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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。
lan截粒子捕获:在纤维层中,纤维错综复杂地排列成无数网格。当一定尺寸的颗粒沿着流线在纤维表面附近移动时,如果流线到纤维表面的距离等于或小于颗粒的半径,则颗粒将沉积在纤维表面上,悬浮液中较大且不扩散的颗粒将随着液体流动沿着介质表面的未受干扰流线移动,直到它们接触并粘附到介质表面,这称为lan截。作为过滤材料的纤维膜内部排列复杂。当液体中的颗粒在运动中与过滤材料的纤维表面接触时,由于范德华力的作用,它们将被过滤材料粘住。此外,截留大于过滤材料孔隙间隙的颗粒称为筛分效应,有时单独称为过滤效应,但也可视为截留效应。
捕获粒子的机制:惯性、扩散、lan截、重力和静电。
重力捕集颗粒:当颗粒通过纤维层时,较大直径的颗粒会在重力作用下沉淀。颗粒在重力作用下离开流线,并因重力沉积在纤维上。由于空气流经纤维过滤器(尤其是滤纸过滤器)的时间远小于ls,因此在纤维上沉降前通过纤维层的M颗粒直径μ小于0.5,因此重力沉降可以完全忽略。
由于摩擦或其他影响,纤维和颗粒都可能带电。具有各向异性电荷的粒子相互吸引,形成新的大粒子。由于惯性很容易被捕获,具有各向同性电荷的粒子相互排斥,导致粒子的布朗运动。同时,纤维也因静电力吸引粒子,这统称为静电相互作用。但是,除了有意识地给纤维或粒子充电外,如果纤维表面在纤维处理过程中由于摩擦或粒子感应而带电,这种电荷不可能长期存在,并且电场强度很弱,吸引力很小,可以忽略不计。
粒子捕获是五种机制的结果,其中一种或多种机制起主要作用。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。