Progressus industriae modernae crescentes postulationes in ambitu experimentationis, investigationis et productionis imposuit. Via principalis ad hanc necessitatem assequendam est late adhibere filtros aeris in systematibus refrigerationis aeris puri. Inter haec, filtra HEPA et ULPA ultimam protectionem praebent contra particulas pulveris in cameram puram ingredientibus. Eorum efficacia directe cum gradu camerae purae coniungitur, quod vicissim qualitatem processus et producti afficit. Ergo, interest investigationem experimentalem de filtro facere. Resistentia et efficacia filtrationis duorum filtrorum comparatae sunt ad diversas velocitates venti, mensurando efficaciam filtrationis filtri fibrae vitreae et filtri PTFE pro particulis PAO 0.3 μm, 0.5 μm, 1.0 μm. Resultata ostendunt celeritatem venti factorem magni momenti esse qui efficaciam filtrationis filtrorum aeris HEPA afficit. Quo maior velocitas venti, eo minor efficacia filtrationis, et effectus clarior est pro filtris PTFE.
Verba Clavis:Filtrum aeris HEPA; resistentia; effectus filtrationis; charta filtratoria PTFE; charta filtratoria fibrae vitreae; filtrum fibrae vitreae.
Numerus CLC: X964 Codex identificationis documenti: A
Cum continuo progressu scientiae et technologiae, productio et modernizatio productorum industrialium modernorum magis magisque exigentia facta est pro puritate aeris interioris. Praesertim industriae microelectronicae, medicae, chemicae, biologicae, ciborum tractantium, aliaeque, miniaturizationem requirunt. Praecisio, alta puritas, alta qualitas, et alta fides ambitus interioris, quae altiores et altiores requisita in effectu filtri aeris HEPA imponunt, ergo quomodo filtrum HEPA fabricari ad satisfaciendum postulationibus clientium urgentissima necessitas fabricatorum facta est. Una ex quaestionibus solutis [1-2]. Constat resistentiam et efficaciam filtrationis filtri duo indicia magni momenti esse ad filtrum aestimandum. Haec dissertatio conatur analysin effectus filtrationis et resistentiae filtri aeris HEPA ex variis materiis filtratoriis per experimenta [3], et diversas structuras eiusdem materiae filtratoriae. Effectus filtrationis et proprietates resistentiae filtri fundamentum theoreticum fabricatori filtri praebent.
1 Analysis methodi probationis
Multae sunt rationes ad filtra aëris HEPA detegenda, et diversae nationes diversas normas habent. Anno 1956, Commissio Militaris Civitatum Foederatarum Americae normam USMIL-STD282, normam probationis filtrorum aëris HEPA, et methodum DOP ad probationem efficientiae elaboravit. Anno 1965, norma Britannica BS3928 constituta est, et methodus flammae natrii ad detectionem efficientiae adhibita est. Anno 1973, Consociatio Ventilationis Europaea normam Eurovent 4/4 elaboravit, quae methodum detectionis flammae natrii secuta est. Postea, Societas Americana pro Probatione Ambientali et Scientia Efficaciae Filtrorum seriem similium normarum pro methodis probationis commendatis compilavit, omnes methodum numerationis DOP caliper utentes. Anno 1999, Europa normam BSEN1822 constituit, quae magnitudinem particularum perspicuissimam (MPPS) ad efficientiam filtrationis detegendam adhibet [4]. Norma detectionis Sinarum methodum flammae natrii adoptat. Systema detectionis efficaciae filtrorum aëris HEPA in hoc experimento adhibitum secundum normam Civitatum Foederatarum Americae 52.2 elaboratum est. Methodus detectionis methodum numerationis caliper utitur, et aerosol particulas PAO utitur.
1. 1 instrumentum principale
Hoc experimentum duobus computatoribus particularum utitur, qui simplicibus, commodis, celeribus et intuitivis praediti sunt, si cum aliis instrumentis ad concentrationem particularum examinandam comparentur [5]. Commoda supradicta computatoris particularum efficiunt ut paulatim alias methodos substituat et principalis methodus ad concentrationem particularum examinandam fiat. Numerum particularum et distributionem magnitudinis particularum (id est, numerationem numerandi) numerare possunt, quod instrumentum principale huius experimenti est. Fluxus exempli 28.6 LPM est, et eius antlia vacui sine carbone proprietates habet sonitus parvi et stabilis operationis. Si optio instituitur, temperatura et humiditas necnon celeritas venti metiri et filtrum probari possunt.
Systema detectionis aerosolia adhibet, particulas PAO ut pulverem filtrandum adhibens. Generatores aerosolorum (generationes Aerosolorum) exemplaris TDA-5B in Civitatibus Foederatis Americae productorum adhibemus. Ambitus occurrentiae est 500 – 65000 cfm (1 cfm = 28.6 LPM), et concentratio est 100 μg/L, 6500 cfm; 10 μg/L, 65000 cfm.
