纖維層是由眾多單纖維或紗線按組織結(jié)構(gòu)排列構(gòu)成的多孔集合體。纖維層的過濾機(jī)理除了上述慣性效應(yīng)、攔截效應(yīng)、擴(kuò)散效應(yīng)、靜電效應(yīng)、重力效應(yīng)之外,還有篩孔效應(yīng)。
含塵氣流通過纖維層時(shí),氣體中粒徑大于纖維、紗線間孔隙或塵間孔徑的粉塵,即被篩分捕集,此謂篩分效應(yīng)。
在工業(yè)除塵領(lǐng)域,常用的纖維層濾料有機(jī)織布和針刺氈兩大類。這兩類纖維層濾料的組織結(jié)構(gòu)和制造工藝并不一樣,初期的過濾機(jī)理也不相同。
1、機(jī)織布纖維層過濾機(jī)理
機(jī)織布是由纖維紡成紗線,再用紗線織成多種織紋的二維平面結(jié)構(gòu)纖維集合體。機(jī)織布的纖維層較薄,通常厚度小于1mm,纖維間抱合緊密而孔隙小,線間交叉孔隙較大,孔道直通,孔徑約為30~60μm,總體空隙率約為35%~50%,其中實(shí)際起透氣及過濾作用的線間空隙僅為30~40%。含塵氣流通過纖維層時(shí),粉塵主要受慣性效應(yīng)、攔截效應(yīng)、擴(kuò)散效應(yīng)、以及篩分效應(yīng)的綜合作用。部分塵粒依附于纖維表面,被勾留堆積,進(jìn)而橋接,衍生出粉塵層,部分細(xì)微塵粒穿透纖維層。清灰時(shí),由于纖維層內(nèi)孔道平直,積灰容易松動離散。從過濾機(jī)理分析,機(jī)織布纖維層的初期過濾雖有體過濾作用,但更接近面過濾作用。
2、針刺氈纖維層過濾機(jī)理
針刺氈是將纖維用機(jī)械或化學(xué)方式壓延絡(luò)全,或?qū)⒗w維成網(wǎng)(絮棉)疊合,再用針刺(或水刺)交勾絡(luò)全制成的三維空間結(jié)構(gòu)纖維集合體。
針刺氈纖維層較厚,通常厚度為1.5~2.5mm,纖維間形成空隙結(jié)構(gòu),孔道曲折,分布均勻,孔徑約為10~40μm,孔隙率可達(dá)70~80%。含塵氣流通過纖維層時(shí),粉塵主要受慣性效應(yīng)、攔截效應(yīng)、擴(kuò)散效應(yīng)以及篩分效應(yīng)的綜合作用。部分塵粒被纖維依附勾留,部分塵粒滲入纖維層內(nèi)部孔隙,與纖維構(gòu)成聯(lián)合捕集體,繼而向表面擴(kuò)展,形成粉塵層,少部分細(xì)微塵穿透纖維層。清灰時(shí),由于纖維層內(nèi)孔道曲折,積塵不易松動逃逸。從過濾機(jī)理分析,初期針刺氈纖維層的過濾機(jī)理與空氣過濾器類似,以體過濾為主,隨著表面粉塵層的建立,逐漸向面過濾過渡。