ВЦСПС
ВСЕСОЮЗНЫЙ ЦЕНТРАЛЬНЫЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ ОХРАНЫ ТРУДА
МЕТОДИКА
ИСПЫТАНИЯ ФИЛЬТРОВ И ФИЛЬТРУЮЩИХ МАТЕРИАЛОВ, ПРИМЕНЯЕМЫХ ДЛЯ ОЧИСТКИ ПРИТОЧНОГО ВОЗДУХА В СИСТЕМАХ ВЕНТИЛЯЦИИ И КОНДИЦИОНИРОВАНИЯ
(отраслевая)
МОСКВА-1974
УДК 697.942(083.75)
Методика испытания фильтров и фильтрующих материалов, применяемых для очистки приточного воздуха в системах вентиляции и кондиционирования, является отраслевым нормативным материалом. Она разработана Всесоюзным научно-исследовательским и проектно-конструкторским институтом по оборудованию для кондиционирования воздуха и вентиляции (ВНИИКОНДВЕНТМАШ), Всесоюзным центральным научно-исследовательским институтом охраны труда (ВЦНИИОТ ВЦСПС) и Всесоюзным научно-исследовательским институтом охраны труда в Ленинграде (ВНИИОТ ВЦСПС).
щенного за это же время через фильтр по формулам:
2) на основе экспериментального определения пыле содержани я, аналогичного определению начальной концентрации пыли Znt
При наличии в фильтре неустранимого подсоса воздуха в остаточную концентрацию Z для ее сопоставимости с начальной концентрацией, вводится поправка, равная отношению расхода воздуха перед фильтром Q\i к соответствующему расходу за фильтром ив даль
нейших расчетах используется значение концентрации Z1В ;
Степень очистки воздуха в фильтре или эффективность фильтра
Отношение массы пыли, уловленной фильтром, к массе поступившей в него пыли, выраженное в процентах, Величина ^ вычисляется следующими способами:
1) исходя из величин массы поступившей ,
уловленной и вы
несенной пыли:
2) исходя из измеренных концентраций пыли на входе в фильтр и
выходе ZB из не го:
При наличии подсосов воздуха в формулу следует подставлять Z в
Степень вынооа £> %
пыли из фильтра
Отношение массы пыли, вынесенной из фильтра, к массе поступившей в него пыли, выраженное в процентах
Величина ё> =» 100 - £ вычисляется исходя из величин массы поступившей ^п» уловленной Gy и вынесенной пыли G-B :
2
Пылеемкость П г/м
фильтра
Масса задержанной в фильтре пыли, отнесенная к 1 м^ площади его рабочего се
чения при достижении задан-
1
2
3
Удельная
масса
уловленной
пыли
Проход
ной предельной величины гидравлического сопротивления фильтра. Пыле-емкость фильтра определяется следующими способами:
1) взвешиванием фильтра до и после запыления с последующим делением найденной разности массы на величину рабочего сечения;
2) вычислением, исходя из измеренных величщ^, начальной и ос-таточной ^ в концентраций пыли, расхода воздуха Qn и продолжительности опыта L :
(Zn-Zl)oVrрф
2
г/м Масса задержанной в фильтре пыли, отнесенная к 1 м^ площади его рабочего сечения при гидравлическом сопротивлении, отличном от предельной величины
% Доля массы пыли или порошкообразного материала,частицы которых меньше заданного диаметра 8 или по
отношению ко всей их массе
Фракция пыли или порошкообразного материала
% Доля массы пыли или порошкообразного материала,частицы которой больше заданного диаметра & или 8^ по отношению ко всей их массе
% Различают фаркции по массе и числу частиц:
1) фракции по маасе представляют собой долю массы частиц, размеры
П
которых находятся в пределах между двумя заданными значениями диаметров частиц, по отношению ко всей массе материала;
2) фракции по числу частиц представляют собой долю числа частиц, размеры которых находятся в пределах между двумя заданными значениями их диаметров, по отношению ко всему числу частиц материала
Медиана распределения мас-Gbi частиц по размерам, медианный диаметр |
° 50 |
мкм |
Размер частиц, при котором масса всех частиц мельче £ 50 составляет 50% и крупнее £ 50 также 50% от общей массы частиц порошка или пыли |
Медиана распределения числа частиц по размерам, медианный диаметр |
