試驗流量對5AL3SS金屬燒結氈濾材多通試驗結果的影響

高宏偉

(航空工業(新鄉)計測科技有限公司，河南新鄉 453019)

0 引言

為更好地幫助過濾產品設計員了解不同試驗流量對5AL3SS金屬燒結氈濾材多次通過試驗[1]結果的影響，本文作者選取相同制造工藝同批次生產的5AL3SS金屬燒結氈濾材分別在8、12、16、20、24 L/min這5個試驗流量下進行了多次通過試驗。通過對試驗結果做進一步分析，總結了試驗流量對5AL3SS金屬燒結氈濾材多次通過試驗結果的影響。

1 試驗條件

5AL3SS金屬燒結氈濾材的試驗流量分別為8、12、16、20、24 L/min。在多次通過試驗中保證試驗流量為唯一變量，其他參數條件相同，具體如下：

(1)試驗標準：ISO 16889:2008[2];

(2)濾材極限壓差：800.0 kPa；

(3)上游基本質量污染度:2 mg/L；

(4)試驗粉塵：ISO MTD(ISO 12103-1[3],A3 MEDIUM TEST DUST，A3試驗粉塵)；

(5)試驗介質：YH-15;

(6)試驗溫度：35 ℃；

(7)濾材面積：200 cm2；

(8)測試粒徑：5、10 、12、15、20、25、40、50 μm(c)。

2 試驗結果

(1)5個試驗流量下金屬燒結氈濾材各顆粒尺寸的平均過濾效率試驗結果見表1。

表1 5個試驗流量下金屬燒結氈濾材各顆粒尺寸的平均過濾效率 %

(2)5個試驗流量在不同時間間隔下的金屬燒結氈濾材的壓差見表2。

表2 5個試驗流量在不同時間間隔下的金屬燒結氈濾材的壓差 kPa

(3)5個試驗流量下金屬燒結氈濾材的納污容量[4]試驗結果見表3。

表3 5個試驗流量下金屬燒結氈濾材的納污容量

3 試驗結果分析

(1)由表1 中的數據發現，改變試驗流量對5AL3SS金屬燒結氈濾材各顆粒尺寸的平均過濾效率影響很小。5AL3SS金屬燒結氈濾材在8、12、16、20、24 L/min這5個試驗流量下各顆粒尺寸的平均過濾效率的最大偏差為0.81%。在該試驗中，試驗流量是唯一變量。試驗流量變大，能夠確定的是試驗油液流動對濾材產生的壓力也隨之變大。但是5AL3SS金屬燒結氈濾材的強度很大，過濾精度又非常高，所以在5AL3SS金屬燒結氈濾材達到極限壓差之前，只要試驗油液流動對濾材產生的壓力不足以沖破濾材，最多也只能把已經被5AL3SS金屬燒結氈濾孔過濾掉的顆粒中的極少部分沖到下游。所以改變試驗流量對5AL3SS金屬燒結氈濾材各顆粒尺寸的平均過濾效率影響很小。

(2)為了便于分析在5個試驗流量下5AL3SS金屬燒結氈濾材壓差隨時間的變化，根據表2、表3數據繪制5AL3SS金屬燒結氈濾材在5個試驗流量下的壓差-時間曲線如圖1所示。

通過觀察圖1可以發現隨著試驗流量的變大，5AL3SS金屬燒結氈濾材到達極限壓差的時間變短，對應的金屬燒結氈濾材壓差-時間曲線的增長趨勢越顯著。產生這樣結果的原因一方面可從5AL3SS金屬燒結氈濾材的流阻特性分析。增大試驗流量，5AL3SS金屬燒結氈濾材的清潔濾材壓差也隨之增大。在相同的極限壓差下，5AL3SS金屬燒結氈濾材的凈壓差會減??；另一方面是因為在相同的上游基本質量污染度和試驗時間下，流經5AL3SS金屬燒結氈濾材的污染物質量隨試驗流量的提高而增大。這個結論可通過公式(1)得出。伴隨著污染物質量的增大，將有更多數量的各尺寸顆粒流經5AL3SS金屬燒結氈濾材，進而加速了金屬燒結氈濾孔的堵塞。這兩方面原因致使5AL3SS金屬燒結氈濾材的壓差上升速度更快，達到極限壓差時間越短。

圖1 5個試驗流量下金屬燒結氈濾材的壓差-時間曲線

(1)

式中：M為在T時間時向試驗系統注入的污染物質量，g；Q為金屬燒結氈濾芯的試驗流量，L/min；R為上游基本質量污染度，mg/L；T為試驗時間，min。

(3)根據表3中的數據繪制5AL3SS金屬燒結氈濾材的納污容量-流量曲線如圖2所示。

圖2 5AL3SS金屬燒結氈濾材的納污容量-流量曲線

由圖2可知，在8、12、16、20、24 L/min的試驗流量下5AL3SS金屬燒結氈濾材的納污容量先變小后變大再變小，納污容量的變化情況是無規律的。納污容量大小近似等于試驗結束后試驗油箱污染物注入質量與試驗油箱殘留的污染物質量的差值。從表3可知5AL3SS金屬燒結氈濾材在5個試驗流量下的殘留污染物總量幾乎相等，所以5AL3SS金屬燒結氈濾材的納污容量大小取決于試驗結束后污染物的注入質量。從公式(1)可知，在相同的上游基本質量污染度的條件下，污染物的注入質量與試驗流量和試驗時間的乘積成正比。從圖1可知5AL3SS金屬燒結氈濾材的試驗流量變大對應的試驗時間變短，所以5AL3SS金屬燒結氈濾材的納污容量隨試驗流量改變的變化情況是不能定性分析的。因此，圖2中納污容量的變化情況只能代表8、12、16、20、24 L/min這5個試驗流量對5AL3SS金屬燒結氈濾材的納污容量的影響。根據表3中數據計算求得5AL3SS金屬燒結氈濾材在5個試驗流量下對應的納污容量偏差見表4。

表4 5個試驗流量下5AL3SS金屬燒結氈濾材的納污容量數值偏差 %

通過觀察表4發現， 5AL3SS金屬燒結氈濾材在8、12、16、20、24 L/min這5個試驗流量下的納污容量偏差普遍很大。最小的納污量偏差是3%，在24 L/min試驗流量下的納污容量相比8 L/min試驗流量下的納污容量數值更是負偏了55.8%。這也說明了5AL3SS金屬燒結氈濾材的納污容量大小容易受試驗流量的影響。因此，要想了解5AL3SS金屬燒結氈濾材具體在某些試驗流量下的納污容量的變化情況，需要根據多次通過試驗結果進行定量分析。

4 結論

文中通過具體分析8、12、16、20、24 L/min這5個試驗流量對5AL3SS金屬燒結氈濾材多通試驗結果的影響，總結以下3點結論：

(1)改變試驗流量對5AL3SS金屬燒結氈濾材各顆粒尺寸的平均過濾效率影響很??；

(2)增大試驗流量能縮短5AL3SS金屬燒結氈濾材到達極限壓差的時間，試驗時間變短；

(3)5AL 3SS金屬燒結氈濾材的納污容量隨試驗流量改變的變化情況不能定性判斷，要想獲知5AL3SS金屬燒結氈濾材在某些試驗流量下的納污容量的變化情況需要進行具體試驗，根據試驗結果定量分析。