начальное сопротивление фильтра что это

Аэродинамическое сопротивление и пылеемкость фильтров

Воздушный фильтр является одним из элементов, определяющих размеры проходного сечения приточной установки. Поскольку весь приточный воздух должен пройти через фильтр, должна быть затрачена соответствующая энергия для преодоления аэродинамического сопротивления фильтра Δ р_Ф.

Потери мощности от установки фильтра вычисляются по формуле:

ΔN _Ф = ( L *?р_Ф) / η

Затраты мощности из электрической сети по формуле:

ΔN I _Ф = ( L *Δр_Ф) / η* η_ЭЛ

η – КПД вентилятора, η_ЭЛ – КПД электродвигателя.

Чем меньшее количество частиц пыли проходит через фильтр и чем меньше их размеры, тем плотнее должен быть материал фильтра и тем больше будет его аэродинамическое сопротивление. По мере накопления пыли на передней поверхности фильтра и в некотором слое материала образуется дополнительный слой пыли. Это приводит в процессе эксплуатации к постепенному увеличению аэродинамического сопротивления фильтра. Поэтому правильный выбор фильт ра для установки очень важен как с точки зрения качества очистки воздуха так и с точки зрения допустимых потерь мощности.

Потери давления, Па, на чистом фильтре в исходном состоянии в общем слу чае могут быть описаны формулой :

Δр_Ф = А* L m _УД

L _УД — удельная производительность фильтра, м 3 /(с* м 2 );

m — показате ль сте­пени.

Удельная производительность определяется как секундная производитель­ность через фильтр, отнесенная к площади поверхности фильтра, т. е. ее можно представить как нормальную скорость воздуха на поверхно­сти материала фильтра. По­казателя степени примерно 1—1,5 и зависит от свойств фильтра.

Ясно, что чем больше поверхность фильтра, тем меньше транзитная скорость на нем и его аэродинамическое сопротивление. Но, с другой стороны увеличе­ние фильтрующей поверхности может привести к чрезмерному увеличению га­баритов фильтра и его стоимости.

Не менее важной характеристикой фильтра является его пылеемкость, т. е. количество накопленной фильтром пыли при достижении максимальных, заданных производителем, потерь давления. Как правило, эти значения доволь­но велики и различные у фильтров разной степени очистки. В среднем принято конечное сопротивление:

• фильтров грубой очистки — 250 Па;

• фильтров тонкой очистки — 450 Па;

• фильтров высокой и сверхвысокой эффективности — 600 Па.

Если проследить процесс накопления пыли, то оказывается, что до накопле­ния примерно половины допустимого количества пыли потери давления на фильтре увеличиваются слабо и почти линейно. Это означает, что поры в ма­териале еще в значительной степени открыты для прохода воздуха. Дальнейшее накопление пыли приводит к существенному ускорению роста сопротивления фильтра, уже по степенному закону. При этом проходы для воздуха начинают сильно сужаться или закрываться. Поэтому пользователю фильтра или изготовителю приточных установок надо принимать в каждом конкретном слу­чае решение, какие предельно допустимые потери давления на фильтре следует принимать при проектировании воздухоприточной установки. Оптимальным может быть следующее. Во-первых, принимать нормальную скорость воздуха на поверхности фильтра, при которой начальное сопротивление фильтра было невелико. Это потребует некоторого увеличения габаритов фильтра, но возра­стут его пылеемкость и срок замены фильтра. Во-вторых, в оборудовании может быть заложено условие замены фильтра не по данным производителя фильтра, а по достижении более низкого предельного давления. Например, при началь­ных потерях давления 50—60 Па можно принять предельные по­тери давления 100—110 Па. Это приведет к более частой смене фильтра, но существенно умень­шится потребное давление вен­тилятора, а это означает эконо­мию мощности (для установок достаточно большой произво­дительности, особенно для фильтров тонкой очистки) и, что может быть наиболее важно, уменьшение шума вентилятора. Например, если производи­тельность приточной установки L — 10000 м 3 /ч, давление вен­тилятора 650 Па (фильтр G 3, предельные потери давления фильтра 250 Па), то переход на предельные потери давления на фильтре 100 Па (уменьшение потерь давле­ния на фильтре на 150 Па) приводит к потенциальной экономии мощности вен­тилятора Δ N _Ф = 10000/3600*150/0,5 = 833Вт (η = 0,5). Уменьшение шума на входе/выходе вентилятора может составить Δ L = 25 log (650 Па/ 500 Па) = 2,8 дБ. Это хороший выигрыш, которого бывает трудно добиться другими способами.

