به صورتی که علمکرد اصلی این کیسه ها با استفاده از غبارگیرها است. فیلترهای کیسه ای از یک قسمت سطحی تشکیل شده است که این سطح حاوی تعدادی مخروط های کوچک می باشد.  این مخروط ها نیز یک عملکرد ویژه را در بگ فیلترها ایفا می کنند. حال عملکرد بگ فیلتر بدین صورت است که در ابتدا هوایی که حاوی ذرات آلاینده متعددی هستند راه خود را به این کیسه های فیلتری باز می کنند. سپس به مسیر خود با وارد شدن به سطح کیسه فیلتر ادامه می دهد. سپس مخروط های کوچک با عملکردی که از خود نشان می دهند اجازه ادامه مسیر و خروج را به ذرات آلاینده نمی دهد. با این عملکرد ذرات موجود که در داخل کیسه ها گیر افتاده اند نمی توانند راه خروجی داشته باشند در نتیجه بر سطح این کیسه ها لایه ای از ذرات قرار می گیرند. به همین ترتیب به علت عدم وجود فضا، هوا نمی تواند به داخل فیلتر کیسه ای عبور کند. با وجود این شرایط سیستم تمیزکننده وارد عمل می شود. این سیستم به دو صورت آنلاین و آفلاین می تواند اثربخشی خود را اعمال کند. با درگیر شدن سیستم تمیز کننده به ادامه عملیات، برای فرآیند فیلتراسیون، این ابزار را آماده می کند.

بگ فیلتر دارای از چه مکانیزم هایی تشکیل شده است؟

بگ فیلتر به منظور جمع آوری ذرات درون خود، از مکانیزم های مختلفی تشکیل شده است. مکانیزم های موجود در غبارگیرهای کیسه ای به صورت زیر هستند:

• اینرسی ذرات
• خاصیت انتشار ذرات
• حرکت براونی ذرات
• خاصیت الکترواستاتیکی ذرات

با استفاده از چهار مکانیزم فوق فرآیند فیلتراسیون به خوبی و با بازده و راندمان بالا اتفاق خواهد افتاد.

بگ فیلتر در چه صنایعی کاربرد دارد؟

کیسه فیلتر بگ فیلتر که با نام هایی همچون غبارگیر کیسه ای و غبارگیر خشک نیز شناخته شده است، در صنعت های مختلفی کاربرد ویژه ای را دارد. مواردی همچون کارخانجات سیمان سازی، کوره های ذوب فلزات، ذوب آهن، ریخته گری و صنایعی همچون غذایی و دارویی از مواردی است که می تواند عملکرد منحصر به فرد بگ فیلتر را در آن ها مشاهده نمود. موارد ذکرشده تنها بخشی از کاربردهای غبارگیر کیسه ای هستند و گستردگی بیشتری را به خود اختصاص داده است. کیسه فیلتر بگ فیلتر بهترین کارکرد خود را در صنایع ذکرشده نشان می دهد و با راندمان بالا به فرآیندهای خود ادامه می دهد تا بازده کاری بتواند درصد بالایی را به خود اختصاص بدهد.

در چه زمانی باید شروع به تعویض کیسه فیلتر بگ فیلتر کرد؟

کیسه فیلتر بگ فیلتر همانند دیگر موارد مشابه خود نیازمند تعویض کردن می باشند. نکته ای بسیار حائز اهمیت است زمان مناسب برای تعویض آن می باشد. زیرا اگر فیلتر کیسه ای بگ فیلتر در زمان سریع تر از خود تعویض شود، مشکلات هزینه ای را به ارمغان خواهد داشت. زیرا اگر هنوز ظرفیتی در این کیسه ها وجود داشته باشد، با عوض کردن زود به هنگام آن جز هزینه های غیرضروری چیزی برای شما به وجود نخواهد آمد. همچنین اگر کیسه فیلتر بگ فیلتر در زمانی دیرتر از موعود خود تعویض شوند، با مشکلات بسیار شدید و جدی تر روبه رو خواهد شد. این خطرات علاوه بر تاثیرگذاری بر روی سلامتی با افزایش هزینه ها رو به رو خواهد بود.اگر یک بگ فیلتر به موقع تعویض نشود، باعث انتشار آلاینده های خطرناکی در هوا خواهد شد که بر روی سلامتی افرادی که با آن در تماس هستند، تاثیر خواهند گذاشت. همچنین با مرور زمان تمامی منافذ فیلترهای کیسه ای مسدود خواهند شد. با گرفتگی هزینه ها مشکلات هزینه ای بالایی به وجود می آید. همچنین فشارهایی نامحدودی بر روی اجزایی همچون فن و موتور الکتریکی اعمال خواهد شد که نتیجه آن افزایش دما است.

محاسبات طراحی فن سانتریفیوژ چگونه است ؟

کیسه فیلتر بگ فیلتر چه انواعی دارد؟

کیسه فیلتر بگ فیلتر به علت کاربردهای فراوانی که دارند، دارای انواع مختلفی می باشند که به صورت زیر هستند :

• فیلتر پلی استر 
• فیلتر پلی پروپیلن 
• فیلتر نومکس 
• فیلتر پلی آمید 
•  فیلتر آکریلیک
• فیلتر تفلونی
• فیلتر فایبر گلس
• فیلتر نایلونی

هر کدام از فیلترهای کیسه ای که در بالا ذکر گردیده است، داری ویژگی های به خصوصی هستند که در قسمت محصولات کیسه فیلتر بگ فیلتر به صورت مختصر به هر کدام از آن ها پرداخت شده است .

 ج) الکترو فیلتر Electero Static Precipitator 

فیلتر الکتریکی از مجموعه‌ای از صفحات جمع کننده و الکترودهای تخلیه تشکیل یافته است که به‌ صورت ردیف‌های یک در میان و با فاصله مشخص 200 میلیمتر از بالا آویزان شده‌اند. الکترودهای تخلیه به ولتاژ یکسو شده (DC) بالا نزدیکی فشار قوی با پلاریته منفی و صفحات جمع کننده به‌بار مثبت (عملاً به زمین) وصل می‌شوند. در ولتاژهای DC بالا در نزدیکی الکترودهای منفی تخلیه کرونا (corona) اتفاق می‌افتد. گاز به همراه ذرات غبار به‌طور افقی از بین صفحات جمع کننده و الکترودهای تخلیه عبور می‌کند. مولکول‌های گاز یونیزه شده (با بار منفی) طی حرکت به سمت صفحات جمع کننده ذرات در حال عبور را باردار می‌کند میدان الکتریکی ذرات به سمت صفحات جمع کننده می‌کشاند (و روی این صفحات می‌نشاند) با ارتعاش ناشی از ضربت چکش مواد از روی صفحات جدا و وارد قیف شده و به‌وسیله نقاله زیر قیف از فیلتر خارج می‌شود. در داخل الکتروفیلتر سطح مقطع عبور جریان گاز نسبتاً زیاد و در نتیجه سرعت عبور گاز کم می‌باشد و به این جهت افت فشار دو سر یک فیلتر کم ( حدود mbar ۲.۵ ) می‌باشد که این مورد یکی از نکات مثبت فیلترهای الکتریکی است.

پارامترهای مهم فرآیندی که بر راندمان الکتروفیلترها اثر دارند عبارتند از: دبی حجمی گاز، دما و رطوبت.

دبی حجمی گاز(Q : M^۳/H) و سرعت گاز (V : M/S) با توجه به‌طول فیلدهای الکتریکی، زمان ماندگاری ذرات در فیلتر و در نتیجه میزان جذب آنها را تعیین می‌کند. دما و رطوبت اثر قابل توجهی بر مقاومت الکتریک ذرات دارند و در نتیجه از مهمترین عوامل مؤثر بر راندمان الکتروفیلتر می‌باشند. در واقع تأثیر دبی حجمی گاز، دما و رطوبت با راندمان الکتروفیلتر و در نتیجه غبار خروجی (emission) نقطه ضعف اساسی فیلترهای الکتریکی را به‌وجود آورده است. کنترل دما و رطوبت (کاهش دما و افزایش رطوبت) در صنعت سیمان توسط برج خنک‌کن انجام می‌شود و به همین جهت عمل‌کرد الکتروفیلتر تحت تأثیر برج خنک‌کن می‌باشد .

د) فیلتر هیبرید Hybridfilter

دریک فیلتر هیبرید از دو روش غبارگیری استفاده می‌شود :

1. جذب غبار با استفاده از نیروی الکترو استاتیکی در فیلد الکتریکی
2. جداسازی غبار با استفاده از پارچه فیلتر در قسمت کیسه‌ای فیلتر هیبرید با بهره‌گیری از مزایای دو روش غبارگیری، در واقع یک سینرژی بین دو عمل‌کرد فوق به‌وجود می‌آورد که نتایج بسیار ارزشمندی دارد که در ذیل توضیح داده می‌شود :

فیلتر هیبرید از یک بخش الکتریکی و یک بخش کیسه‌ای جدا و پشت سر هم که هر دو در یک محفظه قرار دارند، تشکیل یافته است. بخش الکتریکی مشابه یک فیلد الکتریکی الکترفیلتر است بخش کیسه از مجموعه‌ای از کیسه‌ها تشکیل شده است که تقریباً مشابه یک فیلتر کیسه‌ای می‌باشد. جریان گاز ابتدا وارد قسمت الکتریکی می‌شود و تحت تأثیر میدان الکترواستاتیکی حدود ۹۰ تا ۹۵ درصد غبار جذب صفحات می‌شود. ذرات غبار باقی‌مانده که بخش کیسه‌ای وارد شده و روی سطح کیسه می‌نشینند. این ذرات باردار روی کیسه‌ها یک لایه غبار با فضای متخلخل به‌وجود می‌آورند که عبور گاز از بین لایه غبار را تسهیل می‌نماید. این امر باعث می‌شود علی‌رغم بزرگتر بودن سرعت عبور گاز از پارچه در فیلترهای هیبرید نسبت به فیلتر کیسه‌ای افت فشار ایجاد شده بسیار کمتر از فیلتر کیسه‌ای باشد که نتیجه آن امکان استفاده از سطح پارچه کمتر برای یک حجم مشخص گاز (یعنی A/C) بالاتر می‌باشد. مقدار A/C می‌تواند ۲۰ تا ۳۰ درصد بالاتر از فیلتر کیسه‌ای باشد و به‌همین نسبت سطح کیسه، تعداد cageها و شیرها کاهش می‌یابد.