1. 2 cubiculum mundum
Ad experimenti accuratiorem qualitatem, laboratorium decem milium graduum secundum Normam Foederalem Civitatum Foederatarum 209C designatum et ornatum est. Pavimentum stratum adhibitum est, quod commodis terrazzi, resistentiae attritionis, bonae obsignationis, flexibilitatis et constructionis complexae insignitur. Materia est lacca epoxydica et paries e lateribus compositis camerae mundae factus est. Cubiculum instructum est lampadibus purificationis 220V, duabus × 40W cum 6, et secundum necessitates illuminationis et instrumentorum in agro dispositum est. Cubiculum mundum quattuor exitus aeris superiores et quattuor portas reditus aeris habet. Cubiculum lavationis aeris ad tactum ordinarium singulare designatum est. Tempus lavationis aeris est 0-100s, et celeritas venti cuiuslibet fistulae voluminis aeris circulantis adaptabilis maior quam vel aequalis est 20ms. Quia area cubiculi mundi <50m2 est et operarii <5 homines sunt, exitus tutus cubiculo mundo praebetur. Filtrum HEPA selectum est GB01×4, volumen aeris est 1000m3/h, et efficientia filtrationis maior quam vel aequalis 0.5μm et 99.995% est.
1. Tria exempla experimentalia
Modela filtri fibrae vitreae sunt: 610 (L) × 610 (A) × 150 (L) mm, typus deflectoris, 75 rugis, magnitudo 610 (L) × 610 (A) × 90 (L) mm, cum 200 plicarum, filtrum PTFE magnitudinis 480 (L) × 480 (A) × 70 (L) mm, sine typo deflectoris, cum 100 rugis.
Duo principia fundamentalia
Principium basicum mensae probationis est ventilabrum in aerem inflari. Cum HEPA/UEPA etiam filtro aereo HEPA instructum sit, considerari potest aerem purum factum esse antequam ad HEPA/UEPA probatum perveniat. Instrumentum particulas PAO in tubum emittit ut desideratam concentrationem gasis pulverem continentis formet et computatore particularum laserico utitur ad concentrationem particularum determinandam. Gas pulverem continens deinde per HEPA/UEPA probatum fluit, et concentratio particularum pulveris in aere per HEPA/UEPA filtrato etiam computatore particularum laserico metitur, et concentratio pulveris aeris ante et post filtrum comparatur, ita functionem filtri HEPA/UEPA determinans. Praeterea, foramina exemplificationis respective ante et post filtrum disponuntur, et resistentia cuiusque celeritatis venti manometro micro-pressio inclinato hic probatur.
Comparatio resistentiae trium filtrorum
Proprietas resistentiae filtri HEPA una ex notis magni momenti est. Sub praemissa efficientiae postulationum hominum implendae, proprietates resistentiae cum sumptibus usus coniunguntur: resistentia parva est, consumptio energiae parva est, et sumptus conservantur. Ergo, resistentia filtri curae facta est, unum ex indicibus magni momenti.
Secundum data mensurarum experimentalium, relatio inter celeritatem venti mediam duorum diversorum filtrorum structuralium fibrae vitreae et filtri PTFE et differentiam pressionis filtri obtinetur.Relatio in Figura II ostenditur:
Ex datis experimentalibus videri potest, crescente celeritate venti, resistentiam filtri lineariter ab infimo ad maximum crescere, et duas lineas rectas duorum filtrorum fibrae vitreae substantialiter coincidere. Facile est perspicere, cum celeritas venti filtrationis 1 m/s sit, resistentiam filtri fibrae vitreae fere quater maiorem esse quam filtri PTFE.
Cognita area filtri, relatio inter celeritatem frontalem et differentiam pressionis filtri derivari potest:
Ex datis experimentalibus videri potest, cum celeritas venti crescit, resistentiam filtri lineariter ab infimo ad maximum crescere, et duas lineas rectas duorum filtrorum fibrae vitreae substantialiter coincidere. Facile est videre, cum celeritas venti filtrationis 1 m/s est, resistentiam filtri fibrae vitreae fere quater maiorem esse quam filtri PTFE.
Cognita area filtri, relatio inter celeritatem frontalem et differentiam pressionis filtri derivari potest:
Propter differentiam inter celeritatem superficialem duorum generum filtrorum filtrantium et differentiam pressionis filtrantis duarum chartarum filtrantium, resistentia filtri cum specificatione 610×610×90mm ad eandem celeritatem superficialem maior est quam specificatio 610×. Resistentia filtri 610 × 150mm.
Attamen, perspicuum est, eadem celeritate superficiali, resistentiam filtri fibrae vitreae maiorem esse quam resistentiam PTFE. Hoc demonstrat PTFE filtro fibrae vitreae superior esse quod ad resistentiam attinet. Ut proprietates filtri fibrae vitreae et resistentiae PTFE ulterius intellegerentur, experimenta ulteriora peracta sunt. Resistentiam duarum chartarum filtratoriarum directe studuimus, cum celeritas venti filtri mutatur; eventus experimentales infra monstrantur:
Hoc ulterius confirmat conclusionem priorem, resistentiam chartae filtratoriae e fibra vitrea maiorem esse quam PTFE sub eadem venti celeritate [6].