При эксплуатации приточной установки необходимо тем или иным образом контролировать состояние загрязнения фильтра. Проверять состояние фильтра можно визуально, периодически вскрывая крышку секции фильтра. Может быть установлен датчик-реле перепада давления на фильтре, и, зная исходное аэро­динамическое сопротивление фильтра, можно установить на датчике предельно допустимое сопротивление фильтра, по достижении которого датчик будет вы­давать сигнал засорения фильтра. При этом существенную роль играет правиль­ность выбора места установки датчика-реле перепада давления. По­скольку фильтр относительно хорошо сглаживает неравномерности потока, то за фильтром приемник давления может быть установлен практически в любом ме­сте, т. к. поле давления будет однородно по пространству. Второй приемник дав­ления датчика должен находиться перед фильтром.

Если перед фильтром рас­положен, например, входной клапан или смесительная рециркуляционная секция, то поле скоростей и давлений может быть пространственно неоднород­ным. При установке приемника давления необходимо выбрать место с наи­меньшей неоднородностью поля давлений, иначе можно получить непредска­зуемые результаты измерений и неправильную работу датчика-реле давления. При наличии рециркуляции желательно устанавливать приемник давления в зонах с минимальной скоростью течения и предпочтительнее де­лать замеры не полного давления, а статического давления на стенках канала.

Источник

Основные показатели воздушных фильтров

Важнейшими показателями воздушных фильтров являются их эффективность, пылеемкость и сопротивление.

Пылеемкость – это количество пыли, которое фильтр может поглотить в течение непрерывной работы при увеличении гидравлического сопротивления на заданную величину. Обычно – при увеличении сопротивления примерно в три раза (против первоначального значения).

Под эффективностью фильтра подразумевается его способность улавливать частицы механических примесей. Эффективность фильтра оценивается коэффициентом очистки (КПД фильтра):

, (10.1)

где x₁ и x₂ – количество пыли в воздухе до и после фильтра.

Эффективность фильтров зависит как от конструкции, так и от условий, в которых они эксплуатируются. Большое влияние на эффективность фильтра оказывает дисперсность улавливаемой пыли.

По величине эффективности фильтры подразделяются на три класса (см. табл. 10.2).

Таблица 10.2. Характеристики воздушных фильтров

Класс фильтра

Размеры эффективно улавливаемых частиц, мкм

Минимальная эффективность при очистке атмосферного воздуха, %

Типы фильтров

Продолжение табл. 10.2

Гидравлическое сопротивление фильтра растет в течение всего времени фильтрации по мере накопления пыли в фильтрующем слое. Это сопротивление оказывает значительное влияние на экономичность работы компрессора. Каждые дополнительные 10 мм вод. ст. потерь давления в фильтре снижают производительность компрессора на 0,1 %.

В качестве аэродинамической характеристики фильтра используется коэффициент сопротивления y, , который представляет собой отношение сопротивления чистого фильтра h, Н/м 2 (Па), к удельной нагрузке q=V/F, м 3 /(м 2 ×с):

. (10.2)

Здесь F – площадь рабочей поверхности фильтра, м 2 ; V – объемный расход воздуха через фильтр, м 3 /с.

Влаго- и маслоотделители

Сжатый воздух, выходящий из цилиндров поршневых, винтовых и пластинчатых компрессоров, содержит масло и пары воды. Масло содержится в виде капель и пара, так как при высоких температурах оно частично испаряется. В трубопроводах пары воды начинают конденсироваться, что вызывает коррозию, замерзание зимой, нарушение технологии и т.п. Капли масла скапливаясь в застойных зонах и, смешиваясь с пылью, могут создать пожаро- и взрывоопасную ситуацию.

Для очистки газа от масла и частично от влаги применяют его охлаждение в межступенчатых и концевых холодильниках. Удаление конденсирующейся воды и капель масла производится в влаго-маслоотделителях.

В поршневых компрессорах систем воздухоснабжения влаго-маслоотделители встраивают в холодильники. В центробежных компрессорах необходимость в установке маслоотделителей отсутствует, так как в них воздух с маслом не контактирует.

Действие влаго-маслоотделителей основано в основном на инерционном сепарировании масляных и водяных капель, обладающих плотностью, значительно превышающей плотность газа.

Существует множество конструкций влаго-маслоотделителей, в которых заложены следующие основные принципы:

1. Изменение направление потока воздуха с применением динамического удара струи воздуха о стенки аппарата (см. рис. 10.1, а), петлеобразным поворотом потока газа (см. рис. 10.1, б, в; 10.4, а).

2. Сепарация капельной влаги за счет центробежных сил, созданием кругового движения воздуха (см. рис. 10.1, г).

Рис. 10.1. Принципиальные схемы каплеуловителей

3. Оседание влаги и масла на пористой массе, наполняющей сосуд (см. рис. 10.2, а).

