多级净化新风过滤能研究设计

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1、毕业设计（论文）多级净化新风过滤性能研究学 院 机械工程学院专 业机械工程及自动化班 级 2010级3班 学 号1001100430 姓 名 曾博东 指导老师 胡映宁、王艳 二一四年六月二日摘要 随着人们生活水平的提高，人们对环境污染的关注已经不仅仅局限于室外，室内环境的空气品质也已经成为人们关注的焦点。室内空气净化已经成为居家生活的主题之一。本文针对课题组自主研发制造的新风机，对不同工况下新风机的多级过滤净化效果和工作性能及特性进行测试分析，计算出新风机的净化效率和滤网阻力，通过对数据的分析，评价多级净化新风过滤的运行性能，并提出改进的措施。主要内容包括：测试并且计算出不同材料、相同滤网材料

2、下不同面积、相同滤网相同面积不同风量下新风机的过滤效率和滤网阻力特性，将所得的结果绘制成表格和曲线图。通过对计算结果进行比较，并结合空气净化过滤的相关理论，得出如下结论：1.HEPA除尘滤网、活性炭网、冷触媒网的放置顺序不影响空气净化的效率；2.活性炭网与冷触媒网对PM2.5和PM10没有过滤效果；3.相同风量下滤网的面积越大，新风机的过滤效果越好；4.相同面积下，风量越小，新风机的过滤效果越好；5.风量越小，滤网对空气的阻力越小；相同风量下滤网的面积越大，滤网对空气的阻力越小，损失的能量越少；6.滤网的面积越小、风机的风量越小，产生的噪音越小。7.滤网属于耗材，当积尘量达到一定程度后就会失效

3、，应及时更换。关键词：多级净化 新风过滤 净化效果 滤网阻力AbstractWith the improvement of peoples living standards , attention to environmental protection has not only limited outdoor , indoor pollution is becoming the focus of attention . Air purification has become one of the themes of home life . In this paper, the research

4、 group of independent research and development of new wind turbine manufacturing , multi- stage filtration and purification efficiency and performance characteristics under different conditions to test new fan analysis , calculate a new fan and filter resistance purification efficiency through analy

5、sis of the data evaluate multi-level measures to improve operational performance of fresh air purifying filter and propose . The main contents include : Test and calculating the different materials , different sizes , the same type of filter efficiency filter new wind turbine of the same size and th

6、e same resistance characteristics of the filter mesh material , the results obtained will be drawn into the tables and graphs . By comparing the calculated results, combined with air purification filter theory , the following conclusions : 1.HEPA dust filters, activated carbon mesh, placed the order

7、 does not affect the net cold catalyst efficiency air purification ; 2.activated carbon network and cold catalyst Network . PM2.5 and PM10 no filtering effect ; 3.greater the amount of wind the next three same area of the screen , the better the filtering effect of the new fan; 4.in the same area ,

8、the smaller the amount of wind , the better the filtering effect of new fans ; 5.airflow the smaller the resistance of the air filter is smaller ; larger the area of the filter the same air volume , the smaller the resistance to the air filter , the less energy loss ; 6.smaller area of the screen ,

9、the more wind turbine is small, the noise generated decreases; 7.filters are consumable , when the dust reaches a certain extent it will fail , should be replaced.Keywords : multi-stage purification；filter new air filtration；purifying effect；filter resistance 目录摘要IAbstractII目录III第一章 绪论11.1课题的研究背景11.

10、2空气净化的发展和应用以及国内外研究现状21.3课题的研究意义41.4课题的研究内容5第二章 多级净化新风过滤理论及数据测试62.1空气过滤的基本理论62.2常用空气净化技术简介72.21多层过滤除尘72.22静电除尘72.23光催化净化82.3本实验过滤材料82.31HEPA除尘网82.32活性炭过滤网82.33冷触媒过滤网92.4实验器材介绍102.5数据处理方法14第三章 实验项目、方案及结果153.1测试滤网顺序对净化效果的影响153.2测试每种材料对微尘的过滤效果173.3测试不同面积下风量的变化183.4测试滤网面积、风量与过滤效果的关系203.5测试不同面积、不同风量下风机的噪声

11、21第四章 实验结果分析224.1滤网顺序与净化率关系分析224.2不同过滤材料的净化效果分析244.3滤材对风量的阻力的结果分析254.4不同风量不同面积下滤材的过滤效果的结果分析284.5声量与风机、滤网的关系分析30第五章 总结与展望315.1总结315.2改进31参考文献33致谢3536第一章 绪论1.1课题的研究背景随着人们生活水平的提高，人们对环境污染的关注已经不仅仅局限于室外，室内环境的空气品质也已经成为人们关注的焦点。特别是在2012年北京、武汉、上海等地方爆发严重的雾霾天气之后，加上这些年室内装修产生的污染问题越来越严重，引起了人们对室内有机物、颗粒物污染，即室内空气品质（I