^50 |
мкм |
Размер частиц, при котором число всех частиц мельче 6 50 составляет 50% и крупнее § 50 также 50% от общего числа частиц порошка или пыли |
Характерные |
^ 15,9 |
мкм |
Диаметры частиц, при ко |
точки кривой распределения, |
1
£ |
|
торых масса всех частиц меньше 515,9 и § 84 1 |
отвечающей ло-гарифмиче ски нормальной функции |
0 84,1 |
|
составляет соответственно 15,9 и 84,1% от общей массы частиц пыли или порошка |
Среднее квадра- lgGT
тичное (стандартное ) отклонение распределения массы частиц по логарифмам их размеров
Удельная поверхность пыли
мкм Диаметр частиц, соответствующий максимуму функции плотности распределения
мкм Величина, характеризующая дисперсию массы частиц по размерам. Для распределения ,графически изображаемого прямой на логарифмически вероятностной координатной оеткв| стандартное отклонение численно равно котангенсу угла между прямой и положительным направлением оси абсцисс. Число <о находится по графику из следующих отношений:
^84,1 = <^50
$ 50 ^15,9
Зная медиану распределения 5 50 и число & можно из указанных отношений вычислить § 04 1 или g по соответ
ствующим величинам проходов (84,1 и 15,9%), построить на логарифмически вероятностной сетке график функции распределения
см^/г Величина площади поверхности частиц пыли, содержащихся в навеске массой в 1 г
2. Основные положения
2.1. Для получения сопоставимых технических характеристик фильтров и фильтрующих материалов, применяемых в системах очистки от пыли приточного воздуха, их испытания следует проводить в регламентированных настоящей методикой условиях. В результате испытаний определяются основные технические показатели: степень очистки воздуха на экспериментальной пыли ; гидравлическое сопротивление ДР? пы-леемкость П; допускаемая воздушная нагрузка Wф. Кроме того, необходимо определять дисперсный состав пыли, поступающей на фильтр.
2.2. Испытание фильтров проводят путем очистки воздухаТискусст-венно запыленного экспериментальной пылью. Воздух перед его запы-лением забирается из помещения. Температура воздуха помещения должна быть в пределах 15-25 С, относительная влажность - 40-60%, запыленность - не выше 0,3 мг/м ♦ Концентрации пыли, значения температуры и относительной влажности воздуха помещения, а также барометрического давления необходимо ежедневно заносить в журнал испытаний.
В случае отклонений от указанных параметров температуры и влажности воздуха из-за наружных метеорологических условий, помещение экспериментального стенда должно быть оборудовано установкой кондиционирования воздуха.
2.3. В качестве испытываемого образца используют фильтрующий материал, ячейку (кассету) или фильтр заводского выпуска. При испытании опытных образцов можно использовать фильтры, изготовленные по рабочим чертежам, согласованным с организацией-разработчиком и принятым комиссией по проведению сравнительных испытаний. Комиссия назначается дирекцией, в ее состав также включают представителей организации-разработчика фильтра.
3. Экспериментальная пыль и запыление воздуха
3.1. Для искусственного запыления воздуха, поступающего на испытываемые фильтры, применяется тонкая кварцевая пыль (рис. 1) со следующими параметрами:
& 50 ^ 5 “ мкм =* 2,40+2,63 lg <5* - 0,38 + 0Д2
14
Рис. 1. Дисперсный состав экспериментальной пыли
Величину удельной поверхности пыли определяют с помощью прибора ПСХ-2| при нажатии на плунжер с усилием 15 кг и более она должна составлять 12000 см^/г.
3.2. Кварцевую пыль с указанными параметрами приготовляют! путем размола пылевидного кварца (ГОСТ 9077-59). Контроль дисперсного состава экспериментальной пыли следует проводить жидкостным прибором с подъемной пипеткой либо центробежным воздушным сепаратором БАКО.