4. Поглощение влаги и масла при пропускании воздуха через специальные поглотители (едкий натр, силикагель, алюмогель, хлористый кальций, активированный уголь, см. рис. 10.2, б).

Рис. 10.2. Принципиальные схемы влаго- маслоуловителей: а – с пропуском воздуха через пористую массу; б – с пропуском через слой адсорбента

5. Смешанные конструкции, которые используют несколько принципов одновременно. Пример такой конструкции приведен на рис. 10.3, б.

Рис. 10.3. Влаго- маслоотделители: а – с петлеобразным поворотом потока; б – смешанная конструкция центробежного действия: 1 – корпус; 2 – циклон; 3 – каплеотбойник

Маслоотделитель, основанный на применении динамического удара о специальную стенку, изображен на рис. 10.4. Воздух проходит через щелевые каналы – пакеты гофрированных пластин и, многократно отражаясь от их поверхности, оставляет на ней частицы масла и воды. Наклонное расположение гофров способствует стеканию капель.

Рис. 10.4. Конструктивная схема маслоотделителя с гофрированными пластинами

Для полного отделения капель масла и влаги скорость воздуха в корпусе масло-влагоотделителя не должна превышать:

— в ступени низкого давления – 1,0 м/с;

— в ступени среднего давления – 0,5 м/с;

— в ступени высокого давления – 0,3 м/с.

Как сосуды работающие под давлением, масло-водоотделители подлежат инспекции Госгортехнадзора. Если они стоят далеко от воздухосборников или между ними есть запорная арматура, то на их корпусе устанавливается предохранительный клапан.

Воздухосборники (ресиверы)

Колебания давления во внешней воздушной сети снижают производительность компрессора и повышают расход электроэнергии на 1,5-3 %. Для сглаживания пульсаций и пиков потребления сжатого воздуха невысокого давления (0,6-1,0 МПа) применяют ресиверы. Кроме того, в них происходит частичное выпадение масла и влаги из воздуха.

По конструкции – это герметичный сосуд цилиндрической формы. Располагаются они как вертикально, так и горизонтально. Соотношение длины (высоты) с диаметром – H=(2 – 2,7)D. Ресивер должен быть оборудован:

1) предохранительным клапаном (с предельным давлением превышающим рабочее на 10 %);

2) манометром со шкалой на 0,2 МПа больше давления испытаний;

Распространена и такая формула расчета необходимого объема воздухосборника, м 3 :

, (10.3)

где V_к – минутная производительность поршневого компрессора, м 3 /мин.

Устанавливают ресиверы вне здания на фундаменте, в тени, вдали от источников тепла, без доступа для посторонних лиц.

Если на каждый компрессор установлен ресивер, то между ними не должно быть задвижек. Если используется один ресивер на несколько компрессоров, то задвижки устанавливают, но у компрессора должны быть буферные емкости с предохранительными клапанами. Ими могут быть влагоотделители, но достаточно емкие.

Источник

Начальное сопротивление фильтра что это

РУКОВОДСТВО
ПО ИСПЫТАНИЮ И ОЦЕНКЕ ВОЗДУШНЫХ ФИЛЬТРОВ ДЛЯ СИСТЕМ ПРИТОЧНОЙ ВЕНТИЛЯЦИИ И КОНДИЦИОНИРОВАНИЯ ВОЗДУХА

Рекомендовано к изданию секцией по проблемам отопления, вентиляции и кондиционированию воздуха НТС ЦНИИпромзданий.

Определены общие требования к исследовательским, контрольным и эксплуатационным испытаниям воздушных фильтров, дана методика подготовки и проведения испытаний и обработки их результатов, описаны оборудование, аппаратура и материалы, необходимые для получения сопоставимых результатов испытаний.

В приложении определяется цель испытаний и даются краткое описание и сравнительный анализ известных отечественных и зарубежных методик испытаний воздушных фильтров, оценка результатов, получаемых при использовании этих методик.

Для инженерно-технических работников проектных, наладочных и научно-исследовательских организаций.

ВВЕДЕНИЕ

Руководство не распространяется на другие методы испытаний, установленных ГОСТ 16504-74*, а также испытания механизмов и электротехнических элементов фильтров на прочность и надежность.

Разработано ЦНИИпромзданий Госстроя СССР (профессор, д-р техн. наук А.И.Пирумов) с учетом замечаний и предложений НИИОГАЗа, ВНИИкондиционера, Института гигиены и профзаболеваний АМН СССР и Московского института народного хозяйства им. Г.В.Плеханова.

Материал рассмотрен и одобрен Главпромстройпроектом Госстроя СССР и рекомендован к изданию в качестве руководства по испытанию и оценке воздушных фильтров для систем приточной вентиляции и кондиционирования воздуха.

