压缩空气过滤器百问百答一、压缩空气中的污染物1-1压缩空气中的主要污染物有哪些？答：从空压机中出来的压缩空气是很脏的。

主要污染物有：水（液态的水滴、水雾和呈气态的水蒸气），压缩机废油（雾状油滴及油蒸气），以及固体和气体杂质。

而系统中最主要的污染物是水和压缩机废油。

1-2压缩空气中水分的主要来源是什么？答：压缩空气中水分的主要来源是随同空气一起被空压机吸入的水蒸气。

湿空气进入空压机后，在压缩过程中大量水蒸气被挤压而成液态水，会使空压机出口处压缩空气的相对湿度大为降低。

如系统压力为0.7Mpa、吸入空气相对湿度为80%的情况下，从空压机排出的压缩空气尽管在压力状态下呈饱和状态，但若折合到压缩前的大气压状态，其相对湿度只有6—10%。

这就是说，经压缩后的空气含水量已经大大减少。

但在排气管道和用气设备里随着温度的逐步下降，压缩空气中继续会有大量液态水凝结出来。

1-3空压机吸入空气的含水量和什么有关？答：在吸气量一定的条件下，空压机吸入空气中的水分含量与环境空气的温度及相对湿度Φ有关。

环境空气温度越高，它的饱和水分压p b越大。

空气含水量可由下列（1--1）公式算出：d = 622ΦP b/(P - P b ) g/㎏干空气（1--1）P---空气压力 PaP b---吸气状态下空气的饱和水分压 PaΦ---空气的相对湿度 %图1为饱和空气含湿量与温度和绝对压力的关系曲线。

1-4除去压缩空气中水分的方法有几种？答：水分是压缩空气的最大污染物。

不同形态的水分有不同的去除方法。

工业上，对以气态形式存在的水蒸气通常用干燥器（冷冻式或吸附式）除去。

而细小液态水滴或水雾则须由过滤器予以除去。

采用加热方法只能降低压缩空气的相对湿度，而不能起到干燥压缩空气的作用。

1-5压缩空气中的油污染是怎样引起的？答：空压机的润滑油、环境空气中的油蒸气和悬浮油滴以及系统中气动元件的润滑用油是压缩空气中油污染的主要来源。

其中又以空压机工作中产生的废油为最大来源。

目前在使用的空压机，除了离心式和膜片式空压机外，几乎所有的空压机（包括各类所谓无油润滑空压机）都会或多或少劣质污油（油滴、油雾、油蒸气及碳化裂变物）带入用气管道。

空压机压缩腔与输气管道起始段间的高温（160-220℃）会引起油的汽化和部分热裂化，使得约5-6%的油被氧化，以碳和漆状膜的形式沉积于空压机与管道内壁中，轻的油份就以蒸气和微小悬浮物的形式被压缩空气带进系统中。

总之，对工作时不需要加润滑材料的系统，所使用的压缩空气中，混有的一切油类和润滑材料都可看作是油污染物质；对工作中需要加进润滑材料的系统，压缩空气中所含的一切防锈漆、压缩机油均认为是油污染杂质。

1-6空气中油蒸气含量怎样确定？答：空气中所含油蒸气的最高含量随温度降低和压力升高而下降。

含油蒸气的饱和含油量α由下列公式(1--2)确定：α= ψP bo/(P-P bo) (1--2)P---空气压力P aP bo---饱和油蒸气的分压力P aψ---与油分子式有关的系数（ψ=R/R o）（1--3）R---空气的气体常数[R = 287J/(㎏*K)]R o---油蒸气的气体常数[Ro = 8314J/M*㎏*K]M---组成油蒸气的化学物质的摩尔质量，对于压缩机机油，M = 210-400㎏/kmol图2所示为几种油的饱和蒸气压力与温度的关系曲线。

1-7固体杂质是怎样进入压缩空气的？答：压缩空气中的固体杂质来源主要有：（1）周围大气中混有各类粒径不一的杂质（图3），即使空压机吸气口装有初级过滤器，但5µm以下的“气溶胶”类杂质还是能随吸入空气长驱直入到空压机内部，在压缩过程中与油、水混合进入排气管道；（2）空压机工作时，各零部件之间的互相摩擦、撞击，密封件的老化脱落，润滑油在高温下的碳化裂变等都会将金属微粒、橡胶粉尘及碳质裂变物等固体微粒带入用气管道。