3.3. Для дозирования, распыления и деагломерации пыли следует применять пыледозатор с форсуночным распылителем (рис.2). Форсуночный распылитель представляет собой цилиндрическую головку 1, снабженную тангенциальным патрубком 3, через который подается пыль от пыледозатора, и выходным патрубком 2, из которого пылевоздушная смесь подается на испытываемый фильтр.
Эжектор пыледозатора работает на сжатом воздухе при давлении 3-10 Н/м^ (0,3-1,0 кгс/см^). Регулировку количества пыли,подаваемой пыле дозатором в единицу времени, и соответственно, концентрации пыли в воздухе, поступающем на испытываемый фильтр, можно проводить при помощи смены дозирующих стаканов с различной величиной внут-неннего диаметра.
3.4. Равномерная подача пыли на стенде испытания фильтров осуществляется пыледозатором ( рис. 3 ). От электродвигателя 1 через клиновый ремень 2 вращение передает ся с помощью червячного редуктора 3, который через шестеренчатое зацепление приводит в движение ходовой винт, а через круглый ремень 5 и ролики приводится во вращение валик со спиралью 7. Пыль, подаваемая дозатором, находится в стакане 8, в центре которого расположена труба 9, жестко прикрепленная к раме 10. Сальниковое уплотнение между трубой и стаканом позволяет последнему легко перемещаться по трубе и направляющим 11. Верхний торец трубы имеет три фигурных отверстия, в которые осыпается пыль,беспрерывно подаваемая вращающейся спиралью, сидящей на валике 7. В процессе работы каретка 12 перемещается по ходовому винту, а связанная с ней штанга 13 через ролик 14 постепенно перемещает стакан вверх по направляющим, вследствие чего Спиралью подхватываются новые порции пыли. Меняя угол наклона штанги, можно регулировать количество пыли, подаваемой дозатором. В трубе 9 с помощью эжектора 15, к которому подается сжатый воздух, создается разрежение, в результате чего пыль из трубы по трубопроводу 16 подается на стенд для испытания фильтров.
3.5. В лабораторных условиях концентрация пыли в воздухе, поступающем на испытываемый фильтр, должна составлять 10 мг/м • Для проведения ускоренных испытаний фильтров концентрацию разрешается
16
Рис. 2. Форсуночный распылитель
ВЦСПС
ВСЕСОЮЗНЫЙ ЦЕНТРАЛЬНЫЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ ОХРАНЫ ТРУДА
УТВЕРЖДАЮ
Главный инженер Главстроммашины Министерства строительного, дорожного и коммунального машиностроения СССР
В .П .Ксенофонтов
31/1-1974
МЕТОДИКА
ИСПЫТАНИЯ ФИЛЬТРОВ И ФИЛЬТРУЮЩИХ МАТЕРИАЛОВ, ПРИМЕНЯЕМЫХ ДЛЯ ОЧИСТКИ ПРИТОЧНОГО ВОЗДУХА В СИСТЕМАХ ВЕНТИЛЯЦИИ И КОНДИЦИОНИРОВАНИЯ (отраслевая)
Москва-1974
g
увеличивать до 30 мг/м • Для заводских стендовых испытаний фильтров концентрация пыли принимается равной 30 мг/м .
3.6. Дисперсный состав пыли при отладке работы, пыледозатора контролируется при помощи ротационного анализатора дисперсности согласно методике, изложенной в приложении N° 1.
4. Экспериментальные стенды
4.1. Для испытания фильтров и фильтрующих материалов используют три типа экспериментальных стендов:
а) стенд для испытания фильтрующих материалов при расходе воздуха до 1000 м /ч; размеры испытываемых образцов - 300x300 мм (рис. 4);
б) стенд для испытания промышленных ячейковых фильтров при расходе воздуха от 1000 до 3000 м /ч. Размеры ячеек -500x500 мм (рис.5);
в) стенд для испытания промышленных фильтров при расходе воздуха от 3000 до 80000 м3/ч (рис. 6).
4.2. Если концентрация пыли в воздухе помещения превышает 0,3 мг/м3 перед испытываемым фильтром устанавливается абсолютный фильтр.