نکته بسیار با اهمیت دیگر در فیلترهای هیبرید این است که با توجه به جذب بخش عمده غبار در قسمت الکتریکی بار غبار بسیار کمتری به بخش کیسه‌ای وارد خواهد شد که این امر باعث کاهش تعداد دفعات ارسال پالس‌های تمیز کننده که نتیجه آن افزایش عمر کیسه‌ها، افزایش عمر Pilot valve , Diaphragm و همچنین کاهش مصرف هوای فشرده می‌باشد.

معیارهای انتخاب نوع غبارگیر برای گازهای خروجی از کوره - مواردخام

معیارهای انتخاب به دو گروه معیارهای اقتصادی و زیست محیطی قابل تقسیم می‌باشند.

معیارهای زیست محیطی عبارتند از:

1. غلظت غبار خروجی در شرایط نرمال بهره‌ برداری
2. غلظت غبار خروجی در شرایط غیر نرمال بهره‌ برداری

انتخاب و طراحی تجهیزات غبارگیر بر مبنای مشخصات فرآیندی، حجم گاز، رطوبت مشخصه‌های غبار داده شده انجام می‌گیرد.

امروزه با استفاده از الکتروفیلتر در شرایط نرمال بهره‌برداری کاهش غبار خروجی به 50mg/m^۳ به آسانی انجام می‌شود و نیز دستیابی به 20 یا 30mg/m^۳ با طراحی مناسب و افزایش سطح صفحات مسیر ولی رساندن غبار خروجی به 10mg/m^۳ باعث افزایش بیش از اندازه سطح فیلتر اسیون و ابعاد فیلتر گردیده و به ندرت انجام می‌شود . در فیلتر‌های بگ‌هاووس و هیبرید دستیابی به خروجی کمتر از 20mg/m^۳ به پائین نه تنها به آسانی مسیر می‌باشد بلکه در واقع خروجی بالاتر از مقدار فوق‌ اصولاً موضوعیت ندارد (مگر اینکه در طراحی، انتخاب پارچه و یا اجراء اشکالی وجود داشته باشد). غبار خروجی از فیلتر بگ‌هاووس معمولاً برای 20 و یا 10mg/m^۳ گارانتی می‌شود این عدد برای فیلتر هیبرید 10mg/m^۳ می‌باشد. قابل ذگر است که در عمل نیز در تمام فیلترهای هیبرید که توسط شرکت ELEX ارائه شده است غبار خروجی کمتر از5mg/m3 بوده است. در فیلتر هیبرید فارس این عدد در ابتدای راه‌اندازی 2mg/m^۳ و براساس آخرین اندازه‌گیری انجام شده غبار خروجی 1mg/m^۳ بوده است. ذکر این نکته ضروریست که تحقیقات در چندین سال گذشته نشان داده است اثرات منفی نشستن ذرات ریز (کوچکتر از ۲.۵ میکرون) روی شش‌ها بسیار بیشتر از ذرات درشت می‌باشد و به همین جهت در کشورهای توسعه یافته علاوه بر محدودیت‌ کاهش غبار خروجی از دودکش‌ها به 20  یا 10mg/nm^۳ محدودیت دیگری تحت عنوان ۲.۵ PM اضافه شده است بدین معنی که غلظت ذرات غبار کوچکتر از ۲.۵ میکرون نیز باید از میزان مشخصی کمتر باشد.

قابل ذکر است که در فیلترهای الکترواستاتیکی راندمان غبارگیری برای ذرات ۰.۱۵ تا ۱.۵ میکرون بسیار کم و بریا ذرات بزرگتر و کوچکتر از محدوده فوق بالا می‌باشد. در فیلترهای بگ هاووس که از پارچه فایبر گلاس با پوشش PTFE استفاده می‌شود راندمان غبارگیری تا محدوده ۰.۵ میکرون بالا و برای ذرات ریزتر راندمان پائین می‌آید. در فیلترهای هیبرید که از هر دو تکنولوژی استفاده می‌شود نه تنها راندمان غبارگیری آن بالاتر از هر کدام از دو روش دیگر غبارگیری است بلکه مقدار ۲.۵ PM آن نیز کمتر می‌باشد. مزیت ذکر شده فوق برای فیلتر هیبرید یکی از دلایل تحقیقات متعددی است که مراکز تحقیقاتی و شرکت‌های مختلف در اروپا و آمریکا برای ترکیب کردن تکنولوژی فیلترهای الکتریکی و کیسه‌ای در حال اجراء دارند. در قسمت قبل توضیح داده شد که راندمان الکتروفیلتر بستگی زیادی به شرایط فرآیندی خصوصاً سه پارامتر دبی حجمی، دما و رطوبت دارد که این مورد بزرگترین ضعف الکتروفیلتر می‌باشد. در واقع در شرایط گذرای گرم کردن، راه‌اندازی یا متوقف شدن کوره، وارد مدار شدن و از مدار خارج شدن آسیاب مواد خام و در هر شرایط دیگری که میزان پاشش آب در برج خنک کن متناسب با انرژی گرمائی گاز ورودی نباشد، نامناسب بودن میزان دما و رطوبت و همچنین اختلاف دما و رطوبت (و در نتیجه مقاومت الکتریکی) مواد نشسته روی صفحات با دما و رطوبت گاز در حال عبور باعث عمل‌کرد نامطلوب الکترو فیلتر می‌گردد.

ضعف دیگر الکتروفیلتر وابستگی غبار خروجی آن به جریان برق می‌باشد که با هر گونه قطع برق الکتروفیلتر چه به جهت قطع برق شهر و چه با دریافت فرمان بالا بودن گاز CO برای جلوگیری از وقوع انفجار، کل غبار موجود در جریان گاز به جزء ذرات درشت که در اثر نشست طبیعی در فیلتر ته‌نشین می‌شوند، بقیه ذرات از سیستم خارج و با به‌وجود آوردن هاله‌ای از غبار از شرایط بسیار نامناسبی را به‌وجود می‌آورند که برای مردم و محیط زیست هیچ‌گونه قابل قبول نبوده است که این مورد بری کارخانه‌جاتی که در نزدیک مراکز سکونت و یا تردد زیاد مردم باشند مشکل بزرگ و تعیین کننده‌ای می‌باشد. در فیلتر هیبرید و بگ فیلتر چون جریان گاز برای خروج از سیستم باید از پارچه فیلتر عبور کند مشکل غبار در شرایط قطع برق وجود ندارد. در فیلتر هیبرید در صورت بالا رفتن گاز CO بخش الکتریکی قطع خواهد شد ولی وجود بخش کیسه‌ای مانع عبور غبار خواهد شد که البته به جهت بالا رفتن میزان غبار ورودی به بخش کیسه‌ای، سیستم کنترل هوای فشرده تمیز کردن کیسه‌ها با افزایش دفعات پالس تمیز کنده شرایط گذرای فوق را بدون ایجاد هرگونه مشکلی کنترل می‌نماید.

فیلتراسیون چیست و چه کاربردی دارد ؟

بگ فیلتر چیست و چه کاربردی دارد ؟

مقدمه

فیلترهای هوا که بخشی از وسایل زندگی افراد را تشکیل میدهند در هود آشپزخانه، ماشین ها، جاروبرقی و ماسکها مورد استفاده قرار می گیرند. فیلتراسیون یکی از مکانیسم های رایج پالایش هوا و نمونه برداری از آلاینده های هوا می باشد. فیبرها و یا دیگر مواد به دام اندازه ذرات می توانند به شکل های متفاوت و با راندمان های مختلف برای جمع آوری ذرات ساخته شوند. در برخی از حالت های خاص مانند اتاق های عمل و با صنایع الکترونیک استفاده از فیلترهای با راندمان بالا در جمع آوری ذرات (فیلترهای هپا) ضروری می باشد.فیلتراسیون فرایندی بسیار پیچیده است که در برگیرنده تمام اصول مکانیکی ذرات، کنتیک گاز و دیگر خصوصیات آن مانند خاصیت الکتروستاتیک می باشد.

فیلترها

فیلترهای مورد استفاده در تصفیه هوا را به طور عمومی در سه گروه اصلی قرار می دهند که عبارتند از: فیلترهای گرانولی و فیبروزی (media)، فیلترهای هپا و فیلترهای پارچه ای. هر کدام از این فیلترها دارای مشخصات و کاربردهای متفاوتی هستند که در زیر به شرح مختصر آنها پرداخته شده است :

فیلترهای Media

این فیلترها به این دلیل به این اسم خوانده می شوند که می توانند ذرات را با توجه به قطر آئرودینامیکی در درون اجزاء تشکیل دهنده فیلتر و در عمق آن جمع آوری کنند. این فیلترها دارای انواع مختلف فیبر و گرانول هستند. چون ذرات در عمق فیلتر جمع آوری می شوند اکثرا پاکسازی آنها مشکل است. فیلترهای مدیا دارای دو استفاده کلی می باشند :

 ١- به عنوان پیش فیلتر برای گرفتن ذرات بزرگ قبل از جمع آوری کننده بعدی که این کار برای افزایش راندمان آن وسیله و در نهایت افزایش راندمان سیستم می باشد. مثلا استفاده از فیلترها برای جمع آوری گرد و غبارات بزرگی که از کوره ها ایجاد می شود.