12、ndoor Air Quality）的重视。近些年的研究显示：颗粒物是对室内空气品质产生最严重影响的污染物。空气中的全部粉尘量称为“总悬浮颗粒”，其中只有粒径小于等于10m的颗粒会进入人体的气管和肺部，称为“可吸入颗粒”，即PM10。如果将2.5m以上的去掉，剩下的“可吸入颗粒”就是我们常说的PM2.5。颗粒物不见会进入人体对人类的健康产生危害，而且，由于室内装饰物、家具中含有的污染物，诸如铅、铬、镍等重金属会附着在颗粒物上，一起被吸入人体，对人体产生极大的危害。此外，据国内外有关研究报告表明，至今已发现室内污染物约有300多种，美国环保署(EPA)的统计显示：室内空气污染常常超出室外2-5倍

13、1。国内许多学者也对位于不同城市的住宅进行调查研究发现：住宅室内普遍存在不同程度的空气污染，主要污染物有甲醛、苯系物、氡及挥发性有机物(VOC)等，其中甲醛浓度超标比较普遍，最高都达到了71倍。如果人们长期在这些污染物超标状态下生活，轻则会出现咽喉不适或疼痛、嗜睡、头痛等，并可有轻度粘膜刺激症状，重则死亡。根据一些机构、专家检测发现，在室内空气中存在500多种挥发性有机物，其中致癌物质就有20多种，致病病毒200多种。危害较大的有：氡、甲醛、苯、氨以及酯、三氯乙烯等2。事实证实，室内空气污染已成为危害人类健康的五大环境因素之首位;成为全世界各国共同关注的问题。研究表明，室内空气的污染程度要比室

14、外空气严重2-5倍，在特殊情况下可达到100倍。世界卫生组织也将室内空气污染与高血压、胆固醇过高症以及肥胖症等共同列为人类健康的10大威胁。据统计，全球近一半的人处于室内空气污染中，室内环境污染已经引起35.7%的呼吸道疾病，22%的慢性肺病和15%的气管炎、支气管炎和肺癌3。当前，室内空气污染被认为是继煤烟型，光化学烟雾型污染后的第三大类污染4。然而，在美国进行的一项调查表明，人们平均每天在室内度过的时间为总时间的88%，在汽车内的时间为7%，只有5%的时间是在室外度过的5。这样，在室内的环境里，人们可能短时间、间歇性地处于浓度较高的多种污染物之中，也可能长期、持续地处于低浓度的多种污染物之

15、中，与室外污染相比，室内污染将对人们的健康产生更为重大的威胁和损害6。这些都充分说明，与人们息息相关的住宅室内空气品质(IAQ)状况令人担忧，改善室内空气品质(IAQ)已“迫在眉睫” 。改善室内空气品质(IAQ)的措施很多，如：通风、使用绿色建材、空气负离子技术、室内植物净化、 室内空气过滤器、催化净化器、臭氧发生器等，针对所需去除污染物的种类，将各种技术进行了优化组合，从而达到良好的效果7。而其中最直接最有效的方法是向室内送新风，进行通风换气。1.2空气净化的发展和应用以及国内外研究现状历史上第一个空气净化器诞生在十六世纪，这是一个戴在脸上的面罩空气呼吸器，作用是通过面罩对使用者吸入的气体进

16、行过滤，可以有效的隔绝空气中的各种烟雾，过滤各种有害粉尘颗粒等。到了18世纪，莱昂纳多达芬奇(LeonardodaVmci)发现浸湿的精织布料可以保护水手，以避免他们吸入武器发射时产生的有毒粉末。1799年，采矿工程师AlexanderVOllHumboldt发明了一个呼吸保护器，在采矿过程中保护自己的呼吸系统。到了19世纪，空气净化器在消防用途中的作用开始显现，在消防用途中空气净化器得到了良好发展。1823年，为了保护消防人员安全，将他们从烟雾、灰尘中隔离出来，两个科学家约翰和查尔斯迪恩共同研发了一款新型防护装置，一经出现，就受到了消防人员的追捧。到了1854年，约翰斯滕豪斯发现木炭过滤网可

17、以过滤出空气中的污染物质，污染空气经过填充了木炭的过滤网时，污染空气中的有害物质被吸附到木炭上，污染空气中的污染物含量降低，成为了洁净空气。二战期间，空气净化器设计取得了突破性进展，一种新型过滤网HEPA诞生。为了确保从事放射性研究的科学家身体健康，美国政府开发出了这种新型过滤器，它可以有效过滤空气中的有毒物质，为科学家隔离出一个安全洁净的环境。这项技术最终成功移植到空气净化器设计中，时至今日，依然是最高效的空气净化方式之一。随着时代发展，地球环境变迁，空气净化器设计理念不断转变。到了20世纪晚期，人们越来越重视新的空气净化技术的研发，越来越多的空气污染问题得到解决。新一代的空气净化器可处理的

18、污染种类增加，除了过滤空气中的灰尘、烟雾、花粉等杂质，还有明显的杀菌效果，进一步增强了空气的洁净度8。在我国，上海交通大学研究了在自制反应舱中纳米TiO2对室内空气中甲醛的光催化降解反应的影响因素，比较了载体对TiO2光催化降解甲醛速率的影响，发现泡沫镍网最适合作为载体。分析了掺杂的影响，发现活性炭和纳米掺锑氧化锡(ATO)粉末的加入能明显提高甲醛光催化降解速率。研究了粘结剂时TiO2光催化作用的影响，水玻璃的加入能够提高降解速率。清华大学以磷钨酸水溶液湿法浸渍表面修饰TiO2 制备了磷钨酸/二氧化钛复合催化剂,并进行了H2-TPR、 BET 比表面、TG-DTA、 FTIR、UV-vis 表