1. ОБЩИЕ ТРЕБОВАНИЯ

Требования к исследовательским испытаниям

1.1. Исследовательские испытания проводятся для определения основных технических показателей и параметров фильтров, включаемых в конструкторскую и эксплуатационную документацию согласно ГОСТ 2.114-70 и 2.601-68.

1.2. Исследовательским испытаниям должны подвергаться опытные образцы фильтров и образцы из установочной серии фильтров.

1.3. Фильтры номинальной пропускной способностью до 10000 м /ч подвергаются стендовым испытаниям. Фильтры большей пропускной способности подвергаются эксплуатационным испытаниям на объектах потребителей.

В случае необходимости, для более точного выявления отдельных технических показателей, допускается изготовлять и испытывать в лабораторных условиях уменьшенные модели и макеты фильтров или их отдельные элементы.

1.4. В результате исследовательских испытаний выявляются следующие основные технические показатели фильтров:

эффективность фильтра по массе улавливаемой пыли в процентах или долях единицы;

сопротивление фильтра в кгс/м в виде графика аэродинамической характеристики, выражающего зависимость сопротивления от удельной воздушной нагрузки на м входного сечения фильтра (поверхности фильтрующего материала);

пылеаккумуляционная способность (пылеемкость) фильтра в г/м входного сечения фильтра (поверхности фильтрующего материала);

класс фильтра по его эффективности.

По методикам и программам, согласованным с основными потребителями фильтров, проверяется соответствие механической и электрической части фильтров требованиям соответствующих стандартов (технических условий).

1.5. При испытаниях фильтров, эффективность и сопротивление которых зависят от количества пыли, отложившейся в фильтре, в результате должны быть получены пылевые характеристики фильтров в виде графиков этой зависимости.

1.6. Эффективность и пылеемкость фильтров, предназначенных для очистки рециркуляционного воздуха от определенных видов пыли, должна определяться при очистке воздуха от данной пыли в эксплуатационных условиях.

1.7. При испытаниях электрических воздушных фильтров должны выявляться напряжение на электродах в кВ и сила тока в мА.

1.8. При испытаниях фильтров, в ходе эксплуатации которых предусмотрена регенерация фильтрующего слоя, должна определяться степень регенерации, достигаемая при использовании способа, предусмотренного в стандарте (технических условиях) на данный фильтр.

Требования к контрольным испытаниям

1.9. Контрольные испытания проводятся для проверки соответствия отдельных технических показателей серийно выпускаемых фильтров требованиям соответствующих стандартов (технических условий).

1.10. Контрольным испытаниям должны подвергаться в лабораторных условиях образцы серийно выпускаемых фильтров или их отдельные элементы в количествах, устанавливаемых стандартами (техническими условиями).

1.11. В результате контрольных испытаний выявляется сопротивление фильтра в виде его аэродинамической характеристики. Проверка механической и электрической части фильтров проводится в соответствии с п.1.4.

Требования к эксплуатационным испытаниям

1.12. В результате испытаний, проводимых в эксплуатационных условиях, выявляются следующие показатели фильтров:

начальное сопротивление незапыленного фильтра при принятой в условиях эксплуатации удельной воздушной нагрузке;

средняя эффективность фильтра при удельной воздушной нагрузке и запыленности очищаемого воздуха, существующих на объекте.

Может определяться также пылеемкость фильтра при запыленности и удельной воздушной нагрузке, существующих на объекте.

Проверка механической и электрической части фильтров проводится в соответствии с п.1.4.

2. ОТБОР ОБРАЗЦОВ ФИЛЬТРОВ ДЛЯ ИСПЫТАНИЯ

2.1. Предъявляемые к испытаниям образцы фильтров серийного производства должны быть проверены на соответствие действующим стандартам (техническим условиям).

2.2. Предъявляемые к испытаниям новые или модернизированные образцы фильтров должны быть проверены на соответствие конструкторской документации.

3. ОБОРУДОВАНИЕ, АППАРАТУРА И МАТЕРИАЛЫ

Стенды для испытаний

3.1. Исследовательские испытания фильтров проводятся на стенде, схема которого приведена на рис.1. Стенд состоит из генератора аэрозоли (взвешенной пыли), включающего механический дозатор порошка 1 и классификатор аэрозолей 2, канала с плавным входным коллектором 3, пылезаборными трубками 4, гнездом 6 для установки испытываемого образца, измерительной диафрагмой 8, регулировочным дроссель-клапаном 9 и вентилятора 10.

Рис.1. Схема стенда ЦНИИпромзданий для испытаний фильтров

Диаметр канала стенда выбирают в зависимости от пропускной способности испытываемых фильтров так, чтобы скорость воздуха в нем составляла 8-12 м/с.