4.3. Общая высота экспериментального стенда принимается не более 3,5 м, высота размещения от уровня пола испытываемого фильтра должна быть не более 1,5 м.
4.4. В стендах должны устанавливаться вентиляторы, обеспечивающие требуемый расход воздуха (см. п.4.1 ) и общее разрежение
1000 Н/м^ (100 кгс/м^). В отдельных случаях рекомендуется обеспечивать общее разрежение 4000 Н/м^ (400 кгс/м ).
Вентиляторы о электродвигателями монтируются на двух самостоятельных основаниях. Для исключения передачи вибрации от вентилятора к стенду в соединяющем их трубопроводе устанавливается эластичная вставка. Лопаточные колеса вентиляторов приводятся во вращение электродвигателями переменного тока.
4.5. Для обеспечения плавного входа во всех стендах потока воздуха и измерения его скорости устанавливается коллектор с краями, очерченными по окружности или по лемнискате.
4.6. Экспериментальные стенды, указанные в пунктах 4.1а и 4.16 (см. рис. 4 и 5) монтируются по вертикальной схеме и имеют следующие основные элементы: 1 - два коллектора на входе и выходе стенда; 2, 7 - микроманометры; 3 - диффузор; 4 - распылитель—деагломе-
19
ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение .............................. 3
Основные измеряемые и вычисляемые величины........ 3
Основные положения......... 14
Экспериментальная пыль и запыление воздуха......... 14
Экспериментальные стенды............ 19
Измерительная аппаратура .................... 23
Проведение испытаний и оформление результатов........ 27
Приложения............................. 29
Всесоюзный центральный научно-исследовательский институт охраны труда ВЦСПС, 1974
Введение
Настоящая методика стендовых испытаний распространяется на фильтры и фильтрующие материалы, применяемые для очистки от пыли приточного наружного и рециркуляционного воздуха в системах вентиляции и кондиционирования. Исключение составляют электрофильтры и фильтрующие материалы, эффективность очистки которых на экспериментальной пыли выше 99%.
Методикой установлены параметры и способы; приготовления экспериментальной пыли; запыления поступающего на фильтр воздуха; определения эффективности, гидравлического сопротивления, воздушной нагрузки и пылеемкости фильтров.
Методика предназначена в качестве руководства при испытании фильтров в лабораторных условиях; она не распространяется на испытания, проводимые в производственных условиях.
1. Основные измеряемые и вычисляемые величины
1.1. В целях сопоставления результатов испытаний, проводимых различными организациями, а также унификации получаемых данных и технико-экономических показателей фильтров и фильтрующих материалов в методике приняты единые научно-технические термины, обозначения, единицы измерения и способы вычисления величин, используемых при испытании фильтров.
1.2* Принятые обозначения величин и единицы их измерений приведены в табл. 1.1.
3
Обозначения величин и единицы их измерения |
Величины |
Обозначения |
Единицы
измерения |
1 |
2 |
3 |
Диаметр воздухопровода |
d |
мм |
Площадь сечения воздухопровода, площадь рабочего оечения фильтра и фильтрующая поверхность |
Р . Р,
в Ф |
м2 |
Средняя скорость воздуха по расходу и скорость воздуха в заданной точке |
V, V. |
м/с |
Воздушная нагрузка на фильтр |
w, = Ф |
м3/(м2-ч) |
Расход воздуха, поступающего на фильтр, выходящего из фильтра и отсасываемого для отбора пылевых проб |
1 |
3 3
м /ч, дм /мин |
Расход воздуха, приведенный к стандартным условиям ( t =*20°С; Pg ^ 760 мм рт#ст) |
111
^П ' Чз J Qo |
3 3
м /ч, дм /мин |
Объем воздуха и приведенный к стандартным условиям объем воздуха |
.<
<
Н1 |
3
м |
Полное давление |
р |
Н/м2 |
Статическое давление Динамическое давление |
р
cm
Pck |
Н/м2
Н/м2 |
Барометрическое давление |
Р<Г |
Н/м2 |
|
Гидравлическое сопротивление фильтра, равное разности полных давлений воздуха на входе и выходе из него Н/м2 |
4
1 |
2 |
3 |
Коэффициент гидравлического cortpo-тивления фильтра |
АР ^ Рск |
. |
Температура воздуха в помещении |
^ В |
л |
стенда и на выходе из фильтра |
°с |
Плотность воздуха, жидкости и ма |
|
о |
териала частиц пыли |
1 Ут |
кг/м |
Динамическая вязкость воздуха и |
Н.с/м2
о |
жидкости |
ж |
Кинематическая вязкость жидкости |
V |
м/с |
Относительная влажность воздуха |
<S |
% |
Ускорение аилы тяжести |
й |
м/с^ |
Время |
Г |
о, мин |
1.3. Основные параметры, вычисляемые в технике пылевых измерений* их обозначения, единицы измерения и определения приведены в табл* 1*2.
