空气过滤器是空气洁净技术的主要设备，也是创造空气洁净环境不可缺少的设备，因
此必须掌握过滤器的特性及其设计原则，才能正确地使用它，有效地使用它。
4-1 空气净化系统过滤器的作用和分类
我国于1992年和1993年分别颁布了空气过滤器(GB/T14295-93)和高效空气过滤
器(GB13554-92)两个国家标准，将此类过滤器分为5种类别，如表4-1所列。
装
粗效
中效
高中效
亚高效
高效A
B
C
D
额定风量下的效率
／%
_ ___ ____________________________———-——一
___-___-_______.______一
粒径≥5rum,80>77≥20
粒径≥lym,70>7≥20
粒径≥1弘m,99>r7≥70
粒径≥0. 5ym,99. 9>7≥95
________________________——————————————一
≥99.9
≥99. 99
≥99. 999
粒径≥0. lym,≥99. 999
我国空气过滤器分类
.___-.____-_-__-__-——_-—_-I一
20%额定风量
下的效率／%
≥99. 99
≥99. 999
粒径≥O.lym,≥99. 999
注
效率为大气尘
计数效率
A、B、C三类效率为
钠焰法效率；D类效
率为计数效率}C、D
类出厂要检漏
粗效过滤器从主要用于首道过滤器考虑，应该截留大微粒，主要是51um以上的悬
浮性微粒和10tim以上的沉降性微粒以及各种异物，防止其进入系统，所以粗效过滤器的
效率以过滤5弘m为准。
中效过滤器 由于其前面已有预过滤器截留了大微粒，它又可作为一般空调系统的
最后过滤器和高效过滤器的预过滤器，所以主要用以截留l～10ym的悬浮性微粒，它的
效率即以过滤lt).m为准。
高中效过滤器可以用作一般净化程度的系统的末端过滤器，也可以为了提高系统
净化效果，更好地保护高效过滤器，而用作中间过滤器，所以主要用以截留1～5tim的悬
浮性微粒，它的效率也以过滤lym为准。
亚高效过滤器既可以作为洁净室末端过滤器使用，达到一定的空气洁净度级别（参
见第七章），也可以作高效过滤器的预过滤器，进一步提高和确保送风洁净度，还可以作为
新风的末级过滤，提高新风品质。所以，和高效过滤器一样，它主要用以截留lym以下的
亚微米级的微粒，其效率即以过滤o．5t,m为准。
高效过滤器它是洁净室的最主要的末级过滤器，以实现o．5pm的各洁净度级别为
目的，但其效率习惯以过滤o．3弘m为准。如果进一步细分，若以实现o．lym的洁净度级
别为目的，则效率就以过滤o．ly.m为准，这习惯称为超高效过滤
国外的高效过滤器以下的一般空气过滤器分类很乱，这里不介绍了，有兴趣的读者可
参阅文献[1]。
美国环境科学协会(IES) 1993年颁布的高效过滤器(HEPA)和超高效过滤器
(ULPA)标准，把这两种过滤器共分为6类，见表4-2。
表4-2 美国IES-RP-CCO01. 3-93的分类
┏━━━━━━┳━━━━━━┳━━━━━━━┳━━━━━━┳━━━━━━━━━━━━━━━━┓
┃ 类 别 ┃ 效率／% ┃ 测定粒径/ym ┃ 是否检漏 ┃ 注 ┃
┣━━━━━━╋━━━━━━╋━━━━━━━╋━━━━━━╋━━━━━━━━━━━━━━━━┫
┃ A ┃ 99. 97 ┃ ┃ 否 ┃ ┃
┃ B ┃ 99. 97 ┃ ┃ ┃ ┃
┃ ┃ ┃ ┃ 否 ┃ 在额定风量20%的条件下效率不变 ┃
┃ C ┃ 99. 99 ┃ 0.3 ┃ 要 ┃ ┃
┃ D ┃99. 999 ┃ ┃ ┃ ┃
┃ ┃ ┃ ┃ 要 ┃ ┃
┃ ┃ ┃ ┃ ┃要符合国防部军用标准MIL-F-51477 ┃
┃ E ┃ 99. 97 ┃ ┃ 要或否 ┃ ┃
┃ ┃ ┃ ┃ ┃ 或MIL-F-51068 ┃
┃ F ┃99. 999 ┃ 0. 1-0.2 ┃ ┃ ┃
┃ ┃ ┃ ┃ ┃ 是超高效过滤器 ┃
┗━━━━━━┻━━━━━━┻━━━━━━━┻━━━━━━┻━━━━━━━━━━━━━━━━┛
明。
表中效率检验方法为DOP法。关于过滤器效率的试验方法将在第十七章进一步说
4-2过滤器的特性指标
评价任何过滤器，最重要的特性指标有四项，即面速或滤速、效率、阻力和容尘量。
当然还有其他一些指标，例如重量、消耗动力和再生特性等等，这些指标主要和滤料
有关，所以选择什么滤料制造过滤器是研制过滤器的最重要的一环。除了滤料是过滤器特
性的决定因素以外，过滤器的结构也是重要的因素。例如一块滤料做成平板式过滤器还是
做成多袋形或楔形过滤器，在阻力、容尘量上差别很大，所以寻找合理的最佳的结构，则是
研制过滤器的又一重要环节。以下将分别讨论这四项特性指标。
