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WILKERSON威尔克森高效过滤器性能分析
机场飞机释放大量超细颗粒物，雾霾天气时大气中高浓度的PM2.5颗粒物，在飞机候机过程中进入机舱内部；同时，机舱内部人员活动、物品也散发大量颗粒物，因此，机舱内的乘客面临严重的颗粒物暴露风险。不同尺度的颗粒物通过呼吸系统进入并沉积在不同部位，形成病灶。为保障舱内乘客健康，需要对舱内空气进行净化处理，安装回风过滤器成为必须，而过滤器的性能又直接影响舱内空气品质，因此，需要对航空过滤器性能进行研究。

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本文参照EN1822和EN779标准，建立和完善了航空过滤器全寿命性能检测方法。效率测试，采用SMPS+OPC的方法检测过滤器从10nm到3μm整个粒径范围内的效率，以评价过滤器对从超细颗粒物到PM2.5整个粒径范围的效率。三种过滤器初始效率分别为：Donaldson过滤器MPPS效率80%，MPPS在100nm；Pall-1过滤器MPPS效率为99.75%，MPPS在125nm；Pall-2过滤器MPPS效率为96%，MPPS在130nm。容尘实验，使用A2尘与ASHRAE尘分别对Donaldson过滤器进行实验，发现使用ASHRAE尘实验时的效率、阻力增大更快，这是由于ASHRAE尘粒径整体上大于A2尘，大颗粒导致纤维孔隙更快地堵塞。对同样使用ASHRAE尘实验的Donaldson过滤器与Pall过滤器，Pall过滤器的效率、阻力增大更快，经电镜照片分析得知是由于Pall过滤器纤维组成以细纤维为主，具有更大的容密度与过滤面积。利用一简单的数学模型对Pall-2过滤器的寿命进行理论预测，发现在中国大气条件下使用的过滤器阻力增长快，*按照“C检”时间更换过滤器是不科学的。 为评价机舱通风系统对舱内污染物的去除效果，基于模拟飞机真实尺寸的环境舱，将航空过滤器安装在机组中，在舱内采用人工发尘、混合、衰减的方法，以CADR为评价指标来评价通风系统对颗粒物的去除效果。对0.5μm~3μm粒径范围内颗粒物计数浓度以及PM2.5计重浓度的去除效果的测试表明，CADR分别为16m3/min与25m3/min。相当于系统对颗粒物计数浓度和计重浓度的净化效果为分别为53%和83%，与过滤器本身效率相比，有所下降。另外，实验结果表明CADR值随风量的增大而增大；在各种不同风量下，CADR值均随粒径的增大而增大。 本文的研究能为航空过滤器的开发及机舱空气品质的提高提供科学依据和相关实验基础。
降低高效空气过滤器的阻力对于提高空气净化产品的性能、降低暖通空调系统的成本有着重要的意义。本文通过相关的的实验和理论分析研究了影响高效空气过滤器阻力的各种因素与阻力之间的关系，得出了能使高效空气过滤器阻力zui低的*褶间距和*褶深的具体数据，推导出了高效空气过滤器的阻力计算公式以及其他结论。 高效空气过滤器的阻力与滤纸特性、滤纸褶间距、滤纸褶深、滤纸褶形状、气流温度等有关。减小滤纸褶间距和增大滤纸褶深都可以增大过滤面积，减小滤纸阻力，但同时会增大结构阻力，因此存在*的褶间距和褶深使过滤器的阻力zui低。不同的滤纸有不同的*结构参数。在本课题中，对于用滤纸A制造的平板密褶型高效空气过滤器，褶深分别为30 mm、52 mm和73 mm时相应的*褶间距分别为2.7 mm、3.4 mm和4.0 mm,改用滤纸B后，同样褶深对应的*褶间距分别为2.5 mm、3.1 mm、3.7 mm。对于用滤纸A制作的平板密褶型高效空气过滤器，褶间距为3.3mm时，*的褶深度介于52mm～63mm。有隔板高效空气过滤器的褶间距和褶深也存在着类似的规律。V形剖面的滤纸褶是一种比矩形剖面的滤纸褶阻力更低的气流通道形式。 根据高效空气过滤器内气流流动状况，推导出高效空气过滤器阻力的理论计算公式。该公式对常见的有隔板高效空气过滤器和部分平板密褶型高效空气过滤器的适用性较好。但不大适用于大褶深、小褶间距的平板密褶型高效空气过滤器。本实验范围内的结构优化在降低过滤器阻力的同时，对过滤效率没有明显影响。

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测试气流的温度升高，过滤器阻力随之变大。不同厂家、不同批次的滤纸阻力特性有较大差距，本实验中有隔板高效空气过滤器的阻力比平板密褶型高效空气过滤器的阻力更均匀。在进行高效空气过滤器阻力研究时必须考虑气流温度、滤纸、制造工艺的影响。