1-8压缩空气中的气体杂质有哪些？答：气体杂质主要是随同大气进入空压机系统的。

主要气体杂质有燃烧形成的烟道煤气、化学过程产生的气体、酸和碱的蒸气、挥发性溶剂等。

压缩空气中最常见的气体杂质是SO2气体，它与冷凝水化合形成硫酸和亚硫酸酐，会同其它酸碱物质和臭氧等一起腐蚀空压机元件表面和密封。

在任何情况下，压缩空气中所含的微量酸碱成分均不能超过或达到损害气动系统和元件的程度。

1-9怎样对压缩空气的污染程度分级？答：对压缩空气污染程度分级，实际上就是对压缩空气的品质进行分级。

各行各业对空气品质要求是不一样的，为了有一个统一的衡量标准，国际标准化组织（ISO）在全世界范围内对压缩空气及净化设备进行标准化和统一化。

在其系列标准ISO8573中就有一般用压缩空气质量等级及各类污染物的测试方法。

我国国家推荐标准GB/T1327—1991就是等效参照ISO8573制定的。

1-10如何对压缩空气净化程度进行选择？答：为了提高气动系统的寿命和工作可靠性，也许最好使用完全清除污染物的空气。

然而在更多场合，压缩空气中存在一定数量的杂质，并不会给其工作性能带来实际上的影响。

要完全清除空气中的污染物，花费太大，运转成本也太高；而且越是高级精密的净化设备，对维护保养得要求也越高，而有故障或运转不良或维护保养不善的净化设备本身就是压缩空气的污染源。

这些问题在设计选型时要有考虑。

在大多数时候，净化设备选得远高于工作要求的标准，并没有实际意义，这不仅仅是成本高低的问题，也关系到工艺流程及运行费用等是否合理。

特别在一些进口成套设备上，有些供应商将压缩空气净化标准提得很高是另有目的的，用户不应该一味盲从，而需要对要求的合理性进行详细论证。

按照国家推荐标准GB/T1327—1991并结合本系统工作的实际情况选择净化设备是不会错的。

二、空气过滤基本概念2-1什么叫过滤？答：用物理特性阻挡和去除压缩空气中污染物的方法就叫“过滤”。

2-2压缩空气中哪些污染物可通过过滤方法去除？答：压缩空气中的污染物可分为水分（包括液态水滴和水蒸气）、油污（包括油滴、油雾和油蒸气）、固体粉尘和颗粒以及各种气体杂质还有化学异味四类。

除了水蒸气需要由干燥器去除外，其它污染物（包括呈气态的油蒸气及各种化学异味）均可用过滤方法来去除。

为此在工业中有使用来去除各种污染物的空气过滤器。

对大部分工业领域来讲，压缩空气中由微细粒子（包括固体和液体粒子）形成的“气溶胶”污染是主要问题，所以对气溶胶污染物的控制是最为重要的。

本文所介绍和研究的压缩空气过滤器将以气溶胶过滤器为主。

2-3什么是气溶胶？答：能在气体中分散（悬浮）一定时间的固体粒子叫做粉尘。

从胶体化学的观点来看，粉尘是一种分散系，其分散相是固体粒子，分散介质是空气。

技术上通常把此种分散系称为“气溶胶”。

因此，气溶胶是由悬浮在空气中粒径从几个毫微米（1/10³µm）到零点几毫米的粒子所组成。

气溶胶一般以一种不均质，不规则及不平衡的复杂运动状态存在。

气溶胶过滤是压缩空气过滤的主要任务。

可用过滤方法清除的气溶胶标称粒径范围在0.002-100μm 之间。

粒径的下限相当于目前用仪器可以检测到的最小粒子，最大的粒子则是因重力影响而不能在空气中悬浮起来的粒子。

2-4空气中气溶胶杂质的过滤机理有哪些？答：依据精密过滤理论，对压缩空气中悬浮的颗粒状杂质及气溶胶的过滤机理并不是单一的，在多种过滤机理的综合作用下才能将粒径分布范围很广的气溶胶粒子与压缩空气分离开来。

