纖維層濾料由眾多單纖維構成,首先研究單一纖維的捕集機理。當含塵氣流繞流纖維體時,發生攔截效應、慣性效應、擴散效應、靜電效應、重力效應,從而捕集塵粒,如圖2 -1所示。
圖2 -1纖維體捕集粉塵機理
1-慣性2-攔截3-擴散4-靜電5-重力
1.慣性效應
當塵粒沿流線運動接近纖維體時,氣體繞流,而較大質量的塵粒受慣性力作用偏離流線,切向運動,與纖維碰撞而截留。
2.攔截效應
當塵粒沿流線運動接近纖維體時,大多數細小的塵粒隨氣流繞流,只有半徑大于或等于塵粒中心至纖維邊緣之間距離的塵粒,被纖維攔截鉤附。
3.擴散效應
粒徑≤0.1μm的微粒在流體分子熱運動的作用下產生不規則的布朗擴散,脫離流線,被纖維捕集。對于0. lμm的微粒,在常溫下每秒擴散距離可達17 μm。粒徑越小、含塵氣體溫度越高,擴散效益越明顯。
4.靜電效應
因受摩擦感應或外加電場的作用,使塵粒或纖維荷電,當兩者電荷極性相反時,在庫侖力的作用下,塵粒被纖維吸引而捕集。
5.重力效應
當塵粒粒徑較大、質量較重,而氣流速度較小時,塵粒在重力作用下,脫離運動軌跡,沉落纖維表面而捕集。
此外,還有分子間吸引的范德華效應、溫差造成的熱致遷移效應、濃度差異引起的濃度擴散效應。
以上各種捕集效應是以單一纖維作孤立捕集體來描述的,實際上,起過濾作用的是按一定組織結構排列的眾多纖維集合體,纖維之相互發生影響。同時,過濾。過程通常不是一種效應起作刊用,而是多種效應同時起作用,各種捕集效應所起的捕集作用因塵粒大小、流速高低而異。圖2 -2為各種捕集效應的作用區域。