材料在空气(纤维过滤材料对空气中颗粒物的捕集机理、惯性和扩散效应)
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材料在空气(纤维过滤材料对空气中颗粒物的捕集机理、惯性和扩散效应)
纤维过滤材料对空气中颗粒的捕集机理非常复杂。根据已有的研究成果,光纤滤波器的捕获机理有五种:惯性、扩散、lan截、重力和静电。
惯性力下的颗粒捕获:由于过滤材料纤维的复杂排列,液体或空气流的液体流线在通过过滤材料时遇到障碍物并转弯。液体中的颗粒通过纤维层,流线会反复剧烈旋转。当流线旋转时,运动的粒子具有惯性,没有时间跟随流线的变化绕过光纤。在惯性力的作用下,颗粒脱离流线,冲击过滤材料表面,沉积在纤维上。颗粒尺寸越大,空气速度越大,惯性力的影响越大。颗粒被过滤纤维堵塞的可能性越大,过滤效率越高。
扩散捕获:由于气体分子热运动对粒子施加的力,粒子发生布朗运动,使随流体流动的粒子轨迹在一定程度上偏离流线。粒径越小,风速越小,布朗运动强度越大,扩散效应越明显。在室温下,0.1μM/s的颗粒扩散距离可达到17μM,比纤维间距大几倍甚至几十倍,因此颗粒移动、接触纤维表面和沉积的机会更大。颗粒半径越大,扩散系数越小,当颗粒直径大于0.3μM时,颗粒的布朗运动将大大减弱。一般来说,布朗运动本身不能使其脱离流线而与纤维表面发生碰撞。
粒子捕获是五种机制的结果,其中一种或几种起主要作用。理论上,可以计算每种捕获机制中单光纤的捕获效率,但总捕获效率并不是每种捕获效率的简单相加,而且各种捕获机制之间存在相互作用。
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