Обозначения, единицы измерения и определение основных параметров
Таблица 1.2 |
Параметры |
Обозначения |
Единицы |
Определение |
ПЫЛИ |
|
измерения |
|
1 |
2 |
3 |
4 |
|
Размер (диа |
|
|
Размер, определяющий |
метр) частиц |
$ |
мкм |
крупность частицы - диаметр или длина стороны отверстия сита. Точно характеризует только шарообразные частицы |
Седиментацион-ный диаметр частиц |
§
S |
мкм |
Диаметр шара, скрость оседания и плотность которого соответственно |
|
5 |
равны скорости и плотности частицы. Характеризует размер частицы, не имеющей правильной геометрической формы
Седиментаци он-ная скорость или скорость оседания частиц
W см/с Скорость, которую прини
Масса пыли, поступившей на фильтр
мает частица в спокойной среде под влиянием силэх тяжести. Она зависит от крупности частицы, ее фор-мы, структуры и плотности вещества, а также от плотности и вязкости среды
G- г Величина & определя-
п п .
ется следующими способами:
1) взвешиванием экспериментальной пыли, подаваемой при помощи пы-леподатчика;
2) вычислением по следующей формуле на основе измерения концентрации пыли Z^n у расхода воздуха Q и продолжительности опыта *Г :
Gn = zn •
G-y г Величина G-y определя
ется следующими способами:
1) взвешиванием испытуемого фильтра перед и после опыта;
2) вычислением по следующей формуле на основе измерения концентраций
Масса пыли, G- г
о в
неуловленной
фильтром (вынесенной из фильтра)
Концентрация пыли по массе частиц
Концентрация пыли по числу частиц
_4__
пыли Zn и Zb ^ расхода воздуха QAn и Q в и продолжительности опыта Т :
Gy = ( Zn Qn - ZB Qg )X
Величина GB определяется следующими способами:
1) взвешиванием габсолютно го* фильтра, находящегося за испытуемым фильтром;
2) по разности поступившей и уловленной пыли:
3) вычислением по следующей формуле на основе измерения концентрации пыли Z в , расхода воздуха Q^b и продолжительности опыта 'Г :
GB = zB Ql Г
Масса частиц пыли, содержащихся в одном кубическом метре воздуха, приведенного к стандартным условиям
Число частиц N пыли,содержащихся в одном кубическом метре воздуха, приведенного к стандартным условиям. Концентрация по
7
числу частиц используется при оценке фильтров,к которым предъявляются особо повышенные требования по очистке воздуха
Начальная концентрация пыли по массе частиц в воздухе, поступающем на фильтр
Величина Zn определяется следующими способами:
1) исходя из массы экспериментальной пыли, поданной во входной воздухопровод фильтра за время опыта, и объема воздуха, прошедшего через фильтр за то же время при расходе воз-духа Q^:
Остаточная концентрация пыли по массе частиц б воздухе, выходящем из фильтра
Z,
2) на основе экспериментального определения массы пыли на фильтре пылезаборного прибора ( Go ) и объема про
сасываемого через него воздуха за время работы пылезаборного прибора Т , при расходе
воздуха О1 :
п ° ry _ G-o
п "
мг/ м3 Величина ^в определяет
ся следующими способами: г/м 1) исходя из массы пыли
^в, времени опыта и объема воздуха, пропу-