19、征.以含甲醛丙酮的模拟污染空气,研究其在复合光催化剂作用下的光催化降解行为。提出了空气净化的新方法纳米二氧化钛等离子放电催化空气净化技术，该技术式空气净化技术中最有前景德技术之一。进行了纳米二氧化钛等离子体放电催化降解甲醛的实验和杀灭芽孢杆菌的实验，取得了令人满意的结果。山东大学对纳米光催化氧化技术的出现,对于室内污染物的降解提出了一种新的解决方案。使用P87LPC76X系列单片机,利用高效的纳米二氧化钛光催化剂粉末及其单分散水浆料技术,实现光催化空气净化器的专用控制系统,该净化器有4种工作模式:清新、净化、灭菌、再生9。在国外，从20世纪60年代末期出现了关于室内空气质量问题的报道。国际学术

20、团体从70年代末就经常性召开室内空气品质的国际学术会议。许多学者就室内空气品质对人体健康、舒适性、行为功能和效率等方面的影响、建筑物与空调系统对室内空气品质作用的评价进行了多学科、全方位的深入研究。对室内空气品质的定义、问题的起因、评价及改善的对策等问题，经过大量的研究编制了相应的国家标准10。1.3课题的研究意义多级净化新风过滤，通过高效HEPA除尘网可以滤除绝大部分的颗粒物，颗粒物是居住建筑室内环境的主要污染物11。活性炭网，选用优质的木材或椰子壳，通过深度活化和独特的孔径调节工艺，使活性炭有丰富的，且孔的大小略大于有毒气体，比表面积1300平方米/克，对于苯，甲醛，氨气等有毒有害气体具有

21、高效能吸附能力，可有效去除室内空气中的气态污染物及有害恶臭物质，进而达到降低污染、净化空气的目的。冷触媒网它不仅能催化甲醛与空气中的氧气发生反应，还能催化氨气、甲苯、二甲苯、硫化氢以及TVOC中多种有害气体等与氧气产生反应，生成水和二氧化碳12。与传统的空气净化器相比，具有多级过滤新风净化的新风机有以下优点：(1).空气净化器只能净化室内局部的空气，而新风机可以给室内送风，实现室内外的空气交换。(2).在室内由于人的活动产生的废气如二氧化碳等污浊气体，可以通过新风系统排出室外，而空气净化器不能实现这点。(3).如前所述，由于新风机能实现室内外的空气交换，故可以给室内提供充足的氧气等人体所需气体

22、。(4).空气净化器放置在室内，夜间工作时会产生一定的噪音，而新风机一般安装在室外或者地下室，不会对室内造成噪音影响。(5).造价低廉、拆装方便、节能、净化效率高。通过在实际环境中，对新风机的运行特性、过滤效果等进行研究测试，可以帮助人们更加科学直观地认识和理解多级过滤新风净化在实际环境运行中其性能变化的趋势，通过对比不同材料的过滤效果，相同材料不同厚度的过滤效果，以及在不同风量的情况下过滤效果的变化，过滤材料面积对过滤效果的影响等等，对过滤材料的选择，改变滤材的生产工艺，结合当地的空气、风量等环境情况，从而优化新风机中过滤材料的组合、提高新风机的工作效率。并且为预测室内颗粒污染物的变化趋势提

23、供依据，最大限度地将污染物留在室外，提高室内的空气质量，保证人们的健康。为制造一个能够在普通群众家中广泛推广使用的新风机提供依据。1.4课题的研究内容（1）掌握空气过滤的基本原理和方法以及风机的工作原理。 （2）通过查阅资料了解多级过滤新风净化的研究现状，对多级过滤新风净化的过滤性能进行深入了解。 （3）通过在不同的条件下进行实验得出测试数据，得到不同材料、不同面积、不同风量下新风机的过滤效率和能耗特性，将所得的结果绘制成表格和曲线图。最终得出多级净化新风的过滤性能、运行特性的相关结论。 (4) 根据现有市场上的新风机以及课题研究得出的结论进行分析比较，对当前新风机的研究设计给出有用的建议，为

24、制造廉价实用便于推广的新风机提供理论和实践依据。第二章 多级净化新风过滤理论及数据测试2.1空气过滤的基本理论碰撞并粘住：空气中的微尘，有的随气流做惯性运动，有的做无规则的布朗运动，还有的受某些物理场力的作用而移动。当运动中的微粒碰撞到障碍物时，微粒会与障碍物表面存在的范德华力而使它们粘在一起。过滤材料：对过滤材料的基本要求：首先要能有效地拦截尘埃粒子，其次又不能对气流产生过大的阻力。纤维材料杂乱交织的纤维对粉尘产生无数道屏障，纤维间宽阔的空间能让气流顺利通过，是很好的过滤材料。惯性原理：大粒子在气流中做惯性运动，气流遇到屏障会绕过去，而粒子因为惯性保持原来的方向撞到屏障上，从而达到过滤的效果

