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Air flows and pressure drop modelling for different pleated industrial filters

2002; Elsevier BV; Volume: 39; Issue: 1 Linguagem: Inglês

10.1016/s0015-1882(02)80055-6

1873-7218

Laetitia del Fabbro, JC Laborde, Philippe Merlin, Laurent Ricciardi,

Cyclone Separators and Fluid Dynamics

A dimensionless model was developed to determine the pressure drop across clean pleated filters, according to filter medium type, geometric characteristics of the pleating (distance between two pleats, pleat height, etc) and air flow parameters (filtration velocity, air density, etc). The model was derived from both experimental and numerical results obtained from nuclear and automotive filters — high efficiency particulate air (HEPA) and low efficiency particulate (LE), respectively. The major findings were that a more homogeneous air flow distribution occured over the surface of the pleated HEPA filter, while geometric characteristics had a greater influence on the initial pressure drop across the LE filter. The numerical model highlighted the fundamental importance of the filter medium's air flow resistance on air flow distribution. Es wurde ein dimensionsloses Modell entwickelt, um den Druckabfall an reinen Faltenfiltern je nach Art des Filtermediums, geometrischen Faltungsmerkmalen (Abstand zwischen zwei Falten, Faltenhöhe usw.) und aeraulischen Parametern (Filtrationsgeschwindigkeit, Luftdichte usw.) zu ermitteln. Da Modell wurde aus experimentellen und numerischen Ergebnissen abgeleitet, die anhand von Kernfiltern und Kfz-Filtern ermittelt wurden — Absolut-oder Feinstfilter (HEPA) einerseits und Niedrigeffizienzfilter (LE) andererseits. Die Haupterkenntnisse bestanden darin, dass eine homogenere Luftstromverteilung an der Oberfläche des HEPA-Faltenfilters erfolgte, während sich die geometrischen Merkmale stärker auf den anfänglichen Druckabfall am LE-Filter auswirkten. Das numerische Modell machte die fundamentale Bedeutung der aeraulischen Widerstandsfähigkeit des Filtermediums hinsichtlich Luftstromverteilung deutlich. On a développé un modèle adimensionnel pour déterminer la perte de pression au travers de filtres plissés propres en fonction du type de media filtrant, des caractéristiques géométriques du plissage (distance entre deux plis, hauteur des plis, etc) et des paramètres aérauliques (vitesse de filtration, densité de l'air, etc). Le modèle a été établi à partir de résultats à la fois expérimentaux et numériques obtenus sur des filtres de l'industrie nucléaire et de l'automobile, c'est-à-dire respectivement des filtres à haute efficacité (HEPA) et à basse efficacité (LE). Les résultats majeurs sont qu'une distribution de l'air plus homogène apparaǐt sur la surface des filtres plissés HEPA tandis que les caractéristiques géométriques ont une plus grande influence sur la perte de charge initiale au travers des filtres LE. Le modèle numérique a mis en évidence l'importance fondamentale de la résistance aéraulique du media filtrant sur la distribution de l'écoulement. Se ha desarrollado un modelo sin dimensiones para determinar la caida de presión a través de filtros plegados limpios, según tipo de medio filtrante, características geométricas de los pliegues ( distancia entre dos pliegues, altura de pliegues, etcétera), y parámetros aeraulicos ( velociadad de filtracíon, densidad de aire, etcétera). Se ha derivado el modelo de resultados experimentales y numéricos obtenidos de filtros nucleares y automotores — HEPA (aire particular de alta eficiencia), y LE (particular, de baja eficiencia). Los resultados demuestran que un flujo mas homógeno de aire occurió sobre la superficie del filtro plegado HEPA, y características geométricas tuvo influencia mas grande en la caida inical de presión através del filtro LE. El modelo numérico subraya la importancia fundamental de la resistencia aeraulica del medio filtrante sobre distribución de flujo de aire.