Пылезаборные трубки следует устанавливать на вертикальных участках канала стенда с соблюдением указанных расстоянии от ближайших препятствий.

Расстояние от уровня пола до низа гнезда для установки образцов выбирают по соображениям удобства проведения экспериментов, но с соблюдением указанных расстояний до ближайших препятствий.

3.2. Конструкция классификатора генератора аэрозолей должна соответствовать рис.2.

Рис.2. Схема запыления воздуха кварцевой пылью по методике ЦНИИпромзданий

Допускается пропорциональное уменьшение или увеличение всех размеров классификатора.

3.3. Конструкция механического дозатора порошка генератора аэрозолей должна обеспечивать равномерное дозирование порошка и подачу его сжатым воздухом в классификатор.

3.4. Конструкция пылезаборной трубки должна соответствовать рис.3.

Рис.3. Пылезаборнан труба с внутренней фильтрацией

Допускается пропорциональное уменьшение или увеличение всех размеров насадки трубки.

3.5. Конструкция входного коллектора должна соответствовать ГОСТ 10921-74*.

3.6. Конструкция дроссель-клапана должна допускать регулирование расхода через испытываемый образец в пределах не менее ±50% его номинальной пропускной способности.

3.7. Все стыки и швы конструкции стендов должны быть тщательно промазаны уплотняющими мастиками.

3.8. Контрольные испытания фильтров проводятся на стенде, схема которого приведена на рис.4. Стенд состоит из канала с гнездом 6 для установки испытываемого образца, измерительной диафрагмой 8 и дроссель-клапаном 9 и вентилятора 10.

Диаметр канала стенда, углы раскрытия конфузора и расстояния между измерительными участками и ближайшими сопротивлениями принимают в соответствии с указаниями п.3.1.

3.9. Расход воздуха, отсасываемого через пылезаборные трубки при отборе пылевых проб, измеряется ротаметрами 12 (рис.1) или другими приборами, допускающими непрерывный визуальный или автоматический контроль постоянства отсоса.

3.11. Сопротивление испытываемых фильтров измеряют с помощью жидкостных микроманометров 7 (рис.1), присоединяемых с помощью трубок к приемникам давления в виде круглых отверстий диаметром 1±0,1 мм, устраиваемых в канале стенда. Отверстия снабжают штуцером для подключения трубок.

Штуцера располагают в поперечных сечениях, отстоящих от испытываемого образца на расстоянии от 10 до 20 мм. В каждом сечении должно быть не менее 4 штуцеров, объединяемых трубками.

При измерениях давлений меньше 200 кгс/м должны применяться спиртовые дифференциальные микроманометры с переменным наклоном трубы.

3.12. Расход воздуха в стенде измеряют с помощью микроманометров 7 (рис.1), присоединяемых к приемникам давления тарированных измерительных диафрагм 8. Приемники давления устраивают и располагают в соответствии с п.3.11.

Тарировка измерительных диафрагм производится непосредственно в стенде с помощью мерного коллектора плавного входа по ГОСТ 10921-74.

3.13. Замер действительного давления воздуха перед расходомерами 12 для внесения поправки в замеренные объемы должен производиться с помощью ртутных дифференциальных микроманометров.

Источник

Фильтр воздуха – теория и практика

Эта работа была прислана на наш «бессрочный» конкурс статей. За цикл статей о фильтрации воздуха автор получил приз – медный кулер под Socket A.

Рассмотрим процессы, происходящие внутри системного блока не только с точки зрения его охлаждения, но и возможности организации фильтрации воздушного потока. Возьмём для рассмотрения условную схему хода воздуха изображённую на Рисунке 1.

реклама

Условно принимаем, что M₁ – масса воздуха, поступающая через передний воздухозаборник. M₂ – масса воздуха, поступающая через разного рода щели. M₃ – масса нагретого воздуха, выбрасываемого из системного блока.

Согласно закону сохранения массы, масса всего входящего воздуха должна равняться массе всего выходящего воздуха системного блока. Закон можно трактовать следующим образом: Вещество не может исчезать бесследно и браться ниоткуда.

Введём для рассмотрения уравнение вида M₁+ M₂= M₃

Почему рассматриваются массы, а не объём? Температура входящего воздуха ниже, чем выходящего, значит, он имеет большую плотность. Плотность вещества определяет его массу. Значит, масса одного и того же объёма холодного и горячего воздуха будет разной.