25、，粒子越大，惯性越大，撞击屏障的可能性越大，过滤效果越好。扩散原理：较小的粒子做的是无规则的布朗运动。粒子越小，无规则运动越激烈，撞击屏障的机会越大，过滤效果越好。影响除尘效率的因素：由惯性原理和和扩散原理可知，大粒子受惯性作用明显，小粒子做无规则碰撞明显，故存在大小两个区间使得粒子的过滤效果都不错，而对于那些不大不小的粒子，是最难过滤的，通常其粒子直径在0.1-0.3微米之间。滤网阻力：气流在绕过纤维的过程中遇到阻力，所有纤维的阻力之和就是过滤器的阻力。过滤器的阻力随着气流量的增大而提高，因此增大滤材面积可以降低气流穿越材料的相对风速，从而减小过滤器的阻力。过滤效率：空气过滤器的“过滤效率”

26、是指被捕捉的粉尘量与原空气含尘量之比：过滤效率=过滤器捕捉粉尘量/上游空气含尘量=1-下游空气含尘量/上游空气含尘量。在本文的实验中，过滤效率=1-出风口含尘量/进风口含尘量。过滤器的寿命：当材料上的尘埃越积越多，阻力越来越大，当阻力达到设计所不允许的程度时，过滤器就报废了，这个过程的时间即过滤器的寿命。颗粒物的分类：空气中的全部粉尘量称为“总悬浮颗粒”，其中只有粒径小于等于10的颗粒会进入人体的气管和肺部，称为“可吸入颗粒”，即PM10。如果将2.5以上的去掉，剩下的“可吸入颗粒”就是我们常说的PM2.5。在室内空气中，小颗粒物数量远大于大颗粒物13。2.2常用空气净化技术简介2.21多层过

27、滤除尘净化器中的一般通风用过滤器，气流穿过滤材的速度在0.131.0m/s范围内，阻力与风量不再是线性关系，而是一条上扬的弧线，风量增加30%，阻力可能会增加50%，过滤器能捕捉任何形式的颗粒物，包括液滴。过滤材料一般呈多孔状，多少有些消声作用。过滤器对气流产生阻力，有某些均流作用。密度越高的过滤器滤除的尘埃颗粒直径越小，净化效果越好，但会产生很强的阻力，降低风速，影响净化效率，因而单靠过滤网净化有一定的局限性（需加大风机功率，但噪音易超标，能耗多，且高效滤网要经常更换，耗材多）14。2.22静电除尘高压静电工作原理是：含有粉尘颗粒的气体，在接有高压直流电源的阴极线(又称电晕极)和接地的阳极板

28、之间所形成的高压电场通过时，由于阴极发生电晕放电、气体被电离，此时，带负电的气体离子，在电场力的作用下，向阳板运动，在运动中与粉尘颗粒相碰，则使尘粒荷以负电，荷电后的尘粒在电场力的作用下，亦向阳极运动，到达阳极后，放出所带的电子，尘粒则沉积于阳极板上，而得到净化的气体排出防尘器外。通俗点讲，就是高压静电形成的电场磁力吸附空气中的灰尘，减少灰尘而净化空气。但它不能直接杀死病毒、细菌，分解污染物；若积尘太多未清理或静电吸尘器效率下降，易造成二次污染。由于高压放电的缘故，需配置安全保护装置，在大型公共场所或对消毒条件要求较高的室内场所一般不宜使用。民用最好不使用15。2.23光催化净化纳米材料光催化

29、环境污染治理技术是国际上普遍认可的治理低浓度有机污染气体、消毒灭菌最有效的先进技术，它具有反应条件温和、经济和对细菌、病毒，及污染物全面处理的特点。采用此技术制造的中央空调光催化空气净化消毒器模块，由镀膜二氧化钛细钢丝滤网、初、中效过滤网、纳米二氧化钛光催化室，智能化控制系统等多因子组成。具有从初滤到完全净化的多道程序，能在短时间内迅速杀灭空气中的病毒和细菌，除污消烟去异味。是预防呼吸道传染疾病，防止空气传播病毒细菌，消除吸烟危害和降解室内污染的高效多因子空气净化消毒器16。2.3本实验过滤材料2.31HEPA除尘网HEPA(High efficiency particulate air Fi

30、lter)，中文意思为高效空气过滤器，达到HEPA标准的过滤网，对于0.1微米和0.3微米的有效率达到99.7%，HEPA网的特点是空气可以通过，但细小的微粒却无法通过。它对直径为0.3微米(头发直径的1/200)以上的微粒去除效率可达到99.97%以上，是烟雾、灰尘以及细菌等污染物最有效的过滤媒介。HEPA分PP滤纸、玻璃纤维、复合PP PET滤纸、熔喷 涤纶无纺布和熔喷 玻璃纤维五种材质。特点：风阻小，容尘量大，过滤精度高，可以根据客户需要加工成各种尺寸和形状，适合不同的机型使用17。2.32活性炭过滤网活性炭过滤网采用通孔结构的铝蜂窝、塑料蜂窝、纸蜂窝为载体。与传统活性炭过滤网相比，具有