 ۲- گرفتن گرد و غباراتی که توسط انواع دیگر وسائل جمع آوری کننده نمی توان آنها را جمع آوری نمود. به عنوان مثال از فیلترهای فیبروزی می توان برای جمع آوری گرد و غبارات چسبنده استفاده نمود.

فیلترهای فیبروزی از جنس بافته شده، felted و knitted ساخته میشوند. فیبرهای مورد استفاده در ساختمان فیلترها از جنس کتان، پلی پروپیلن، فایبرگلاس، نایلون، پلی استر، چوب، تفلون، پلی آمید P84، و سرامیک می باشند. انتخاب نوع فیلتر براساس هزینه مدیا، دمای عملیاتی، افت فشار و خصوصیات هواگذر مانند قابلیت اشتعال، خوردگی و رطوبت پذیری انجام می شود. جدول ۱-1 مقاومت حرارتی انواع مختلف فیبر را نشان میدهد.

فیلترهای هپا

این فیلترها در ابتدا برای جلوگیری از حرکت ذرات رادیو اکتیو در هوا طراحی شدند و کارایی آنها نیز براساس همین غلظت می باشد، به طوریکه فقط باید در مقابل جریانات هوایی قرار گیرند که از لحاظ غلظت با غلظت این ذرات مشابه باشند (مثلا ۵۰ میکروگرم بر متر مکعب) نکته مهم در مورد این فیلترها راندمان بسیار بالای آنها می باشد. افت فشار در این وسائل هنگامی که فیلتر تازه باشد عمومأ ۱-5/0 اینچ آب (۲۵۰-۱۲۵ پاسکال) است. افت فشار در این وسائل به آهستگی افزایش می یابد و به طور مستمر به حداکثر مقدار طراحی خود می رسند (معمولا ۲ اینچ آب (۵۰۰ پاسکال)). اگر فیلترها تعویض نگردد به ماکزیمم افت فشار در سیستم می رسیم که در این حالت هواگذر سیستم کاهش پیدا کرده و راندمان آن کاهش پیدا می کند.از این فیلترها در مکانهایی استفاده می شود که راندمان جمع آوری بسیار بالایی مد نظر باشد. این فیلترها دارای ساختمانی کاغذی بوده که به صورت لایه لایه و تاخورده روی هم بوده تا یک سطح بسیار بالایی را در مقابل عبور هوا برای صاف نمودن آن ایجاد نمایند. این ساختار لایه لایه دار بودن باعث کاهش سرعت فیلتراسیون و به تبع آن افزایش راندمان جمع آوری و افت فشار پایین می شود. اما طرح آن به گونه ای است که و آن را تمیز نمود و باید بعد از گذشت زمان آن را تعویض نمود. دلیل این امر هم آن است که فضای بین چین خوردگی های موجود در کاغذها که برای افزایش راندمان جمع آوری ایجاد شده اند بسیار کم می باشد.از محدودیت ها و معایب این وسیله تصفیه کننده می توان عدم امکان تمییز نمودن آن، ظرفیت پایین در تصفیه هوا و استفاده در محیطهای کم گرد و غبار را نام برد.

از فیلترهای هپا در مکانهایی که نیاز به هوای بسیار تمیز دارند مانند اتاق های عمل بیمارستانها، اتاق های پاک موجود در صنایع الکترونیک و داروسازی و... استفاده می شود. در این مکانها فیلترها هوای داخل را از هوای بیرون نیز تمیزتر می کنند. چون این فیلترها دارای راندمان جمع آوری ذاتی بالایی می باشند، می توان از آنها بعنوان دومین جمع آوری کننده در سیستم تهویه استفاده نمود. این فیلترها وسائلی ایمن- ناایمن در سیستم های تهویه برای جمع آوری ذرات می باشند. به همین دلیل توصیه می شود در سیستم هایی که از فیلترهای هپا استفاده می شود دو فیلتر بصورت سری و پشت سرهم قرار گیرند. در این حالت اگر اولین فیلتر دچار نقص شد دومین جمع آوری کننده باعث حفاظت کارکنان می شود(ایمن). حال اگر تنها یک فیلتر وجود داشته باشد و این فیلتر دچار نقص شود بدون اینکه کارکنان متوجه شوند، آنها در معرض آلودگی قرار می گیرند(نایمن). شکل ۱-۷ نمایی از فیلتر هپا را نشان می دهد.

فیلترهای پارچه ای

این نوع فیلتر ها دارای کاربرد بسیار فراوانی در محیط های صنعتی و در سیستم های تهویه موضعی می باشند.این وسیله از یک محفظه تشکیل شده است که فیلترها درون آن قرار دارند. مکانیسم عمل این دستگاه بدین صورت است که بعد از خروجی آن یک هواکش قرار داده میشود و هواکش با مکش هوا باعث می شود هوای آلوده وارد محفظه شود. مسیر جریان هوا در درون محفظه به گونه ای است که هوای ورودی برای خارج شدن باید از سطح فیلترها عبور نماید. با عبور هوا  از فیلترها گرد و غبار بر روی آن مانده و هوای تمیز از خروجی محفظه خارن می شود.در مقایسه با دو گروه قبلی این فیلترها را اکثرا میتوان تمیز نمود. بطور کلی پاکسازی این فیلترها براساس چهار روش صورت می گیرد که عبارت از تکان دادن، جریان معکوس، هوای جت پالس و سونیک می باشند.هر کدام از این روش ها دارای کاربردهای متفاوتی می باشند که در زیر به بحث مختصری از آنها می پردازیم.تکان دادن قدیمی ترین و ساده ترین روش تمیز نمودن فیلترهای پارچه ای میباشد. مکانسیم عمل آن به این صورت است که قسمت بالای فیلترها به یک دستگاه نوسان دهنده به طور مستقیم و به صورت افقی یا عمودی متصل است. وقتی دستگاه نوسان کننده شروع به نوسان می کند گرد و غبار موجود بر روی فیلتر از آن زدوده میشود و به قسمت هاپر دستگاه سقوط کرده و از سیستم خارج می شوند.

عمل نوسان و تکان دادن توسط یک موتور صورت می گیرد که می تواند یا بصورت اتوماتیک (مانند سنسور افزایش فشار) و یا بصورت دستی و توسط دست اپراتور عمل کند. در صنایع و واحدهای کوچگ اغلباً از موتور برای نوسان استفاده نمیشود و این عمل توسط اپراتور و با یک اهرم که به فیلترها متصل است صورت می پذیرد. در برخی از فیلتر خانه هایی که دارای مکانیسم لرزش برای گرد و غبار زدایی از فیلتر هستند یک جریان هوای معکوس آرام از میان پارچه ها می گذرد که به جمع آوری گرد و غبارات از روی آن کمک می کند. تمیز نمودن فیلترها توسط جریان معکوس هوا نیازمند سیستمی از دمپرها برای قطع جریان اصلی هوا و باز نمودن جریان معکوس هوا می باشد. این امر منجر به پیچیدگی طراحی و عملکرد فیلتر خانه و افزایش هزینه ها نصب و اجرا می شود. در نتیجه از جریان معکوس هوا فقط در فیلترخانه های نسبتاً بزرگی استفاده میشود که سیستم لرزش به تنهایی قادر به گرد و غبار زدایی از روی فیلترها نیست.

فیلتراسیون در سیستم هایی که دمای هوای خروجی آنها بالا است نیازمند استفاده از پارچه های مخصوص می باشد. به عنوان مثال در این چنین محیطهایی می توان از فیلترهای فایبرگلاس استفاده نمود. البته این نکته را نیز نباید فراموش نمود که هر پارچه یا فیلتر دارای مقاومت حرارتی مخصوص به خود می باشد. مثلا از فیلتر فایبرگلاس در دماهای بسیار بالا نمی توان استفاده نمود. در این گونه موارد می توان از پارچه هایی از جنس سیمان سرامیک استفاده نمود. همچنین این نکته را نباید فراموش نمود که در انتخاب فیلتر و نوع سیستم تمیز کننده آن فاکتورهای مختلفی دخیل هستند. به عنوان مثال فیلترهای فایبرگلاس در مقابل لرزش مقاوم نیستند و لرزش باعث از بین رفتن آن می شود. بنابراین برای این فیلتر خانه باید از جریان هوای معکوس بدون لرزش استفاده نمود. این چنین سیستم هایی معمولا نیازمند کیسه هایی با سطحی مخصوص برای زیاد نمودن آزاد سازی گرد و غبارات می باشند.در روش آخر تمیز کردن فیلتر با استفاده از یک جریان هوا و با فشار زیاد صورت می گیرد که به نام روش جت پالس نیز معروف می باشد. در این سیستم هوا با فشار زیاد از قسمت بالای فیلتر وارد شده و باعث گرد و غبار زدایی فیلترها و در نتيجه جمع آوری آنها میشود.