Что необходимо предпринять, чтобы в системном блоке не появлялась пыль? Ответ вполне очевиден: необходимо, чтобы воздух, поступающий внутрь, был чистым. Самое простое решение – это осуществлять фильтрацию входящего в системный блок воздуха. Фильтр может быть установлен как вне, так и внутри системного блока. Далее будем рассматривать вариант внутренней установки фильтра, хотя внешние реализации тоже имеют право на существование. Поставим фильтр на основной поток воздуха M₁. Чтобы в корпусе не было пыли, весь воздух, входящий в корпус, должен проходить только через фильтр, а величина M₂ (воздух через щели) должна быть равна нулю или быть отрицательной. Т.е. воздух должен не заходить, а выходить через щели и неплотности системного блока.

Уравнение, при этом, должно трансформироваться от вида M₁+(-M₂)= M₃ к M₁= M₂+ M₃. Схема преобразится до вида изображённого на Рисунке 2. При выполнении условия M₂ >= 0 очевидно, что в корпусе пыль накапливаться не будет, т.к. весь поступающий в корпус воздух будет проходить через фильтр.

Рассмотрим варианты организации фильтров внутри корпуса. Самый простой вариант изображён на Рисунке 3. В этом случае материал фильтра стоит после вентилятора.

Этот вариант имеет свои достоинства и недостатки:

реклама

На Рисунке 4 изображён второй вариант, когда вентилятор стоит после фильтра. Это наиболее оптимальный вариант с точки зрения здравого смысла. Стоит отметить, что большинство бытовых пылесосов работают почти по этой же схеме, когда грязный воздух сначала проходит фильтр, чтобы не загрязнять вентилятор и его двигатель.

Достоинства и недостатки этого варианта:

Самым распространённым, на данный момент, фильтром, является вариант в виде плоской прокладки перед вентилятором. Такой фильтр позволяет содержать в относительной чистоте, как сам вентилятор, так и внутренности системного блока.

Наряду с простотой конструкции и лёгкостью очистки фильтра, ему присущи недостатки. Вследствие малой площади таких фильтров (80×80=6400mm 2 ), для создания значимого воздушного потока производителям приходится уменьшать их сопротивление потоку, увеличивая размер его ячеек. Частота очистки такого фильтра выше, чем если бы стоял фильтр большей площади.

Рассмотрим вопрос согласования вентилятора и фильтра с точки зрения теории. Работу любого вентилятора можно представить графиком, который называют характеристикой вентилятора (Fan Perfomance Curves). Характеристика представляет собой кривую, показывающую зависимость производительности вентилятора и создаваемого им давления. Ниже изображена характеристика для 3-х вентиляторов марки EC-8025xxxx (Low, Middle, High) производства Evercool.

Более подробно с вентиляторами и их работой можно познакомиться в статьях «Выбор корпусных вентиляторов» и «Ликбез по системам охлаждения. Занятие второе».

Для удобства рассмотрения рабочих характеристик вентилятора и фильтра, представим их в виде прямых. Реальная характеристика фильтра имеет нелинейный вид. График 1 наглядно показывает, что при работе вентилятора без нагрузки (вхолостую P=0) он будет выдавать свою максимальную производительность M=max. Если вентилятор полностью закрыть, то, очевидно, его производительность будет равна нулю (M=0), при этом, он будет создавать своё максимальное давление воздуха (P=max). Характеристика фильтра показывает, что при увеличении давления воздушного потока, количество воздуха, проходящего через фильтр, будет увеличиваться.

Что изменится, если к вентилятору подсоединить фильтр? Материал фильтра обеспечивает дополнительное сопротивление потоку, поэтому получим некоторую рабочую точку 1 на нашем Графике 1. При загрязнении фильтра, сопротивление потоку воздуха будет увеличиваться, а значит производительность (количество воздуха) будет уменьшаться. Получим, что наша рабочая точка в процессе эксплуатации будет неуклонно двигаться в сторону уменьшения потока воздуха и увеличения создаваемого вентилятором давления. При полностью забитом фильтре получим нулевую производительность с максимальным давлением.

Правильный подбор вентилятора и фильтра выполняется для обеспечения заданных показателей производительности в течение определённого промежутка времени. Т.е. падение производительности со значения M₁₁ до M₁₂ допустимо, если количество воздуха M₁₂ является достаточным для вентиляции корпуса и выполняется условие M₁= M₂+ M₃ для Рисунка 2. Время, затрачиваемое на переход из точки 1 в точку 2, определит периодичность очистки фильтра. Величина потока M₁₂ условна и может быть определена косвенно по ухудшению показателей охлаждения компонентов системного блока, а так же по началу появления пыли (подсос через щели).

Что делать, если величина потока воздуха M₁ в самом начале недостаточна для полноценной вентиляции корпуса? Здесь может быть несколько путей решения проблемы:

1-й Вариант: Уменьшение сопротивления фильтра. Этого можно добиться, увеличивая площадь фильтра или меняя его материал (cм. График 1).