31、更优良的气体动力学性能，体积密度小，比表面积大、吸附效率高，风阻系数小。蜂窝状活性炭滤网是在聚氨酯泡棉上载附粉状活性炭制成，其含碳量在35%-50%左右。具有活性炭高效的吸附性能，可用于空气净化，去除挥发性有机化合物甲醛、甲苯、硫化氢、氯苯和空气中的污染物。空气阻力小，能耗低，可在一定风量下除臭、除异味，净化环境，具有很好的净化效果。活性炭的特点就是去除空气中的异味。活性炭滤材是指在粗、中、高效的空气过滤器上使用的活性炭。活性炭滤材主要有两种形式颗粒状和活性炭滤棉。因为是活性炭的作用就是除去异味，所以对过滤效率并不强调。在使用上。一般须配合独立的粗、中效过滤器使用。有些活性炭材料可再生，因此，

32、价格上虽然比一般的粗效过滤器贵些，如果能做到合理的循环交替使用仍可降低使用成本。可广泛用于处理含有甲苯、二甲苯、苯等苯类、酚类、酯类、醇类、醛类等有机气体及恶臭气体和含有微量重金属的低浓度、大风量的各类气体。对废气进行吸附浓缩、净化后可直接排放18。2.33冷触媒过滤网冷触媒,又称自然触媒，是继光触媒除臭空气净化材料之后的又一种新型空气净化材料，能在常温条件下起催化反应，在常温常压下使多种有害有味气体分解成无害无味物质，由单纯的物理吸附转变为化学吸附，边吸附边分解，祛除甲醛、苯、二甲苯、甲苯、TVOC等有害气体，生成水和二氧化碳，在催化反应过程中,冷触媒本身并不直接参与反应,反应后冷触媒不变化

33、不丢失,长期发挥作用。冷触媒本身无毒、无腐蚀性、不燃烧，反应生成物为水和二氧化碳，不产生二次污染，大大延长了吸附材料的使用寿命。主要用途：冷触媒主要用于空调器、家用空气净化器、车载空气净化器等净化设备中，可用于处理人造板材,家具,墙面壁纸,化纤地毯,窗帘,床罩及室内空气中游离的甲醛,氨气,TVOC,硫化氢等有害气体。冷触媒又称低温触媒，甲醛克星。它对于甲醛有极强的清除能力。冷触媒的原理是催化氧化，触媒成分在该过程中起介质作用，其成分不会变化，可以无需任何处理而长期使用。催化分解反应不需要紫外线、高温、高压。在气温达到5以上，湿度达到40%以上的条件下，冷触媒催化分解有害气体的效果就能达到理想状

34、态。冷触媒是一种高科技催化剂，它不仅能催化甲醛与空气中的氧气发生反应，还能催化氨气、甲苯、二甲苯、硫化氢以及TVOC中多种有害气体等与氧气产生反应，生成水和二氧化碳。在催化反应过程中,冷触媒产品本身不直接参与反应,反应后冷触媒不变化不丢失。因此一旦使用后在无外力破坏的情况下,有效期长达八年以上。冷触媒主要成分均为食品、药品添加剂，产品无毒、无腐蚀性、不易燃。反应生成物为水和二氧化碳，不产生二次污染。是面向未来、最适于健康家居的安全、环保产品19。2.4实验器材介绍本实验所用新风机为课题组自主研发制造的新风机，测试地点为广西南宁高新区某科技园。实验所用器材包括新风机和各种测试仪器等，新风机的主要

35、的组成部分有，外壳，进风口，出风口，滤网，风机，以及电路开关等。基本工作原理是滤网将进出风口的空气隔离，通过风机的运转产生负压使得空气由进气口经过滤网的过滤之后流向出风口。图2-1新风机工作原理图 图2-2新风机表2-1风机铭牌数据高速档0.19A38W2600r/min365166Pa中速档0.16A34W2300r/min311151Pa低速档0.14A29W1700r/min234114Pa图2-3冷触媒网、HEPA网、活性炭网注：滤网的尺寸为：400*297*12图2-4PM2.5、PM10检测仪图2-5风量罩图2-6声量计表2-2实验仪器功能一览表测试仪器测试项目岳威ERZ-2511

36、手持PM2.5检测仪测量空气中PM2.5、PM10的值，单位：，精度：1TSI8380风量罩测量新风机进风口和出风口的风量，单位：，精度：1TES1357声量计测量风机的噪声，单位：dB，精度：0.1dB空气中PM2.5、PM10的测试方法：(1).取下检测仪探头的护罩；(2).按下电源键开机；(3).设定好采样时间，时间日期等；(4).将检测仪探头置于进风口/出风口处，按下run/stop键，仪器开始采样测量，60秒后采样结束，PM2.5和PM10的数值显示在屏幕上。风量的测试方法：(1).将风量罩按说明书组装好；(2).制作一挡板套在出风口上，使风量罩的罩口边缘紧紧贴住挡板，不使其漏风；(