مکانیسم فیلتراسیون

هنگامی که جریان هوا از میان فیبرهای فیبروزی عبور می کند ذرات موجود در آن ممکن است توسط یک یا تعداد بیشتری از مکانیسم های فیلتراسیون جمع آوری کردند. مکانیسم های موثر در عمل جمع آوری آلاینده ها از فیلترها شامل: برخورد مماسی، برخورد مستقيم، انتشار، ته نشینی ثقلی و ربایش الکتروستاتیک می شوند.علاوه بر اثر این پنج مکانیسم در جداسازی ذرات در پالایش هوا آنها در جداسازی ذرات در ریه ها، نمونه برداری و نیز موثر هستند. خصوصیات فیزیکی فیلتر شامل قطر فيلتر،d_f، ضخامت فیلتر، H_f، فشردگی،  a_s(برابر نسبت حجم فیبر به حجم كل است. (شکل 3-۷) فشردگی 05/0 یعنی فیبرها 5% حجم کل فیلتر را تشکیل میدهند.) و نفوذ (برابر با-1a_s بوده که نشاندهنده حجم هوا در فیلتراست)می باشند.برخورد مستقیم توسط مکانیسم های مختلف فیلتراسیون مانند برخورد مماسی ایجاد میشود. در بسیاری از حالات بین مکانیسم های مختلف فیلتراسیون و فیبرها برای برخی از ذرات رقابت وجود دارد. بنابراین تجزیه و تحلیل درست عملکرد فیلتراسیون بدون آگاهی از راندمان جمع آوری یک فیبر کار بسیار مشکل و پیچیده ای است. شکل 4-1 مکانیسم های مختلف فیلتراسیون را در یک فیبر نشان میدهد.

برخورد مماسی

برخورد مماسی یک فرایند جداسازی ذرات است که در آن ذرات موجود در جریان هوا در هنگام مماس شدن با فیلتر به آن چسبیده و از جریان هوا خارج میشوند (شکل 4-1). این مکانیسم برای ذرات غیر کروی بسیار موثر بوده و بیشترین اثر خود را برروی ذرات با سطح مقطع بزرگ ایجاد می کند. راندمان جمع آوری ذرات برای یک فیبر توسط مکانیسم برخورد مماسی،، را می توان از رابطه پیشنهاد شده توسطLee و Ramamurthi بدست آورد:

که k_u فاکتور هیدرودینامیکی kuwabaro بوده که نشاندهنده اثر تغییر شکل جریان سیال اطراف یک فیبر به علت نزدیکی به فیبرهای دیگر است. این فاکتور بدون واحد بوده و تنها در فشردگی با قطرهای  مورد استفاده قرار می گیرد. برای فیبرهای با قطر کوچکتر از ۲ میکرون اثر فاکتور slip اهمیت پیدا می کند. Kirsch و stechkina توصیه نمودند که مقدار در اثر فاکتور slip، که میانگین فاصله آزاد ذرات و  قطر فیبر فیلتر است، افزایش پیدا می کند.راندمان جمع آوری با مکانیسم برخورد مماسی با افزایش نسبت  افزایش می یابد اما به 1نمی رسد. اگر محاسبه شده توسط رابطه ۱-۷ بزرگتر از ۱ باشد هنگامی که نسبت است بنابراین است زیرا راندمان جمع آوری نمی تواند به ۱۰۰٪ برسد.

برخورد مستقيم

برخورد مستقیم هنگامی اتفاق می افتد که یک ذره قادر به پیروی از جریان هوا توسط عبور از لایه های فیبر فیلتر نباشد. این پدیده خصوصا برای ذرات بزرگ و سنگین بیشتر صادق است (شکل ۴-۷). فاکتور مهم و موثر در راندمان جمع آوری ذرات توسط مکانیسم برخورد مستقيم عدد استوکس است که برابر نسبت فاصله ته نشینی ذره به قطر فیبر می باشد. راندمان جمع آوری ذرات در این مکانیسم () براساس رابطهYeh و Liuبه شرح زیر قابل محاسبه است . راندمان جمع آوری ذرات توسط مکانیسم برخورد مستقیم در یک فیبر با افزایش عدد استوکس افزایش می یابد. برخلاف برخورد مماسی راندمان برخورد در این حالت با افزایش نسبت  برای ذرات کوچک و فیبرهای ضخیم کاهش پیدا خواهد نمود. این اثر هنگامی که قطر ذرات به نزدیکی قطر فیبر می رسد از بین می رود.

انتشار

راندمان فیلتراسیون توسط مکانیسم انتشار، یا حرکت برونین، ذرات یک فاکتور مهم در راندمان جمع آوری کل میباشد. در این مکانیسم حرکت زیگزاگی ذرات کوچک و افزایش بیشتر برخورد با فیبر فیلتر یا سطحی که ذرات از میان فیلتر در یک خط جریان بدون برخورد مماسی عبور پیدا می کند باعث جمع آوری ذرات میشود. راندمان جمع اوری ذرات توسط این مکانیسم، ، به نسبت قطر ذره به فیبر، ، و دو عدد ثابت و بدون واحدPeclet،P_e و فاکتور هیدرودینامیکی Kuwabara،K_a وابسته است.این پارامترها هنگامی که راندمان فیلتراسیون پایین است بیشتر اثر خود را نشان می دهند.قسمت اول طرف راست رابطه ۸-۷ عامل اصلی انتشار می باشد. قسمت دوم نشاندهنده افزایش راندمان فیلتراسیون ایجاد شده توسط برخورد مماسی ناشی از حرکت برونین ذرات می‌باشد. این قسمت برای ذرات کوچک در مقایسه با قسمت اول نسبتا کوچک است اما می تواند برای ذرات بزرگتر دارای اهمیت باشد. نکته مهم دیگر این می باشد که انتشار مکانیسم اولیه جمع آوری ذرات می باشد. با افزایش قطر ذرات اثر مکانیسم انتشار در جمع آوری ذرات کاهش می یابد زیرا ذرات بزرگتر هستند و احتمالا بیشتر توسط مکانیسم برخورد مماسی از جریان هوا خارج می شوند.

ته نشینی ثقلی

راندمان جمع آوری ذرات در این مکانیسم، ، ،رابطه مستقیم با سرعت ته نشینی و رابطه معکوس با سرعت جریان هوا دارد. این اثر را می توان توسط فاکتور راندمان فیلتراسیون در ته نشینی ثقلی، ، نشان داد. برابر با نسبت سرعت نهایی ته نشینی ذره به سرعت جریان هوا می باشد. بنابراین می توان نوشت :همچنین  به مسیر عبور هواگذر با توجه به سرعت ته نشینی ذره وابسته است. فرض کنید که زاویه بین مسیر هواگذر و خط افق برابر با  باشد . هنگامی که هواگذر بصورت افقی با فیبر در تماس است، می باشد. هنگامی که مسیرهای روبه پایین است،  و هنگامی که مسیر هواگذر روبه بالا است،  خواهد شد.رابطه نشان می‌دهد که هنگامی که مسیر هواگذر رو به پایین است  بوده و راندمان فیلتراسیون توسط مکانسیم مذکور مثبت است. هنگامی که مسیر هواگذر رو به بالا است به  منفی بوده ولی راندمان فیلتراسیون توسط ته نشینی ثقلی نمی تواند منفی باشد. در این حالت راندمان جمع آوری صفر است. هنگامی که مسیر هواگذر افقی است مقدار  بوده و در این حالت نیز راندمان جمع آوری ذرات صفر است. این مطلب برای اکثر اوقات صحیح می باشد مگر اینکه اندازه ذرات بزرگ بوده و سرعت جریان هوا نیز کم باشد. در حقیقت هنگامی که سرعت هوا بیش از 01/0 متر بر ثانیه باشد مکانیسم برخورد مهمتر از ته نشینی ثقلی است.

ربایش الکتروستاتیک

اگر ذرات و یا فیبرها باردار باشند این مکانیسم می تواند یک مکانیسم بسیار مهم در فیلتراسیون باشد. کمیت راندمان فیلتراسیون توسط این مکانیسم نیازمند آگاهی از نوع و مقدار بار ذرات و یا فیبرها می باشد که اغلب مشکل بدست می آیند. راندمان جمع آوری توسط یک فیبر براساس اندازه گیری های تجربی بر روی یک فیبر شیشه ای طبیعی و ذرات با بارq است که و  ثابت‌های دی الکتریک فیبر و خلاء ( ) و q بار ذره برحسب کولن است.ربایش الکتروستاتیک معمولا اثر ناچیزی در فیلتراسیون دارد. با این حال ذرات باردار با فیلترهای باردار می توانند راندمان جمع آوری را افزایش دهند. هنگامی که هم ذرات و هم فیبرها باردار می شوند بارها باید مخالف یکدیگر باشند وگرنه بارهای ذرات و فیلتر یکدیگر را دفع خواهند نمود و راندمان پالایش کاهش پیدا می کند. این نکته را نیز نباید فراموش نمود که فیلترهای باردار شده بار خود را در اثر گذشت زمان از دست خواهند داد و در نتیجه باید بطور دوره ای و مستمر باردار شوند.

راندمان جمع آوری کلی فیبر

راندمان جمع آوری کل یک فیبر، را میتوان از راندمان کل مکانیسم های فیلتراسیون که در قبل شرح داده شد بدست آورد. در این حالت فرض می شود که هر مکانیسم مستقل از مکانیسم دیگر است. قسمت دوم طرف راست رابطه بالا همیشه معادل و یا بزرگتر از صفر است بنابراین راندمان جمع آوری کل همیشه کوچکتر یا معادل واحد است. ۵ مکانیسم فیلتراسیون اثر افرایشی بر روی یکدیگر ندارند زیرا مکانیسم های متفاوت برای جمع آوری ذرات یکسان با هم رقابت می کنند. شكل ۷-۷ منحنی های راندمان جمع آوری ذرات توسط یک فیبر را بوسیله ۵ مکانیسم فیلتراسیون و راندمان کلی فیلتراسیون را نشان میدهد. به عنوان مثال همانگونه که این شکل نشان می‌دهد برای ذرات ۳ میکرونی و بزرگتر از آن فیلتراسیون انتشاری موثر نیست در حالیکه برای فیلترهای HEPA مکانیسم انتشار یک فاکتور مهم در طراحی فیلتر است.

