6. Механизмы осаждения частиц при фильтровании

Механизм касания (прямого зацепления). Если частица движется по линии, проходящей около твердого элемента фильтра на расстоянии, меньшем радиуса частицы или равном ему, она коснется этого элемента и удержится на нем.

Инерционный механизм. Механизм захвата за счет инерции тем эффективнее, чем выше скорость фильтрации и больше масса частицы. При обтекании твердого элемента фильтра цилиндра (волокна) или шара (зерна) линии тока искривляются, а частица пыли, стремясь в силу инерции сохранить движение прямолинейным, смещается с линии тока и направляется к поверхности твердого элемента, на котором и оседает.

Диффузионный механизм. За счет неуравновешенных ударов молекул, находящихся в броуновском движении, происходит смещение мелких частиц аэрозоля с линий тока и осаждение их на обтекаемых препятствиях. Чем меньше частицы и меньше скорость течения, тем резче выражен этот эффект. Эффективность диффузионного осаждения возрастает с уменьшением размеров частиц и скорости фильтрации.

Гравитационный механизм. Захват частиц может осуществляться за счет осаждения их под действием силы тяжести. В обычных условиях промышленного фильтрования гравитационный механизм играет очень незначительную роль и становится заметным лишь при очень низких скоростях фильтрования (<0,05 см/с).

Электростатический механизм. В случае, если волокно фильтра несет электростатический заряд или поляризовано внешним электрическим полем, оно создает вокруг себя неравномерное электрическое поле. Нейтральные частицы пыли поляризуются этим полем и притягиваются к поверхности волокна, причем знак заряда волокна в этом случае роли не играет.

Суммарный коэффициент захвата. При обтекании одиночного цилиндра в той или иной степени могут проявляться все рассмотренные выше механизмы осаждения. Однако простое суммирование коэффициентов захвата по различным механизмам не дает точных результатов, так как не учитывает влияния одновременного действия нескольких механизмов на общий коэффициент захвата.

В конкретных условиях суммарный коэффициент захвата определяют по наиболее вероятным механизмам осаждения, для которых величина максимальна. Остальными второстепенными механизмами осаждения в первом приближении можно пренебречь.

7. Характеристики эффективности фильтров

ISO 16889 – международный стандарт для многоходовых испытаний по определению эффективности (бета коэффициент) и способности удержания загрязнений фильтров. Испытательная аппаратура для ISO 16889 должна включать в себя подключенные к линии автоматические оптические счётчики частиц, калиброванные с использованием калибровочной жидкости, сертифицированной Национальным Институтом Стандартизации и Технологий (НИСТ).

Стандарт требует от каждого изготовителя фильтра испытывать данный фильтр при различных расходах и предельных параметрах падения давления, соответствующих применению, конфигурации системы и типоразмеру фильтра. Фактическая эффективность у потребителя может варьироваться в зависимости от конфигурации испытанного фильтра и условий испытания. Счётчики частиц калибруются пропусканием образца калиброванной жидкости с известным распределением размеров частиц и кривой калибровки, соответствующей известному числу распределённых частиц. Подсчёт частиц ведётся по входному и выходному потокам фильтра каждую минуту испытаний. Примечание, содержащее бета коэффициент эффективности обозначает установленную НИСТ выявляемость загрязнений.

ISO 16889 рекомендует указывать как класс, так и эффективность. Например, класс 2 означает 50% эффективности; 10 означает 90% эффективности; 100 означает 99% эффективности; и 1,000 означает 99,9% эффективности. Например, ß4(c) = 200 означает, что на 200 больше частиц размером 4 микрона и больше были сосчитаны по входному потоку фильтра, чем по выходному потоку, указывая на 99,5% эффективности. Таким же образом, ß5(c) =1,000 обозначает, что на 1000 раз больше частиц размером 5 микрон и более, были сосчитаны по входному потоку в противоположность выходному потоку. Выходной поток представляет 99,9% эффективности.

Хотя производители фильтров публикуют классы эффективности для фильтрующих материалов, чтобы описать эксплуатационные уровни эффективности, нельзя установить прямую связь между шкалой бета эффективности и шкалой классов ISO. Однако, уровни загрязнения ISO у производителей основываются на контроле подсчёта частиц 4, 6 и 14 микрон в масле гидравлической системы. Этот уровень идентифицируется измерением количества частиц в 4 микрона и больше, в 6 микрон и больше, и в 14 микрон и больше в одном миллилитре образца рабочей жидкости гидравлической системы.

В конечно счёте, однако, реальное доказательство эффективности это какой чистой сохраняет фильтр жидкость в заданном применении. Хорошая программа анализа гидравлического масла, которая периодически проверяет чистоту, подтвердит, правильные ли фильтры используются.