37、3).按下电源键开机，按下ready键，风量罩开始采样，并伴有蜂鸣声；(4),采样结束，风量的数值显示在风量罩的显示屏上。声量的测试方法：(1).将声量计置于风机上方约一米处；(2).按下电源键开机，按方向键选择量程为50-80dB，按FAST SLOW键选择采样时间；(3).声量计开始采样，结束后声量数值出现在显示屏上。2.5数据处理方法(1). W=1-A/B（%）其中：W表示过滤效率；A表示出风口含尘量；B表示进风口含尘量；(2).压力损失的计算：根据伯努利方程，通过截面的流体有以下公式：其中，空气密度为=1.25；、表示空气的静压，理论上是相等的或者近似认为其相等，空载时风速有滤网时风

38、速、分别表示空载和有滤网时出风口的风量，又知出风口的管道直径为d=120mm，滤网的面积面积S=852 ，带入数据后可计算出风压的损失，由此反映出滤网对空气的阻力。第三章 实验项目、方案及结果本次实验的测试地点为南宁市高新区某科技园。根据南宁市环保局统计的数据显示，南宁空气质量为优的天数105天、良168天、轻度污染56天、中度污染23天、重度污染13天、无严重污染天气，全年空气优良率为75%，达到当年南宁市空气优良天数的指标。其中，58月，空气优良率均为100%。除在夏季的8、9月份南宁上空污染物多为臭氧外，其中绝大多数污染天气中PM2.5为首要污染物。3.1测试滤网顺序对净化效果的影响由于

39、滤网有三块，知一共有6种排列顺序，对每种顺序下新风机进风口、出风口的PM2.5、PM10进行测量，每种顺序下测试5组数据，记录进表格，之后求出各个顺序下滤网的空气净化效率的平均值 ，绘制曲线图，进行比较。表3-1滤网顺序表编号顺序顺序一HEPA网+活性炭网+冷触媒网顺序二HEPA网+冷触媒网+活性炭网顺序三冷触媒网+HEPA网+活性炭网顺序四冷触媒网+活性炭网+HEPA网顺序五活性炭网+冷触媒网+HEPA网顺序六活性炭网+HEPA网+冷触媒网表3-2PM2.5数据记录表（单位：）顺序一顺序二顺序三顺序四顺序五顺序六进出进出进出进出进出进出7337773968346934733570347135

40、70356734683466346935673467346935713572357336713672367136713570337737743873377337733775366733表3-3PM10数据记录表（单位：）顺序一顺序二顺序三顺序四顺序五顺序六进出进出进出进出进出进出151731487514070143701557716181149681577715878159781537615878140711457314471147751487514975149721507413969147671496915377155751537615779149781577814571（表中“进”表示进风

41、口，“出”表示出风口）3.2测试每种材料对微尘的过滤效果分别测试单独使用HEPA除尘网、活性炭网、冷触媒网事进出风口PM2.5、PM10的值，每种材料测试五组数据，记录并计算出各材料的过滤效率的平均值。表3-4不同材料滤网PM2.5过滤效果的测试（单位：）HEPA网冷触媒网活性炭网进出进出进出551956575453511455555555521554535352531852515452501353515351表3-5不同材料滤网PM2.5过滤效果的测试（单位：）HEPA网冷触媒网活性炭网进出进出进出12038123122126125113301221231251261102912112212

42、913011532119118131131112301241231241233.3测试不同面积下风量的变化实验方法与步骤：(1).将滤网取出，测试三个不同档位下风机的风量，每档测试五组数据，记录并计算出风机的平均风量；(2).将滤网放回新风机，测试此时出风口的风量，每档测试五组数据，记录并计算出此时风机的平均风量；(3).将滤网的表面挡住四分之一，测试此时出风口的风量，每档测试五组数据，记录并计算出此时风机的平均风量；同理依次测试挡住滤网四分之二、四分之三面积时风机的出风口风量。表3-6风量一时不同面积下的风量变化记录表（单位：）面S=852面积S=639面积S=426面积S=213进出进出进

43、出进出349268357250344211350137358271356252350220359140361271354248359212360140350267355248347208355133362273359249355213356136表3-7风量二时不同面积下的风量变化记录表（单位：）面S=852面积S=639面积S=426面积S=213进出进出进出进出31124031222231719931512231724131322731520231112331824331622531520431612231223831422431119831312431023731522531420131

44、2121表3-8风量三时不同面积下的风量变化记录表（单位：）面S=852面积S=639面积S=426面S=213进出进出进出进出27019927119327215927399272202271192267155266912692002671922691562729527120126619027316027094268200273196270157269933.4测试滤网面积、风量与过滤效果的关系实验方法与步骤：(1).将滤网放置好，将风机档位调为一档，测试此时新风机进风口、出风口的PM2.5、PM10的值，记入表格，然后改变风机的风量，重复上述测试每档测试五组数据；(2).将滤网的表面用透明胶

45、粘住四分之一，测试此时进风口和出风口的PM2.5、PM10的值，每档测试五组数据，记录并计算出此时新风机进出口PM2.5、PM10的平均值，依次改变风量大小，测出相应的进风口、出风口PM2.5、PM10数值；(3).同理依次测试挡住滤网四分之二、四分之三面积时新风机进风口、出风口的PM2.5、PM10数值。表3-9风量、材料面积与PM2.5净化率关系 面积风量空载852639426213风量一0%84.3%80.6%77.7%69.2%风量二0%83.3%82.7%75.8%71.5%风量三0%84.6%84.5%78.7%71.9%表3-10风量、材料面积与PM10净化率关系 面积风量空载8