راندمان یک فیبر فیلتر در اثر پارامترهای مختلف فیلتراسیون و راندمان کل، محاسبه می شود .

راندمان جمع آوری ذرات توسط فیلترها به فاکتورهای مختلفی وابسته است که عبارتند از:

1- خصوصیات و ویژگی ذرات

- اندازه ذره ذراتی که قطر آنها در محدوده 1/0تا ۱ میکرون است ممکن است به سختی جمع آوری گردند. - خصوصیات طبیعی: کوچکی و شکل ذرات برای فرار از روی فیلتر

- غلظت یا بار ورودی ذرات

۲- خصوصیات و ویژگی منسوج

- عمق سطحی فیلتر

 - ضخامت بافته

- نیروی الکتروستاتیک

 ٣- ویژگی کیک گرد و غبار:

- وزن ذرات باقی مانده بر روی فیلتر

 - اندازه ذرات باقی مانده روی فیلتر

۴- ویژگی و خصوصیات هوا:

در شرایطی که بار گرد و غبار - منسوج یکسان باشند رطوبت نسبی ۶۰٪ راندمان بالاتری را نسبت به رطوبت ۲۰٪ ایجاد می کند.

۵- متغییرهای عملیاتی

-سرعت: افزایش سرعت در فیلتر معمولا راندمان را کاهش میدهد. این در حالی است که افزایش سرعت در سطح فیلتر باعث افزایش راندمان می‌شود (توسط مکانیسم هایی مانند برخورد و انتشار).

- فشار

- روش پاکسازی

راندمان جمع آوری فیلتر،  ، بصورت کسری از ذرات جمع آوری شده توسط فیلتر هنگامی که هوای همراه آلاینده از میان فیلتر عبور می کند تعریف می گردد.اکنون می توان راندمان فیلتر را از راندمان فیلتراسیون ناشی از یک فیبر، ، بدست آورد. اگر فرض شود که تمام فیبرهای فیلتر دارای قطر یکسان  و فشردگی برابر با  هستند، هنگامی که ذرات موجود در جریان هوا با غلظت ذره C_p از میان لایه فیلتر با dH_f عبور می کنند تغییرات متوسط غلظت ذرات برابر (d(C_p خواهد شد. به عبارت دیگر برای تجزیه و تحلیل (d(C_p باید ابزار و وسایل فیزیکی راندمان جمع آوری ذرات توسط یک فیبر را مورد توجه قرار داد. ابزار و وسایل مکانیکی راندمان جمع اوری کل بصورت جزء جمع آوری ذرات توسط یک واحد طول فیبر منفرد هنگامی که هواگذر نسبت به محور فیبر عمود است تعریف می شود. سطح موثر فیبر برابر حاصلضرب واحد طول فیبر در قطر فیبر می باشد. با توجه به اینکه ضخامت فیبر برابر dH_f فرض شد بنابراین سطح موثر کل فیلتر در این لایه برابر  خواهد شد که L طول کل فیبر در واحد حجم فیبر می باشد. یک فیبر و غلظت ذرات دارد.که در این رابطه علامت منفی نشان دهنده این می باشد که غلظت ذرات هنگامی که از فیلتر عبور می یابند کاهش می یابد. با جابجایی متغییرهای بالا و انتگرال گیری از رابطه ۱۶-۷ در محدوده صفر تا H_f برای ضخامت فیلتر و  برای غلظت ذرات راندمان یک فیلتر که در خروجی یک کوره برای ذرات با قطر آئرودینامیکی 5 میکرونی و در شرایط جوی اتاق استاندارد و اثر الكتروستاتیک ناچیز نصب شده است را محاسبه نمایید. جنس فیلتر فایبرگلاس و فشردگی آن ۳٪ و با ضخامت ۲ میلیمتر است. میانگین قطر فیبر ۲۰ میکرون می باشد. همچنین جریان هواگذر عمود بر سطح فیلتر و همانگونه که در شکل زیر نشان داده شده است به طرف بالا می باشد.

معیار عملکرد فیلترچیست ؟

در هنگام طراحی علاوه بر راندمان جمع آوری ذرات توسط فیلتر باید فاکتورها و معیارهای دیگری نیز مورد توجه قرار بگیرند. از جمله این فاکتورها می توان هزینه (شامل هزینه اولیه و هزینه نگهداری)، فضای مورد نیاز و افت فشار را نام برد. مورد توجه قرار دادن تمام این فاکتورها در هنگام طراحی باعث ایجاد محدوده وسیعی از انواع فیلترهای هوا و انواع دیگر پالایشگرهای هوا میشود. مقایسه درست و واقعی فیلترهای هوا تنها می تواند از روی اطلاعات بدست آمده از روش های آزمایشی استاندارد شده بدست آید. با این وجود سه ویژگی مهم که اغلب در هنگام طراحی برای فیلترهای هوا مورد استفاده قرار می گیرند عبارتند از:

- راندمان فیلتراسیون

- افت فشار ناشی از فیلتر

- ظرفیت نگهداری گرد و غبار

راندمان فیلتراسیون توانایی فیلتر برای جمع آوری ذرات از جریان هوا می باشد. میانگین راندمان فیلتراسیون ایجاد شده در طول عمر فیلتر برای اکثر فیلترها و عملکرد آنها معنی دار می‌باشد. به هر حال چون راندمان فیلترهای خشک با افزایش بار گرد و غبار افزایش می یابد راندمان اولیه (در هنگام تمیز بودن فیلتر) باید در طراحی با توجه به غلظت آلاینده تعیین شده و تا حد ممکن پایین لحاظ شود.

افت فشار فیلتر

جریان هوایی که از سطح فیلتر عبور می کند با دو مقاومت مواجه می شود که یکی از آنها مقاومت خود فیلتر و دیگری مقاومت کیک گرد و غبار می باشد که در کل تحت عنوان افت فشار سطح فیلتر خوانده می شوند.مقاومت اولیه فیلتر اغلب توسط سازنده آن اعلام می شود. اما این مقاومت تنها برای لحظه اول و هنگامی که فیلتر تمیز است صادق می باشد. در هنگامی که فیلتر تمیز است حداقل مقاومت، که مقداری ثابتی نیز می باشد، بر روی سیستم وجود دارد که عبارت از مقاومت ناشی از پارچه تمیز است. این مقاومت ممکن است در طول کل عمر فیلتر ثابت باقی بماند. علاوه بر ارائه این مقاومت از سوی سازنده فیلتر می توان از نتایج اندازه گیری و روش های آزمایشی انجام شده از سوی سازمانهای مختلف نیز برای تعیین مقاومت فیلتر استفاده نمود. به عنوان مثال ASTM در روش آزمایشی خود برای تعیین مقاومت پارچه تمیز، آنها را در برابر  با اختلاف فشار 0.5  قرار می دهد.عموماً در سرعت های کم، جریان هوای عبوری از میان فیلتر چسبناک و لزج است و افت فشار فیلتر مستقیماً با سرعت جریان متناسب است

که افت فشار فیلتر (inwg یا )،  مقاومت فیلتر  و v سرعت جریان هوا   می باشند.در عمل کمیت K بصورت تجربی تعیین می گردد که بطور تئوریکی برآوردی از ضریب مقاومت مدیای پارچه می باشد. بنابراین طبق قانون دارسی می توان نوشت:

کهK ضریب Kozeny سرعت داخل پارچه،  ویسکوزیته، دانسیته و g شتاب ثقل زمین می باشد. در این رابطه مقدارK در محدوده تا فوت مربع (متر مربع) قرار دارد. همچنین مقدار  K را می توان از رابطه زیر بدست آورد:

که  حجم خلل و فرج (بدون واحد)، c ثابت هوا گذر، K ضریب Kozeny و S مساحت ویژه در واحد حجم مدیای خلل و فرج فیلتر  می باشند. فرض کنید میانگین تغییر موقعیت دو فیبر cross - flow و یک فیبر موازی یکنواخت باشد و همچنین فرض کنید که مدیای پارچه بصورت سیلندری قرار دارد. در این حالت ثابت و برای جریان هایی که دارای جهتی هم راستا با سیلندر مذکور می باشد .بعد از اینکه سیستم شروع به کار و پالایش هوا نمود کیک گرد و غبار موجود بر روی فیلتر باعث افزایش افت فشار در سیستم می گردد. این افت فشار یا مقاومت با افزایش زمان (همچنانکه ضخامت ذرات روی فیلتر بیشتر می‌شود) افزایش می یابد. که  تغییر افت فشار در فاصله زمانی t، ، v سرعت سیال ، L غلظت ذرات ورودی  ، t زمان (min) و  ضریب مقاومت کیک فیلتربا استفاده از روش Kozeny - carman می توان مقدار  را به صورت زیر بدست آورد:

که K ضریب Konzey-carman، خلل و فرج در لایه کیک (بدون واحد)،  دانسیته ذرات ، ویسکوزیته سیال مساحت سطح ویژه در حجم ذرات موجود در لایه کیک می باشد. این رابطه نشان میدهد که ذراتی پالایش می شوند که قطر کوچکتری داشته که در نتیجه آن خلل و فرج موجود در لایه کیک گرد و غبار کاهش یافته و بنابراین  افزایش می یابد. در نتیجه میتوان گفت و هرچه مقدار بیشتر باشد افت فشار در سیستم بیشتر بوده و خلل وفرج کمتر می شود.تعیین مقدار ضریب مقاومت گرد و غبار - فیلتر برای پیش بینی افت فشار عملیاتی سیستم ضروری و مهم می باشد. این اطلاعات باید با سرعت فیلتراسیون و فاصله زمانی پاکسازی فیلتر همراه باشد. در جدول ۲-۷ ضرایب مقاومت فیلتر-گرد و غبار آورده شده است.خصوصیات فنی و مهندسی برای ذرات جامد در محدوده اندازه 0.1 تا ۱۰۰ میکرون با دانسیته ۲ گرم بر سانتیمتر مکعب آورده شده است. برای مقادیر موجود در ستون سطح ویژه فرض شده است که ذرات کروی بوده و در شرایط استاندارد (SC )دمای ۷۰ درجه فارینهایت (۲۱٫۱ درجه سانتیگراد) و فشار ۱ اتمسفر قرار دارند.روابط بالا نشان می‌دهند که پارامترهای مختلفی مانند افت فشار، سرعت جریان ورودی هوا به سیستم و زمان همراه با دو خصوصیت فیزیکی سیال و ذرات پالایش شده بر روی راندمان سیستم اثر گذار هستند. همچنین مقدار به توزیع اندازه ذرات وابسته است. عموما ذرات دارای توزیع احتمالی log- normal هستند. دو آلاينده با میانگین اندازه جرمی یکسان می توانند توزیع اندازه کاملا متفاوتی از یکدیگر داشته باشند که می تواند بر روی خلل و فرج کیک اثر بگذارد. اما در معادلات تئوریکی موجود شکل  ذرات لحاظ نشده است و برای انجام محاسبات از قطر آئرودینامیکی برای مشخص اختن اندازه ذرات استفاده می گردد. اگر مشخصات و اطلاعاتی در زمینه فاکتورهای در رابطه ۲۶-۷ وجود نداشته باشد کار بسیار مشکل شده و باید آنها را براساس تجربه برآورد نمود. اما اگر ضریب K مشخص باشد هر یک از پارامترهای رابطه ۲۶-۷ را می توان براساس متغییرهای موجود دیگر تعیین نمود.

افت فشار استاتیک ایجاد شده در فیلتر در یک جریان مشخص از هواگذر دارای مقدار ثابتی است. همچنین می توان از کلمه مقاومت به جای افت فشار استفاده نمود. ظرفیت نگهداری گرد و غبار بصورت مقدار گرد و غباری که فیلتر میتواند هنگامی که در یک جریان هواگذر ویژه با ماکزیمم افت فشار کار می کند در خود نگه دارد، تعریف می شود. ظرفیت نگهداری گرد و غبار می تواند با توجه به نوع فیلتر و عملکرد آن تغییر یابد. بعنوان مثال یک فیلتر با فشردگی پایین (مانند فیلترهای مورد استفاده در هودهای آشپزخانه ظرفیت گرفتن گرد و غبار بیشتری از یک فیلتر با فشردگی بالا مانند فیلترهای HEPA) دارد.افت فشار ایجاد شده از یک فیلتر نشاندهنده نیروی دراگ کل تمام فیبرها می باشد.که افت فشار (پاسکال)،  ویسکوزیته هوا،  ضخامت فیلتر،  سرعت سطحی هوا، فشردگی و  قطر فیبر فیلتر می باشند. با توجه به رابطه ۲۸-۷ افت فشار فیلتر رابطه مستقیم با ویسکوزیته هوا، ضخامت فیلتر، فشردگی و سرعت در سطح و رابطه معکوس با دارد.همانگونه که در قبل گفته شد در عمل افت فشار را می توان با دستگاههای مخصوص اندازه گیری نمود. همچنین پارامترهای   را می توان به سادگی اندازه گیری نمود. بنابراین با استفاده از رابطه  ۲۸-۷ می توان قطر معادل فیبر فیلتر را تعیین نمود. با استفاده از شکل ۸-۷ می توان افت فشار را در فشردگیها و قطرهای مختلف فیبر در شرایط استاندارد تعیین نمود. چون افت فشار مستقیما متناسب با سرعت در سطح و ضخامت فیلتر است، افت فشار در دیگر سرعتهای سطحی و ضخامت های متفاوت فیلتر را می توان به سادگی با استفاده از شکل ۸-۷ بدست آورد. بعنوان مثال در ,  میکرون افت فشار در حدود ۱۵ پاسکال در سرعت سطحی ۱ متر بر ثانیه و ضخامت فیلتر ۱ میلیمتر است. در سرعت سطحی ۲ متر بر ثانیه و ضخامت فیلتر ۳ میلیمتر افت فشار در حدود ۹۰ پاسکال خواهد شد.

هنگامی که از وسایل فیلتراسیون با مکانیسم تعویض فیلترها بصورت اتوماتیک ( مانند فیلترهای رلی) استفاده می شود ارزشیابی باید شامل مقدار متوسط فیلتراسیون و یک مقدار ثابت افت فشار هنگامی که گرد و غبار با یک نرخ ثابت به فیلتر می رسند شود. هنگامی که از فیلترهای الكتروستاتیکی استفاده میشود در ارزشیابی باید اثر گرد و غبار مسدود کننده برروی راندمان پالایش مورد توجه قرار بگیرد.یک معیار کمی مناسب برای مقایسه عملکرد فیلترهای مختلف کمیت فیلتر می باشد که دارای رابطه لگاریتمی با راندمان فیلتراسیون و رابطه معکوس با افت فشار می‌باشد.همانگونه که مشخص است  با افزایش راندمان و کاهش افت فشار افزایش می یابد. هر چه مقدار  بزرگتر شود عملکرد فیلتر در جمع آوری آلاینده ها بیشتر می‌شود. مقایسه  در بین فیلترها باید در سرعت جریان یکسان و ذرات با اندازه برابر صورت گیرد. استفاده از کیفیت فیلتر برای مقایسه آنها با یکدیگر بعلت ایجاد محدوده وسیعی از پارامترها و متغییرهای مختلف اصولا انجام نمی گیرد. از کیفیت فیلتر تنها برای مقایسه دو پارامتر می توان استفاده نمود (مثلا افت فشار و راندمان فیلتر). در حالیکه فاکتورهای دیگری مانند هزینه، تجهیزات نگهداری و ظرفیت نگهداری گرد و غبار ممکن است در برخی از کاربردها موثرتر از افت فشار و راندمان باشند.

پاکسازی هوا

فیلتر خانه های مورد استفاده در پالایش هوا براساس ۵ پارامتر انرژی مورد نیاز نوع بافت پارچه، نوع چرخه پاکسازی، خدمات و کاربرد تقسیم بندی می گردند. اولین گروه شامل فیلتر خانه های با انرژی بالا و انرژی پایین می شود که به این امر وابسته است که فیلتر افت فشار بالا یا پایین در سیستم ایجاد می کند. برای یک عملکرد مشخص و یکسان در فیلتر خانه ها معمولا سیستم های با انرژی بالا راندمان بالاتری دارند اما نهایتا این به اندازه، توزیع اندازه و نوع پارچه مورد استفاده برای پالایش وابسته است. معمولا انرژی و راندمان با یکدیگر رابطه مستقیم دارند یعنی هرچه انرژی مورد نیاز سیستمی بیشتر باشد (یا افت فشار در سیستم بیشتر باشد) راندمان پالایش بیشتر می شود.برای پاکسازی فیلترهای موجود در سیستم های با انرژی بالا معمولا از سیستم جت پالس استفاده می شود در حالیکه برای پاکسازی فیلترهای مورد استفاده در سیستم های با انرژی پایین از مکانیسم هوای معکوس یا تکان دادن استفاده می گردد. در سیستم های با جریان جت پالس جریان هوا از میان جت های نازل در کسری از زمان با فشار بالا رها شده و باعث زدوده شده ذرات از روی فیلتر می‌شود.مکانیسم عمل جت پالس نیز به دو صورت است. در حالت اول در یک مدت زمان معین و برنامه ریزی شده جت پالس عمل می کند و در حالت دوم یک سنسور حساس به فشار وجود دارد که در صورت افزایش فشار، سنسور عمل نموده و جریان جت پالس برقرار می‌شود.در استفاده از فیلترهای نمدی بیشتر از سیستمهای جت پالس برای تمیز نمودن انها استفاده می‌شود. در پارچه های نمدی گرد و غبار جمع آوری شده در داخل خلل و فرج الياف آن وارد شده و بنابراین گرد و غبار زدایی از آن توسط دو روش قبلی به خوبی صورت نمی گیرد. در نتیجه تمیز نمودن فیلترها با استفاده از جریان جت پالس دارای راندمان بیشتری از دو روش دیگر است.

سیستم جت پالس به دو روش در فیلترخانه اعمال میشود: ۱-on line: در این حالت هواگذر به صورت عادی از سیستم در حین تمیز کردن فیلتر عبور می کند. ۲- off : lineدر این حالت در یک قسمت از فیلترخانه هواگذر عبور نمی کند و جت پالس صورت می گیرد. سپس در مرحله بعد آن قسمتی از سیستم که جت پالس نشده است غبار روبی شده و هواگذر از قسمت دیگر عبور خواهد کرد. در سیستم های جت پالس کاربرد روش اول بیشتر از روش دوم می باشد. کارایی سیستم on line در جمع آوری ذرات مانند سیستم off line نمی باشد. اما هواگذر خارج شده ناشی از عدم ته نشینی ذرات در درون پارچه بعد از پالس زیاد است. تمیز نمودن پارچه ها براساس سیستم off line باعث عدم انتقال ذرات برای سقوط در درون محفظه پایینی آن قبل از انجام دوباره فیلتراسیون می شود. اما این سیستم پیچیده بوده و دارای هزینه های زیادی در نصب، مانند استفاده از دمپرها، می باشد.