реклама

2-й Вариант: Установка дополнительных фильтров или вентиляторов. Здесь стоит рассмотреть два подварианта:

Как устанавливать, последовательно или параллельно? При последовательной установке, мы увеличим создаваемое ими давление, что нам и необходимо для преодоления сопротивления фильтра. Если принять сопротивление фильтра постоянным, то введение второго вентилятора можно отобразить на Графике 2 новой кривой и переходом рабочей точки из положения 1 в положение 2.

При установке двух вентиляторов параллельно, мы увеличиваем их суммарную производительность. На графике 3 изображена новая характеристика для фильтра с двумя параллельными вентиляторами. Сравнивая Графики 2 и 3 можно сделать вывод о том, что последовательное включение вентиляторов, при наличии сопротивления, даёт больший прирост производительности фильтра.

реклама

3-й Вариант: Установка более производительного вентилятора. Более высокая производительность может быть обеспечена как большими оборотами крыльчатки, так и выбором вентилятора с крыльчаткой, лопасти которой имеют больший угол атаки. Кроме того, можно обратить свой взгляд на вентиляторы большего типоразмера, например 120-ти мм-е.

Сравнивая характеристики 80-ти м 120-ти мм-х вентиляторов, можно сделать интересный вывод о том, что давление, создаваемое 120-ти мм-и вентиляторами, практически то же, что и у 80-ти мм-х, а их основное отличие состоит в производительности. Для создания более высокого давления можно найти вентиляторы центробежного типа.

Для удобства дальнейшей работы с характеристиками, перенесём их на один график. По Графику 4 можно сделать вывод о том, что при сопоставимых параметрах (размер, шум, мощность) вентиляторов 8025M и SB-E(M), последний может создавать поток с большим давлением, при этом имея меньшую максимальную производительность.

реклама

Фильтрующий материал имеет много характеристик, одна из которых воздухопроницаемость. На этом сайте воздухопроницаемость различных фильтровальных материалов указывается при разности давлений 50Па в единицах дм 3 /м 2 с. Эта величина показывает, какое количество воздуха будет проходить через один квадратный метр материала за одну секунду при разности давлений в 50Па. В зависимости от типа материала, она может меняться в широком диапазоне.

Возьмём для рассмотрения два вида фильтров. Первый в виде квадратного куска материала, а второй в виде мешка, изображённых на Рисунке 5.

реклама

Таблица 1.

Фильтр	Плоский	В виде мешка
Размеры	80x80mm	L=10cm	L=20cm	L=30cm
Площадь, m 2	0.0064	0.030	0.055	0.080
Поток воздуха, CFM	4.067	19.068	34.957	50.847

Как уже упоминалось, воздухопроницаемость материала указана для давления 5,09 mmH₂O. Нанесём полученные данные для нескольких фильтров на График 5. Кривые воздушной проницаемости фильтров будем строить в виде прямых, допуская, что в первом приближении они имеют линейный вид.

Выводы, которые можно сделать по этому графику: во-первых, вполне очевидно, что имея материал и вентиляторы, можно собрать фильтр, который будет обеспечивать корпус определённым количеством воздуха. Например, для фильтра, сделанного из выбранного материала с размером мешка 20 см и вентилятором 8025M, производительность составит 10 CFM (кубических футов в минуту). Во-вторых, размер фильтра влияет на сопротивление, которое он будет оказывать потоку воздуха. Если сделать фильтр из выбранного материала в виде квадрата размером 80х80, то пропускная способность с тем же вентилятором составит примерно 2 CFM, что, конечно же, будет недостаточно для полноценной вентиляции корпуса. Отсюда следует, что при применении одних и тех же вентиляторов для повышения производительности имеет смысл максимально увеличивать площадь фильтра, тем самым повышая периодичность его очистки. В третьих, вентиляторы центробежного типа имеет смысл применять только с фильтрами большого сопротивления, в противном случае производительность такого фильтра будет меньше, чем с использованием обычного вентилятора.

реклама

Выше была рассмотрена работа фильтров без учёта сопротивления, создаваемого корпусом. Очевидно, что работа фильтра будет максимально эффективной, когда сопротивление корпуса будет минимальным. Для обеспечения этого условия имеет смысл оформлять различного рода блоухолы и устанавливать вентиляторы на выдув, не забывая, что эффективность работы такой схемы достигается только при условии прохождения через фильтры всего воздуха, поступающего в системный блок.

Перейдём от теории к практике. Первый вариант модификации компьютера был предпринят на моём первом компьютере на базе Intel Pentium 233. Сейчас он работает сервером небольшой локальной сети.