46、52639426213风量一0%85.9%82.9%76.4%69.7%风量二0%85.4%83.7%76.5%71.8%风量三0%86.0%85.6%79.3%72.1%3.5测试不同面积、不同风量下风机的噪声实验步骤：在做实验3.4的同时，记录下不同风量、不同面积下声量计的读数。表3-11风机声量与滤材面积的关系表（单位：dB） 面积风量空载852639426213风量一64.865.363.760.760风量二6363.561.559.758.7风量三58.759.858.856.554.3第四章 实验结果分析4.1滤网顺序与净化率关系分析表4-1滤板摆放顺序与净化率的关系表滤网顺序净化

47、率(PM2.5、PM10)一、 HEPA网+活性炭网+冷触媒网48.5%、50.2%二、HEPA网+冷触媒网+活性炭网49.4%、50.8%三、冷触媒网+HEPA网+活性炭网50.3%、51.0%四、冷触媒网+活性炭网+HEPA网51.2%、51.9%五、活性炭网+冷触媒网+HEPA网52.0%、53.0%六、活性炭网+HEPA网+冷触媒网50.0%、51.2%如图4-1，横坐标代表滤网的顺序，竖坐标轴代表空气净化率，由图可知，更换滤网的顺序后，过滤的效果并的有明显的变化，在误差允许的范围内，认为滤网的顺序与空气净化率无关。图中最低点49%出现在顺序1（由外到内的顺序依次为HEPA除尘网、冷触

48、媒网、活性炭网），最高点52%出现在顺序5（活性炭网、冷触媒网、HEPA除尘网），由于二者相差只有3%，有待进一步验证，是否将HEPA除尘网放在最后面有助于提高新风机的过滤效果。由理论分析可以作如下推测：冷触媒网和活性炭网对空气产生了阻力，使得进入HEPA除尘网的风速和含尘量降低，从而提高了HEPA除尘网的过滤效果,进而提高了整体对空气的净化率，但效果并不是很明显。4.2不同过滤材料的净化效果分析 图4-2中，红色折线代表HEPA滤网的净化率，蓝色曲线表示冷触媒，绿色的是活性炭网的，由图可知，HEPA滤网对PM2.5的净化率在70%附近，活性炭和冷触媒在0%附近小幅度波动，考虑到冷触媒和活性炭

49、的材料结构，结合实验结果，可知冷触媒和活性炭对微尘没有过滤效果，活性炭网和冷触媒网主要用来除去异味、甲醛等其他有害气体，真正起除尘作用的还是HEPA除尘网 。结合实验一和实验二可知，由于冷触媒网和活性炭网对微尘的过滤效果微乎其微，所以滤网的组合顺序对过滤效果的影响十分小，但是从经济的角度考虑，将冷触媒网和活性炭网放在靠近出风口处，HEPA放在迎风面，有利于提高冷触媒网和活性炭网的寿命，综上所述，在新风机中，滤网的最佳组合顺序应该为HEPA网、冷触媒网、活性炭网。4.3滤材对风量的阻力的结果分析表4-2风量与材料面积关系表 面积风量空载852639426213风量一356270249212137

50、风量二315245225200123风量三27020119315794如图4-3表示滤网面积与风量的关系，由曲线可以看出，空载时的风量分别为风量一等于360，风量二等于315，风量三等于270 ，由图可知，当滤网面积减小时，风量随之减小，根据伯努利方程：，其中、表示空气的静压，没有改变，出风口截面不变，故和相等，带人公式计算：=Q(风量)S(截面积)=356(3.14*120*120*/4)=31493.3=8.75m/s=270(3.14*120*120*/4)=23885.4=6.64m/s=1/2()=1/2*1.25kg/(8.75*8.75-6.64*6.64)=20.3在有滤网之后

51、，风压的损失为20.3。同理可计算出其他风量、面积下的风量损失：表4-3风量、面积与压力损失的关系表 面积风量85263942621335620.3Pa24.4 Pa30.9 Pa40.8 Pa31514.7 Pa18.3 Pa22.3 Pa35.6 Pa27012.3 Pa13.5 Pa18.2 Pa24.2 Pa如图4-4，有曲线图可以明显看出，随风量的减小，由滤网阻力引起的压力损失量减小；随滤网面积的增大，由滤网阻力引起的压力损失减小。图中，每根折线由三点、2段组成，可以看出，折线的前半段的斜率大于后半段，由此可以知道，滤网的阻力与风量并不呈线性关系，当风量大于某个值时，每增加一定的风量

52、能引起阻力的急剧增大，当风量小于某个值时，随风量的减小，阻力的减小量缓慢。此外，从纵坐标轴来看，相邻两个折线的滤网面积之差是相等的，但是，从下网上看可以看出，阻力的增大量并不是线性的，而是随滤网面积的减小，阻力增大得更快。4.4不同风量不同面积下滤材的过滤效果的结果分析表4-4风量、材料面积与PM2.5净化率关系面积风量空载852639426213风量一0%84.3%80.6%77.7%69.2%风量二0%83.3%82.7%75.8%71.5%风量三0%84.6%84.5%78.7%71.9%表4-5风量、材料面积与PM10净化率关系 面积风量空载852639426213风量一0%85.9%