Comparatio effectuum filtrorum quattuor
Secundum condiciones experimentales, efficacia filtrationis filtri pro particulis magnitudine 0.3 μm, 0.5 μm, et 1.0 μm ad varias venti celeritates metiri potest, et tabula sequens obtinetur:
Perspicuum est efficientiam filtrationis duorum filtrorum fibrae vitreae pro particulis 1.0 μm ad diversas venti celeritates esse 100%, et efficientiam filtrationis particularum 0.3 μm et 0.5 μm cum crescente venti celeritate decrescere. Patet efficientiam filtrationis filtri ad particulas maiores maiorem esse quam particulas parvas, et efficaciam filtrationis filtri 610×610×150 mm superiorem esse filtro specificationis 610×610×90 mm.
Eadem methodo adhibita, graphum relationem inter efficaciam filtrationis filtri PTFE 480×480×70 mm secundum celeritatem venti ostendens obtinetur:
Comparatis Fig. 5 et Fig. 6, effectus filtrationis filtri vitrei particularum 0.3 μm et 0.5 μm melior est, praesertim pro effectu contrastus pulveris 0.3 μm. Effectus filtrationis trium particularum in particulis 1 μm 100% erat.
Ut efficacitas filtrationis filtri fibrae vitreae et materiae filtratoriae PTFE intuitivius comparetur, probationes efficacitatis filtri directe in duabus chartis filtratoriis peractae sunt, et tabula sequens obtenta est:
Tabula supra obtenta est mensurando effectum filtrationis chartae filtratoriae PTFE et fibrae vitreae in particulis 0.3 μm ad varias venti celeritates [7-8]. Manifestum est efficaciam filtrationis chartae filtratoriae PTFE inferiorem esse quam chartae filtratoriae fibrae vitreae.
Consideratis proprietatibus resistentiae et filtrationis materiae filtratoriae, facile apparet materiam filtratoriam PTFE aptiorem esse ad filtra crassa vel sub-HEPA fabricanda, et materiam filtratoriam fibrae vitreae aptiorem esse ad filtra HEPA vel ultra-HEPA fabricanda.
5 Conclusio
Explorantur prospectus variarum applicationum filtrorum per comparationem proprietatum resistentiae et filtrationis filtrorum PTFE cum filtris fibrae vitreae. Ex experimento concludi potest celeritatem venti esse factorem magni momenti qui effectum filtrationis filtri aëris HEPA afficit. Quo maior celeritas venti, eo minor efficacia filtrationis, eo clarior effectus in filtrum PTFE, et in universum filtrum PTFE effectum filtrationis inferiorem habet quam filtrum fibrae vitreae, sed resistentia eius minor est quam filtri fibrae vitreae. Ergo, materia filtrationis PTFE aptior est ad fabricandum filtrum crassum vel sub-altae efficientiae, et materia filtrationis fibrae vitreae aptior est ad productionem filtri efficacis vel ultra-efficacis. Filtrum HEPA fibrae vitreae cum specificatione 610×610×150mm minus est quam filtrum HEPA fibrae vitreae 610×610×90mm, et efficacia filtrationis melior est quam filtrum HEPA fibrae vitreae 610×610×90mm. Hodie, pretium materiae filtrationis PTFE purae maius est quam fibrae vitreae. PTFE autem, comparatum cum fibra vitrea, meliorem resistentiam temperaturae, corrosionis et hydrolysi quam fibra vitrea habet. Quapropter, variae res considerandae sunt in productione filtri. Coniunge efficaciam technicam et efficaciam oeconomicam.
Referentiae:
[1] Liu Laihong, Wang Shihong. *Elaboratio et Usus Filtrorum Aeris* [J] • *Filtratio et Separatio*, 2000, 10(4): 8-10.
[2] Filtrum Aeris CN Davis [M], a Huang Riguang conversum. Pechinum: Atomic Energy Press, 1979.
[3] GB/T6165-1985 methodus probationis perfunctionis filtri aëris altae efficaciae, transmittantia et resistentia [M]. Officium Nationale Standardum, 1985.
[4] Xing Songnian. Methodus detectionis et applicatio practica filtri aeris altae efficaciae [J] • Instrumenta Bioprotectiva ad Epidemias Praevendendas, 2005, 26(1): 29-31.
[5] Hochrainer. Ulteriores evolutiones numeratoris particularum.
sizerPCS-2000 fibra vitrea [J]•Filtrum Acta Scientiae Aerosolorum, 2000, 31(1): 771-772.
[6]E. Weingartner, P. Haller, H. Burtscher Pressure etc
*Filtra Trans Fibras Deviata* [I] • Scientia Aerosolorum, 1996, 27(1): 639-640.
[7] Michael JM et Clyde Orr. Filtrationis - Principia et Usus [M].
Novi Eboraci:MarcelDekkerInc, 1987•
[8] Zhang Guoquan. Mechanica aerosolorum – fundamentum theoreticum pulveris remotionis et purificationis [M] • Pechinum: China Environmental Science Press, 1987.
Tempus publicationis: VI Ianuarii MMXIX