4-3 面速和滤速
衡量过滤器通过风量的能力可以用面速或滤速来表示。
面速是指过滤器断面上的通过气流的速度(m/。)，即
u- Q
F×3600 (4-1)
式中：Q-风量(1113/11)；
F-过滤器截面积即迎风面积(IIl2)。
所以面速反映过滤器的通过能力和安装面积，面速越大，占地面积越小。因而面速是
反映过滤器结构特性的重要参数。
滤速是指滤料面积上的通过气流的速度，单位一般为L/(cm。．min)或cm/。，即
Q l03一，．67等×，0-3L/(cmZ．min)
口一7X 10t× (4-2)或
Q×1 06丽石一o．028Q,m/s (4-3)
v=厂X104×3
式中：f-滤料净面积，即去除粘结等占去的面积(m2)。
在进行滤料的小样试验时，u的单位为L/(cm2．min)，对于过滤器试验则口的单位
为cm/s。将前者数值乘以16.6即近似等于后者的数值。
所以滤速反映滤料的通过能力，特别是反映滤料的过滤性能，采用的滤速越低，一般
来说将获得较高的效率；而过滤器允许的滤速越低，则说明其滤料阻力较大。
在特定的过滤器结构条件下，统一反映面速和滤速的是过滤器的额定风量，在相同的
截面积下，希望允许的额定风量越大越好，而在低于额定的风量下运行，效率提高，阻力降
低。
4-4效 率
过滤器的过滤效果有以下几种表示方法：效率、穿透率和净化系数。
4-4-1效率
，当被过滤气体中的含尘浓度以计重浓度来表示时，则效率为计重效率；以计数浓度来
表示，则效率为计数效率；当含尘浓度用其他物理量相对表示时，则效率为比色效率或浊
度效率等。
(1)用过滤器进出口气流中的含尘浓度来表示，即
Q(Ni一盟立一1一瓮 (4-4)
7一号予一亟NiQ
式中：Gi、G2-过滤器进出口气流中微粒的质量或数量(mg/h或粒/h)；
Ni、N2-过滤器进出口气流中的含尘浓度(mg/m3或粒/L)；
Q-通过过滤器的风量(ITI3/11或L/h)。
这种表示方法对于计重效率和计数效率都可以采用。
(2)用进入过滤器前气流中的尘粒含量和过滤器捕集的尘粒量来表示，即
(4-5)
7一袅
式中：G3-过滤器捕集到的尘粒重量(mg/h)。
这种表示方法仅在计重效率时采用，有些国家将由此法求得的叩称为除尘率。
(3)用过滤器所捕集到的尘粒数量和过滤器出口气流中尘粒的含量来表示，且p
(4—6)
7 -鑫
这种表示方法也用于计重效率
(4)用各粒径的分级效率表示，即
叩一771ni+…+77nn。 (4-7)
式中：771～仉-各粒径的分级效率，以小数表示；
m‘咒。——各粒径微粒的含量占全体微粒的比例，以小数表示 这里需要特别强调的是，讲到效率必须说明是什么方法的效率，例如大气尘计重效率
98%；如果只说效率98%，或计重效率980/<，则不能表达效率的实质，将会带来很大的误
解和差错。这一问题的进一步说明，将在第十七章给出。
4-4-2穿透率
在很多情况下，人们关心的不只是过滤器捕集到多少尘粒，而是经过过滤器后仍然穿
透过来多少尘粒，这时用穿透率（或叫做穿透系数）这一概念更能直接地表示这种结果的
程度（虽然它们的基本含义是一样的）。在排气净化中就用穿透率来代替过滤效率。
穿透率习惯以K来表示，即
K-（1-叩）×100% (4-8)
当叩，一o．9999，'7。一9998时，看不出这两者差别的实在意义。可是换算成穿透率则有
K，一o．01%，K。一o．02%，说明K：比K，大一倍；用K2这个过滤器，穿透过来的微粒要
比用K．那个过滤器多一倍，这就足以引起人们的注意了。
4—4-3净化系数
净化系数K。以穿透率的倒数表示，即
K.=去
表示经过过滤器以后微粒浓度降低的程度。当K=0.01%时
一』00一l04
Kc一n．01一
说明过滤器前后的微粒浓度相差一万倍。
4-5 阻 力
(4-9)
滤料阻力
滤器的阻力主要由两部分组成：滤料的阻力；过滤器结构的阻力。至于过滤器进出
，一般是一个变化不大的值，在5Pa上下，可以作为定值附加，所以下面着重讨论
分阻力。但在一些资料和著作中，在讨论过滤器阻力时，实质上都只涉及滤料层的
阻力，容易给读者造成错觉。
对纤维过滤器来说，滤料的阻力是由气流通过纤维层时纤维的迎面阻力造成的。这个
阻力的大小和在纤维层中流动的气流是层流还是紊流关系极大。一般来说，由于纤维极
细，滤速极小，Re很小，所以纤维层内的气流属于层流。
作为一孤立圆柱看待的单位长度纤维，当气流垂直于它的长轴时，其上所受的作用力
按气溶胶力学的一般概念，应是其单位长度截面和动压的函数
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