Была выбрана схема изображённая на Рисунке 3. Было перепробовано несколько комбинаций материалов и вентиляторов (вплоть до 220-ти вольтовых). В конечном счёте, самым эффективным вариантом оказался вариант с двумя обычными 80-ти мм. вентиляторами и мешком из лавсанового полотна впечатляющих размеров. Как было выяснено позднее, производительности одного вентилятора на 80 мм вполне хватает для продувки мешка, вдвое меньшей площади.

реклама

В передней стенке компьютера, включая панель, соосно были прорезаны два отверстия под 80-ти мм-й вентилятор. Из куска «ДСП» было выпилено кольцо толщиной 20мм с внешним и внутренним диаметрами 78 и 111 мм соответственно. Оба вентилятора крепились к передней стенке компьютера через кольцо с помощью шпилек с резьбой, на которые с двух сторон накручивались гайки.

Мешок из полотна фиксировался на кольце с помощью автомобильного хомутика. Вентилятор блока питания был включен через сопротивление, для того, чтобы его производительность была меньше производительности фильтра. Т.к. данный вариант подразумевал активное загрязнение вентиляторов фильтра, их подшипники скольжения были заменены на подшипники качения, для увеличения ресурса работы вентиляторов.

Последние два года компьютер работает практически без выключений. Если сделать фотографию внутренностей поближе, то вы там пыли не увидите, даже на вентиляторе процессора. Хотите верьте, хотите нет, но он перед фотографированием не пылесосился.

Как можно увидеть, материал фильтров приобрёл серый цвет, особенно хорошо это видно в сравнении с новым фильтром.

За 4 года эксплуатации мешок вытряхивался только два раза. Первый раз примерно год или полтора назад, а последний раз после получения этих фотографий. На фотографии ниже, показано содержимое мешка. Пыли немало, но место для неё, ещё есть.

Если мешок вывернуть наизнанку, то там даже можно найти некоторую живность. Вот вам ещё один плюс такой системы 🙂

С появлением компьютера на базе Athlon 900 появилась возможность продолжить эксперименты. На этот раз за основу была взята схема Рисунка 4. Отличительной особенностью этого варианта была установка вентилятора после материала фильтра. После недолгих экспериментов с программой AutoCAD была получена 3-х мерная графическая модель фильтра.

По задумке, воздух с пылью должен был засасываться в фильтр снаружи, а затем выбрасываться вентиляторами внутрь корпуса. В отличие от модели, материал фильтра для увеличения площади было решено выполнить в виде 3-х кратно вложенного конуса. Ниже показан такой фильтр в разрезе.

Чтобы поток воздуха, проходящего через фильтр, был хорошим, пришлось на каждый конус ставить по 2 вентилятора. Для уменьшения шума, создаваемого взаимным влиянием двух вентиляторов, они были разделены кольцом, выпиленным из ДСП. В реальном воплощении было принято решение поставить два таких фильтра. В верхней части корпуса создавался поток для охлаждения 5.25″ устройств. В нижней части получался направленный поток для плат расширения. Кожухи фильтров были выполнены из цветочных горшков, которые притягивались к корпусу скобками, при этом зажимая материал фильтра.

У этого варианта реализации было выявлено два существенных недостатка:

Склоняюсь к выводу, что это были не недостатки предложенной схемы, а скорее результаты неудачного варианта её реализации. В итоге, я вернулся к варианту, изображённому на Рисунке 3 и описанному в статье «Мод моего компа – воздушный фильтр».

В этом варианте воздух поступает в корпус практически тем же путём, с той лишь разницей, что сначала проходит вентиляторы. Воздух из корпуса выбрасывается из блока питания, мобилреков и самодельного воздухоотвода на процессоре. Из достоинств этой схемы стоит отметить её простоту и лёгкость доступа к фильтрам. Из недостатков: тёплый воздух, выходящий через заднюю стенку, частично засасывается снова в верхний задний фильтр. В нижней части не создаётся направленного потока на платы расширения, включая видеокарту. Для корпуса подруги была изготовлена более утончённая система, т.к. места было немного. Процесс изготовления системы описан в статье «Мод для подруги на тему фильтрации воздуха».

Эффективность работы всех вышеописанных фильтров определялась очень просто. Спустя некоторое время работы открывался системный блок и производилась его ревизия на предмет возникновения пыли. Даже её небольшого количества хватало для вывода, что схема работает не так, как надо. После этого в систему вносились необходимые изменения и процесс определения эффективности работы повторялся. При этом должное внимание уделялось тепловому режиму системного блока, ведь никому не нужен пусть даже стерильный, но сгоревший или глючащий компьютер.

Этими словами заканчиваю свою трилогию статей по фильтрации. Надеюсь, эти статьи будут полезны начинающим экспериментаторам в этой области.

С уважением, DustKiller

Ждём Ваших комментариев в специально созданной ветке конференции.

Источник