53、82.9%76.4%69.7%风量二0%85.4%83.7%76.5%71.8%风量三0%86.0%85.6%79.3%72.1%如图4-5、图4-6所示风量、滤网面积对空气净化率的影响，由图可知，风量的变化对空气净化率的影响比较小，风量从360减小到270，当滤网面积为S时，空气净化率的变化很小基本持平；其他三个面积下的净化率，变化范围也不超过5%。而滤网面积对净化率的影响比较大，面积S=852，在滤网面积从S减小到1/4S的过程中，净化率下降了约15%，且随滤网面积的减小，空气净化率急剧下降，即空气净化率的减小速度大于面积的减小速度。4.5声量与风机、滤网的关系分析如图4-7所示，滤网的面

54、积越小、风机的风量越小，产生的噪音越小。且由曲线斜率知道，折线前半段的斜率大于后半段，也就是说，在风量从360。减小到315的过程中，声量的减小量小于风量从315减小到270的过程，曲线竖直方向的差值和水平方向的差值相当，均为5.5dB，因此，面积和风量对声量的影响是接近的。第五章 总结与展望由于实验条件的限制和作者的水平不足，本次实验也存在许多不足，现在提出一些实验的改进方案和对多级净化新风机未来的展望。5.1总结1.HEPA除尘滤网、活性炭网、冷触媒网的放置顺序不影响空气净化的效率；2.活性炭网与冷触媒网对PM2.5和PM10没有过滤效果；3.相同风量下滤网的面积越大，新风机的过滤效果越好

55、；4.相同面积下，风量越小，新风机的过滤效果越好；5.风量越小，滤网对空气的阻力越小；相同风量下滤网的面积越大，滤网对空气的阻力越小，损失的能量越少；6.滤网的面积越小、风机的风量越小，产生的噪音越小。7.滤网属于耗材，当积尘量达到一定程度后就会失效，应及时更换。5.2改进1.由实验结果结合理论分析，可以很容易的知道，滤网的面积越大，厚度越小，则滤网对空气的阻力越小；滤网的面积越大，对空气净化的效率也越高；风机的风量越大，则空气相对滤网的风速越快，阻力越大，损失的风量越多。综上所述，在满足所要求室内送风量和滤网过滤效率的情况下，从经济适用的角度来讲，可以选择较小的风量和面积适合的滤网，并不一定

56、要追求越大的面积和越大的风量。2.实验方案的改进。由于实验条件的限制，实验所用的风机不能进行无级调速，滤网的厚度没有进行厚度方面的测试，在实验条件许可的情况下，应当考虑进行以下实验:风量、滤网面积、滤网厚度应该采用连续的变量，或者尽可能多的点，这样测出来的关系曲线才更接近真实情况，通过对曲线做差值或者其他处理，找出不变的量，或者呈线性关系的变量。3.新风机工作时是会产生噪声的，应该采取适当的消声措施，过滤空气所用的滤网是有使用寿命的，应该通过实验求出不同工况下的滤网寿命，或者定期检测滤网的净化效率，以便及时更换滤网。4.由于实验工况不稳定及测试仪器误差等问题的存在，在测试滤网顺序对过滤效果和阻

57、力的影响时，得到的数据并不是很准确，由本次实验可知，在不考虑误差影响的情况下，阻力小的滤网放在迎风面，阻力大的材料放在后面，会减小百分之二的阻力损失，应进一步提高实验精度，验证滤网顺序对过滤效果和阻力的影响。5.本实验没有对甲醛等其他有害气体的净化效果进行测试。6.实验方案本身存在的不合理地方，比如，进风口、出风口的PM2.5、PM10数值不是同时进行测量的，而是先测进风口再测出风口，由于不是同时进行测量比较，有一定的误差，等等。参考文献1 谢伟.室内颗粒物浓度变化特征及污染控制策略研究D.西安:西安建筑大学,2013.2 张薇.郑州地区若干居住建筑室内VOCs的测试评价与控制方法研究D.天津

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59、,2005.8 李成涛,家庭空气净化器的设计研究与实践D.武汉:武汉理工大学,2008.9 空气净化系统研究现状简介，百度文库， url=YkgwX0Hwwu2kxEwUbJOmQzfgRZIzeK3WYOUUp5SVbSkXY1VBaH1TcqJkDX6r4fkPX-0tX2XHP-OzYk2trG-ZMVZ18TTFIEM1aKJmkX9s3vK，2010-6-3.10 陈晓煜.一种新型空气净化器的技术与开发D.重庆:重庆大学,2009.11 NazaroWW.Indoorpanicle dynamic JIndoor Air 2004,4(14)：175-18312 赵桂芳.室内甲醛的光催化治理及空气净化器的设计D，大连：大连理工大学，2007.13 蔡杰.空气过滤ABCM. 北京:中国建筑工业出版社,2002.14 ControlofGaseous Contaminants for Indoor AirS.ASHRAE Handbook，1991.15 王华英,沈恒根,杨磊,刘书平,王成彪.净化颗粒物用空气过滤材料性能测试与对比J. 建筑热能通