در سیستم های با انرژی پایین استفاده از روش هوای معکوس و تکان دادن تقريبا بصورت ۵۰-۵۰ انجام می گیرد، تکان دادن ساده ترین مکانیسم برای پاکسازی فیلترها در این گروه می باشد. جریان هوای معکوس عبارت است از انتقال هوا بر روی فیلترها در جهت مخالف جریان اصلی هوا، که در اثر این عمل ذرات از روی فیلتر زدوده می شوند. سومین گروه شامل وسایلی می شود که برای پاکسازی به انرژی نیازی ندارند.فیلترهای منسوج به دو دسته فیلترهای بافته شده و بافته نشده تقسیم میشوند. فیلترهای بافته نشده معمولا برای سیستم های پاکسازی با انرژی بالا مورد استفاده قرار می گیرند در حالیکه فیلترهای منسوج بافته شده برای سیستم های با انرژی پایین کاربرد دارد. در فیلترهای بافته نشده به دلیل خلل و فرج کم آنها برای ایجاد یک عملکرد مناسب و مطلوب در پالایش هوا فیلتر باید تمیز نگه داشته شود. به عبارت دیگر فیلترهای بافته شده بطور عمومی تنها در شرایطی که راندمان بالا در فیلتراسیون مورد نیاز باشد مورد استفاده قرار می گیرند. همچنین علاوه بر این دو نوع فیلتر یکسری از فیلترها نیز وجود دارند که جنس آنها از مواد ترکیبی می باشد.

سیستم های فیلتر خانه را می توان در یک تقسیم بندی دیگر به دو گروه جمع آوری کنند های مداوم و جمع آوری کننده های متناوب تقسیم بندی نمود. در جمع آوری کننده مداوم در حین عبور جریان هوای همراه آلاینده از میان فیلتر مکانیسم پاکسازی عمل می کند و فیلترها تمیز می شوند. اما در جمع آوری کننده های متناوب در هنگام پاکسازی یک کوپه، جریان هوای آلوده دیگر وارد آن نمی شود تا اینکه مکانسیم عمل نموده و فیلترهای آن کوپه تمیز شوند و سپس عمل پاکسازی در کوپه های دیگر صورت می گیرد. در این سیستم طول سیکل زمانی پاکسازی برای عبور ۴- 0.25 ساعت هوا از میان فیلتر در حدود ۵ دقیقه می باشد.

چهارمین پارامتری که براساس آنها می توان فیلتر خانه ها را تقسیم بندی نمود نوع خدمات می باشد. براین اساس فیلترها را به دو دسته تقسیم بندی می نمایند. دسته اول فیلترهایی می باشد که برای کنترل ذرات مورد استفاده قرار می گیرند. دسته دوم شامل فیلترهایی می گردد که برای کنترل گازها و بخارات کاربرد دارند. در این نوع از فیلترها از یک ماده جاذب با توجه به نوع آلاینده ای که هدف کنترل آن است استفاده می گردد. به عنوان مثال ذرات آلومینیوم را می توان توسط کلرین جذب نمود و یا اینکه گاز آمونیاک را می توان برای واکنش با اکسیدهای سولفور و ایجاد یک ترکیب جامد به جریان هوای آلوده تزریق نمود. همچنین ترکیبات سدیم و یا کلسیم را می توان برای واکنش با جاذب اکسید سولفور اضافه نمود و یا اینکه کربن فعال می تواند آلایندهای گازی بسیار زیادی را جمع آوری نماید. برای تعیین تفاوت بین کار فرایندی و غیر فرایندی یک روش دیگر نیز وجود دارد. به عنوان مثال جمع آوری مواد از سیستم های پوششی- هوا در یک محل مشخص از شرایط کار فرایندی می باشد و جمع آوری گرد و غبار که تنها یک مقدار اندک از آن تنها می تواند فیلتر شود نمونه ای از شرایط غیر فرایندی است. با این وجود به دلیل ملاحظات مربوط به کنترل آلودگی هوا باید یکسری اقدامات کنترلی مناسبی را برای کاربردهای غیر فرایندی انجام داد که جمع آوری کننده های فرایندی قبلا آن را داشته اند.

بار گرد و غبار بصورت غلظت ذرات در جریان هوای ورودی تعریف می شود. با افزایش بار گرد و غبار میزان کیک گرد و غبار در یک برخی از حجم هوا افزایش خواهد یافت. در هنگام طراحی سیستم های تهویه باید بار ورودی به محفظه پالایشگر طوری باشد که فیلترها توانایی گرفتن ذرات را داشته باشند. به همین دلیل در شرایطی که بار گرد و غبار سیستم بالا باشد از یک پیش تصفیه کننده (مانند سیکلون) درقبل از فیلتر خانه استفاده می گردد تا بار گرد و غبار ورودی به آن را کاهش دهد. همچنین یک راه دیگر برای کاهش بار گرد و غبار ورودی به فیلتر خانه که زیاد مقرون به صرفه نیز نمی باشد رقیق سازی جریان هوا می باشد. در این مکانیسم جریان هوای آلوده ای که بار آلودگی آن بالا است با جریان هوایی که بار آلودگی ندارد داخل شده و سپس وارد فیلتر خانه می شود. البته این فرایند بیشتر برای کاهش دمای جریان هوا و یا رطوبت مورد استفاده قرار می گیرد.از فیلترهای فابریکی می توان در سیستم های با فشار مثبت و یا منفی استفاده نمود. برخی از سیستم‌ها در فشار بیش از  می توانند مورد استفاده قرار بگیرند. اما بطور کلی می توان گفت محدوده عملیاتی شایع اکثر اینگونه فیلترها  می‌باشد.

جمع آوری ذرات

ذراتی که از روی فیلتر جداسازی می شوند به محفظه مخروطی پایین فیلتر خانه که هاپر نامیده می‌شود سقوط می کنند.هاپرها جهت جمع آوری موقت ذرات قبل از دفع با استفاده مجدد به کار می روند. هر چه غبار زودتر ازهاپر تخلیه شود از فشردگی ذرات و ایجاد اشکال در تخليه ممانعت به عمل می آید.هاپر باید طوری طراحی گردد که شیب مخروطی هاپر بین ۷۰-۵۵ درجه باشد. در انتهای هاپر یک سری وسایل تخلیه قرار دارد که طراحی، نشتی گیری و عملکرد مناسب آنها برای کارکرد درست فیلترخانه لازم و ضروری است.این وسایل می توانند دستی یا خودکار باشند که ساده ترین وسیله تخليه دستی دریچه شکافی است. از وسایل دستی دیگر Drawer و Hinged door می باشند. این وسایل دستی برای فیلتر خانه هایی که به طور دوره ای کار می کنند استفاده می‌شوند. وسایل تخلیه خودکار که به طور مداوم عمل می کنند برای فیلتر خانه هایی که عملکردشان مداوم است استفاده می گردند. رایجترین این وسایل شامل  Double-dump ، Rotary airlock valves (برای فیلترخانه هایی که سایز متوسط و بزرگ دارند.)، نقاله‌های  چرخان ، نقاله های کششی و نقاله های بادی (برای هر دو سیستم مکشی و فشار مثبت می توانند مورد استفاده قرار گیرند.) می شود. شکل ۱۱-۷ نمونه هایی از این گروه وسایل را نشان می‌دهد.

روش های استاندارد تست فیلتر

آزمایش و تست فیلترهای هوا فرایندی بسیار پیچیده بوده و تست مناسبی که منحصرا تمام خصوصیات فیلتر را بررسی و توصیف کند وجود ندارد. در واقع تست عملکرد یک فیلتر باید عملکرد فیلتر را تحت شرایط واقعی شبیه سازی کند و خصوصیات مهم برای مصرف کننده را ارزیابی کند مانند راندمان فیلتراسیون، افت فشار و ظرفیت نگهداری گرد و غبار. وجود انواع مختلف ذرات و محدوده های بسیار وسیع غلظت آنها باعث مشکل شدن ارزیابی فیلترها شده است. از پیچیدگی های دیگر، مشکل در اندازه گیری عملکرد تجهیزات ویژه را می توان نام برد. از جمله سازمانهایی که برای ارزیابی فیلترها تست ها و روش های استانداردی ارائه نموده اند می توان انستیتو فیلتر هوا، انستیتو ملی استانداردها و تکنولوژی را نام برد که هر دو از استاندارد اشری (ASHRAE52.2) برای ارائه روش خود استفاده نموده اند.

تست های راندمان فیلتر

برای تعیین راندمان فیلتراسیون یک فیلتر ۴ تست به شرح زیر ارائه شده است:

Arrestance - 1

در این تست منبع آلودگی گرد و غبار سنتتیک استاندارد شده محتوی ذرات با اندازه و انواع مختلف بوده که در مسیر جریان هوا یک پالایشگر قرار داده شده و مقدار گرد و غبار جمع آوری شده تعیین می گردد. این روش مخصوص فیلترهای پایین و متوسط بوده که اغلب در سیستم های برگشتی هوا مورد استفاده قرار می‌گیرد. این تست برای فیلترهای با راندمان بالا مناسب نیست زیرا تست جرم گرد و غبار پایه به ذرات کوچک حساس نیست.

۲- راندمان spot گرد و غبار

در این تست براساس تغییر رنگ فیلتر از سفید در اثر پالایش هوای اتمسفری راندمان تعیین می شود. در استاندارد ۱-۵۲ اشری دو روش برای انجام این تست آورده شده است. در اولین روش که با نام روش intermittent- flow خوانده می شود نمونه ها در شرایط اتمسفر در جهت بالا و پایین فیلتر مورد آزمایش قرار می گیرند. در روش دوم که با نام روش جریان ثابت خوانده می شود نمونه های هوای اتمسفری وجود دارد. همچنین در این روش کششی معادل با میزان جریان از سطح معادل فيبر شیشه ای کاغذی فیلتر با جریان رو به بالا و پایین انجام می شود. اما این کار بدون هرگونه نمونه قطع کننده انجام می‌شود. این تست برای توانایی فیلتر در کاهش ذرات از سطوح داخلی ساختمانها انجام می شود. چون اثرات مذکور وابستگی زیادی به اندازه ذرات دارند این تست برای فیلترهای با راندمان بالا بسیار مناسب است.

