بازدهی فیلتر

مواد سلولزی که عموما درقالب کاغذهای دو لایه و چند لایه سلولزی مصنوعی برای فیلتراسیون موتورها مورد استفاده قرار گرفته میشوند، تماما فیبری هستند .دیگر مواد، همچون مواد متخلخل بافته نشده و عمیق، تنها در کاربرهای پیش فیلتری استفاده میشوند .در حال حاضر، از این نوع فیلترها در کناره های فیلتراسیون هوای موتور، استفاده میشود .هنگامی که میزان ظرفیت گرد و غبار، دارای اهمیت زیادی میباشد، این نوع مواد ممکن است کاربردهای جدید در فیلتراسیون هوا برای موتورها، به ویژه چند لایه و به صورت چند ترکیب مصنوعی با رفتار سطحی پیدا کنند. بازدهی فیلتر در فیلترهای فیبری به طور کامل به وسیله تئوری فیلتراسیون شرح داده میشود. هر چند، تئوری فیلتراسیون کلاسیک، عموما در مورد برخوردها صحبت میکند تا بحث بازده نگهداری ذرات .بنابراین، جذب مجدد ذرات گرد و غبار جمع شده، تشدید و نفوذ ذرات، که مشخصه فرآیند تصفیه پویا هستند، در آنها توصیف نمیشود . بازده فیلتر در شتاب اسپری، خواص فیزیکی مواد فیلتر، خواص سطح، خواص فیزیکی و شیمیایی آلودگی هوا، پالایش جریان، ارتعاش مکانیکی، رطوبت، دما و طراحی سیستم فیلتر میباشد.

چهار مکانیزیم فیلتراسیون اصلی در نظر گرفته میشوند: مکانیزم های نفوذ، بهم فشردگی، جلوگیری یا حائل شدن، الکترواستاتیکی.

بازده کل فیلتر به وسیله این مکانیزم ها، به علاوه چسبندگی گرد وغبار به فیبرها و نیروهای کشیدن را تحت تأثیر قرار میدهد. همچنین، لرزش مکانیکی، نوسانات جریان و نیروهای فشار نیز نقش مهمی را در بازده کلی در مقادیر زیاد گرد و غبار، بازی میکنند .مدل های ریاضی توسط آقایان پیچ و لوفر مورد بررسی قرار گرفتند .

از آنجا که بازده کلی، یک ترکیبی از کارآیی تمام مکانیزم های فیلتراسیون است، یک بازده حداقلی در اندازه ذرات 1/0 تا 5/0 میکرون بسته به سرعت اسپری رخ میدهد. برای گرد و غبار سیلیس با پراکندگی های چندگانه و مواد غیر بافتی مصنوعی با تخلخل بالا به عنوان مواد فیلتر، حداقل بهره وری در سرعت 10-20 سانتیمتر بر ثانیه رخ میدهد.

براساس مدلهای مکانیزم های فیلتراسیون توصیف شده، بازده برخورد برابر است با بازده برخود بیشتر از یک منحنی 1 برای برخی از ذرات مایع..برای ذرات جامد، کارآیی فیلتراسیون، درعدد استوکس نظری آن منحرف میشود .در ناحیه اینرسی فیلتراسیون هوا، که ذرات دارای حرکت قابل توجه هستند، عامل احتمال چسبندگی کمتر از 1 است .بدین معنی که ذرات میتوانند از فیبرها خارج شوند و کارایی فیلتر را کاهش دهند.ذرات بازگشتی انرژی کمتر نسبت به قبل از برخورد دارند. بنابراین، اگر مواد فیلتر ضخامت کافی داشته باشند، آنها معمولا توسط لایه های پایین دست از فیبر گرفته میشوند .کارآیی فیلتر با تجمع گرد و غبار تغییر میکند که این امر ساختار فیلتر را تغییر میدهد .این مسئله به طور معمول منجر به افزایش کارایی فیلتر در سرعت های اندک اسپری، میشود .یک فیلتر معمولا سطح کل مواد را در سرعت های اندک پوشش میدهد و الیه های فیلتر اضافی گرانوله شده را تشکیل میدهد. معادله کلی توصیف بازده فیلتر برای مواد فیلتر حاوی گرد و غبار به صورت زیر ارائه میشود . 

𝑃=𝑃0∙exp (−𝑘𝑚𝐷)

در حرکت گرد وغبار با سرعتهای بالاتر، فرآیند فیلتراسیون بسیار پیچیده تر میشود، آن هم به دلیل افت بیش از حد فشاردرون فیلتر،کشیدن و نیروهای اینرسی ذرات ، که ممکن است باعث جذب دوباره ذرات شود .هیچ مدل نظری برای توصیف عملکرد فیلتر پویادر سرعت های اسپری بالا وجود ندارد.