一般来讲，有以下五种作用机理（1）扩散沉积；（2）直接拦截；（3）惯性冲击；（4）重力沉积；（5）静电沉积。

2-5什么是扩散沉积？答：扩散沉积是由布朗运动引起的。

直径很小的微粒或烟雾（1μm以下）在很慢的气流中能产生一种不规则的直线运动，称为“布朗扩散”（图4）。

布朗扩散的运动距离很短，在较大的气流速度及较大的纤维间隙中是不起作用的。

但在很慢的气流速度和较小的纤维间隙中，在粒径小于0.1μm时，布朗扩散就变得很明显，其作用的结果是大大增加了微粒与纤维的接触滞留机会。

布朗扩散的捕集效率η1有经验公式可计算，本文不作介绍。

2-6什么是惯性沉积？答：惯性沉积机理可用图5所示的单纤维空气流线图来表示分析。

图上是直径为d f的单根纤维的断面，当微粒随气流以一定的速度垂直向纤维方向运动时，空气受阻即改变运动方向，要绕过纤维前进，而直径较大的微粒由于运动惯性较大，不能及时改变运动方向随主导气流前进，于是微粒直接冲到纤维表面，由于摩擦黏附而滞留在纤维表面。

纤维能滞留微粒的宽度区间b与纤维直径d f之比称为单纤维的惯性沉积捕集效率，即η2 =b/d f。

b的大小由微粒的运动惯性决定，微粒的运动惯性越大，它受气流换向干扰越小，b值就越大。

而微粒的运动惯性取决于微粒本身的质量，质量越大，运动惯性就越大，所以，惯性沉积对质量大的微粒起着显著的作用。

另外，空气流速v o也是影响惯性沉积捕集效率η2的重要参数。

当气流速度下降时，微粒的运动速度也随着下降，微粒的运动量减少，惯性力减弱，微粒脱离主气流的可能性也减少，惯性沉积的捕集效率η2也随着下降。

2-7什么是直接拦截作用？答：当气流速度下降到某一速度以下，微粒不能以惯性碰撞而滞留在纤维上，捕集效率显著下降。

但实践证明，随着气流速度的逐渐下降，纤维对微粒的捕集效率又有回升，这说明有另一种机理在起作用，这就是直接拦截。

在直接拦截机理中，当微粒接近捕集表面（滤芯表面）时，只要粒子半径与滤芯表面的间隙相等时，就会被拦截（图6）。

对粒径大于1μm的微粒的捕集，惯性沉积和拦截的机理通常占99.9%。

2-8什么是重力沉积？答：重力沉积---这是一个比较稳定的分离作用。

微粒所受的重力大于气流对它的拽曳力时微粒就要产生沉降，发生沉降时，微粒的运动轨迹偏离气体主流线，使微粒碰触到滤芯并沉降在那里。

微粒质量越大，重力沉积的效果越明显。

重力沉降作用提高了拦截沉降的捕集效率。

2-9什么是静电吸附机理？答：当干空气与非导体的过滤材质发生相对运动而产生摩擦时，会产生诱导电荷，这在以合成纤维为过滤材质时尤为明显。

而悬浮在空气中的微粒大多带有不同的电荷，这些带电微粒会受带电异性电荷的物体所吸引而沉降。

此外，表面吸附也属于这个范畴，如活性碳的大部分过滤效能应是表面吸附的作用。

2-10如何对过滤机理进行综合描述？答：通常认为对微粒起过滤作用的五种机理是能够相互独立起作用的，但是其结果未必是叠加的。

大多数过滤器在设计时把其中的三个机理（扩散沉积、惯性冲击及直接拦截）看成是最重要的机理。

而在讨论极小粒径的微粒时，因为重力作用影响极小，常常被忽略，由于静电力被认为是次要的常被忽略掉。

扩散、惯性和拦截的相对重要性可根据图7来判断。

该图中，对每个机理所产生的单根纤维的效率都进行了计算，计算结果表明：对粒径小于0.2μm的粒子，扩散作用对其占支配地位；粒径大于1μm的粒子，惯性碰撞或拦截对其占支配地位；粒径在0.2μm到1μm之间，所有机理对其可能都是重要的。