٣- راندمان جزئی

برای تست فیلترهای با راندمان بالا که در اتاق های پاک و صنایع هسته ای بکار می روند (مانند فیلترهای HEPA) از روش حرارتی DOP ارائه شده توسط ایالت متحده آمریکا استفاده می‌شود. همچنین می‌توان از استاندارد 282 - MIL - STD و سند 136-300-175A ارائه شده توسط Army آمریکا استفاده نمود. دی اکتیل فتالات یا بی (۲اتیل هگزیل) فتالات (DOP) یک مایع با نقطه جوش بالا می باشد. در این روش ابری از دود قطرات DOP کندانسه شده در اثر بخارات DOP ایجاد میشود. متوسط قطر محاسبه شده آئروسل های DOP در حدود 18/0میکرون و قطر متوسط جرمی حدود 27/0 میکرون و با غلظت ۸۰ میلی گرم در متر مکعب تحت شرایط کنترل می باشد. این روش به ذرات با قطر متوسط حساس بوده و معمولا نشاندهنده راندمان جمع آوری ذرات با قطر 3/0 میکرون می باشند.

4- راندمان توسط اندازه گیری غلظت ذرات

استاندارد ۲-۵۲ اشری روشی برای تست وسایل پالایشگر هوا در راندمان جداسازی ذرات با اندازه مشخص تا اینکه به دو ویژگی عملیاتی فیلتر هوا که برای استفاده کننده اهمیت دارد، برسد را ارائه می‌دهد. این ویژگی ها عبارت از توانایی وسیله برای گرفتن ذرات از جریان هوا و مقاومت آن در برابر هواگذر می باشند. در این روش فیلتر هوا در یک هواگذر مشخص در ۷ سرعت در سطح انتخابی مورد آزمایش قرار می‌گیرد. سرعت های مورد آزمایش در محدوده 6/0تا 8/3 متر بر ثانیه می باشد. در این روش از آئروسل های پتاسیم کلراید بعنوان منبع آلودگی استفاده شده که آن را در محیط آزمایشگاه پراکنده می کنند. یک عدسی اندازه گیری کننده ذرات غلظت ذرات را در 12 موقعیت اندازه می گیرد.

آزمایشات ظرفیت نگهداری گرد و غبار

اندازه گیری دقیق ظرفیت نگهداری گرد و غبار توسط انواع مختلف گرد و غبار اتمسفری کار بسیار پیچیده می باشد. بنابراین برای این تست از تطبیق بار گرد و غبار با یک نمونه استاندارد بطور نرمال استفاده می‌شود. گرد و غبارهای مصنوعی مشابه گرد و غبار موجود در اتمسفر نمی باشند بنابراین اندازه گیری ظرفیت نگهداری گرد و غبار تستی سریع بوده و متفاوت از آزمایشات انجام شده بر روی گرد و غبارهای اتمسفری می باشد. در تست ظرفیت نگهداری گرد و غبار آزمایشات براساس روش استاندارد ۱-۵۲ اشری انجام می شود.

تست نشتی

یکی از تکنیک های تعیین نشتی در فیلترها آزمایش DOP می باشد که در اشری ۲۰۰۰ روش های تست نشتی در فیلترها آورده شده است.

تست های محیطی

برخی از فیلترها ممکن است در معرض حریق، رطوبت بالا، دماهای بالا، شوک‌های مکانیکی، ارتعاش و دیگر استرس های محیطی قرار گیرند. عملکرد یک فیلتر در شرایط غیر عادی محیطی نیز باید مورد آزمایش قرار گیرد. چندین روش استاندارد برای اثر این پارامترهای محیطی در فیلترهای هوا وجود دارد که از آن جمله می توان روش استاندار 282- MIL - STD که شامل آزمایشات مقاومت در برابر شوک و آب می باشد را نام بر همچنین در آمریکا دپارتمان انرژی آزمایشات مقاومت در برابر حرارت و رطوبت را انجام می دهد.

این خصوصیات تعریف شده حداکثر غلظت ذرات برای تعیین طبقه اتاق تمیز را نشان می‌دهند (جدول ۴-۷ و شکل ۱۲-۱۷). مقادیر موجود در جدول ماکزیمم غلظت‌های ذرات بزرگتر از یک اندازه مشخص نشان داده شده می باشند. برای تعیین یک طبقه تمام محدودیت ها برای تمام اندازه های ذرات باید مشخص باشد. بعنوان مثال در طبقه ۱ ذرات بزرگتر از 1/0 میکرون نباید بیش از ۱۰ ذره در متر مکعب هوا وجود داشته باشند و ذرات بزرگتر از 2/0 میکرون نباید بیش از ۲ ذره در متر مکعب هوا باشند. اگر غلظت کل ۹ ذره در متر مکعب برای ذرات بزرگتر از 1/0 میکرون باشد ولی ذرات بزرگتر از 2/0 میکرون دارای غلظت ۳ ذره در متر مکعب باشند محل مذکور را این در طبقه ۱ قرار داد و باید آن را در طبقات بالاتر قرار داد. تمیزترین اتاق طبقه ۱ است که تنها دارای ۲ ذره با قطر بیش از 2/0 میکرون می باشد. اگر یک ساختمان اداری دارای غلظت 10000000ذره یا بیشتر در متر مکعب یا ۱۰ ذره یا بیشتر در میلی لیتر با ذرات با قطر بزرگتر از 5/0 میکرون باشد محل مذکور در طبقه ۹ قرار می گیرد.

استاندارد ۲۰۹ E امریکا (۱۹۹۲) تقسیم بندی دیگری را برای اتاق ها برحسب درجه پاکی انجام نموده است که قطر ذرات در آن حداقل 5/0 میکرون می باشند. بعنوان مثال براساس این طبقه بندی طبقه ۱۰ نشاندهنده اتاق های با غلظت ذرات ۱۰ ذره در فوت مکعب با قطر5/0 میکرون و بزرگتر، طبقه ۱۰۰۰ نشاندهنده اتاقهای با غلظت کمتر از ۱۰۰۰ ذره در فوت مکعب با قطر 5/0 میکرون و بزرگتر می باشد. این طبقه بندی برای درجه تمیز بودن اتاق ها می تواند براساس عدد طبقه و قطر ذره گسترش پیدا کند. به عبارت دیگر:

که CN شماره کلاس در طبقه بندی ISO  (...و3و2و1) و  قطر (میکرون) می باشد.

ملاحظات طراحی

یک سیستم فیلتر خانه هنگامی بدرستی عمل می نماید که در هنگام طراحی متغییرهای کلیدی زیر مد نظر قرار گرفته باشند:

1-جنس فیلتر: جدول ۵-۷ خصوصیات و ویژگی‌های چند نوع از فیلترها را نشان میدهد که در هنگام طراحی باید مورد توجه قرار بگیرند.

2- روش پاکسازی: همانگونه که گفته شد در سیستم‌های فیلترخانه از چهار روش برای پاکسازی فیلترها استفاده میشود که با توجه به شرایط مختلف مانند نوع پارچه باید از یکی از این روش ها استفاده نمود.

٣- نسبت هواگذر به پارچه: این فاکتور یکی از مهمترین متغییرها در هنگام طراحی فیلتر خانه می باشد که در ادامه بطور کامل توضیح داده می‌شود.

۴- شکل فیلترخانه: با توجه به تعداد تیوب های بدست آمده از مرحله قبل ابعاد فیلتر خانه که اغلب مربعی شکل است تعیین می گردد (این قسمت نیز در ادامه شرح داده شده است).

۵- جنس بدنه و ساختمان

نسبت هواگذر به  پارچه در بگ فیلتر

سرعت فیلتراسیون یا نسبت هواگذر به پارچه (A/C) بصورت نسبت هواگذر واقعی سیستم به سطح پارچه تعریف می گردد که واحد آن فوت بر دقیقه می باشد. این نسبت ۱۰ : ۱تا۱ : ۱۰ می تواند بکار گرفته شود. فیلتر خانه هایی که مکانیسم پاکسازی در آنها بصورت تکان دادن یا جریان معکوس است معمولا دارای نسبت هواگذر به پارچه 1:10-1:3می‌باشند که در سیستم‌های جت پالس این نسبت بزرگتر است. مکانیسم عمل جمع آوری ذرات با فیلترهای منسوج توسط هریک از مکانیسم های برخورد مستقيم، برخورد مماسی و انتشار در شکل ۱۳-1 نشان داده شده است. مکانیسم برخورد مستقیم برای ذرات با قطر بزرگتر از ۱ میکرون هنگامی که جریان هوا از میان فیبر فیلتر عبور می کند مکانیسم موثر است. همچنین ذرات با جرم و اینرسی بالا به یکدیگر برخورد کرده و توسط فیلتر گرفته می شوند. برخورد مماسی هنگامی ایجاد میشود که حرکت ذرات در جریان هوا در نزدیکی و مجاورت فیبر فیلتر باشد. به عبارت دیگر مسیر حرکت ذرات مماس بر سطح فیلتر باشد که در این حالت ذرات توسط مکانیسم مماسی توسط فیلتر جداسازی می شوند. انتشار عبارت است از حرکت اتفاقی و رندم ذرات که توسط آن ذرات با فیبرهای فیلتر تماس پیدا کرده و به آنها می چسبند. اثر انتشار در پالایش هوا با کاهش اندازه ذره افزایش می یابد و تنها برای ذرات ساب میکرونی مؤثر است.

 لینک کوتاه :

https://bit.ly/2JFDcTw

ساخت و فروش بگ فیلتر