高宏偉

(航空工業(yè)(新鄉(xiāng))計測科技有限公司，河南新鄉(xiāng) 453019)

0 引言

為更好地幫助過濾產(chǎn)品設(shè)計員了解不同試驗流量對5AL3SS金屬燒結(jié)氈濾材多次通過試驗[1]結(jié)果的影響，本文作者選取相同制造工藝同批次生產(chǎn)的5AL3SS金屬燒結(jié)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(jié)果做進一步分析，總結(jié)了試驗流量對5AL3SS金屬燒結(jié)氈濾材多次通過試驗結(jié)果的影響。

1 試驗條件

5AL3SS金屬燒結(jié)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(shù)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(zhì)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(zhì)：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(jié)果

(1)5個試驗流量下金屬燒結(jié)氈濾材各顆粒尺寸的平均過濾效率試驗結(jié)果見表1。

表1 5個試驗流量下金屬燒結(jié)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(jié)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(jié)氈濾材的壓差 kPa

(3)5個試驗流量下金屬燒結(jié)氈濾材的納污容量[4]試驗結(jié)果見表3。

表3 5個試驗流量下金屬燒結(jié)氈濾材的納污容量

3 試驗結(jié)果分析

(1)由表1 中的數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，改變試驗流量對5AL3SS金屬燒結(jié)氈濾材各顆粒尺寸的平均過濾效率影響很小。5AL3SS金屬燒結(jié)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(chǎn)生的壓力也隨之變大。但是5AL3SS金屬燒結(jié)氈濾材的強度很大，過濾精度又非常高，所以在5AL3SS金屬燒結(jié)氈濾材達到極限壓差之前，只要試驗油液流動對濾材產(chǎn)生的壓力不足以沖破濾材，最多也只能把已經(jīng)被5AL3SS金屬燒結(jié)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(jié)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(jié)氈濾材壓差隨時間的變化，根據(jù)表2、表3數(shù)據(jù)繪制5AL3SS金屬燒結(jié)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(fā)現(xiàn)隨著試驗流量的變大，5AL3SS金屬燒結(jié)氈濾材到達極限壓差的時間變短，對應(yīng)的金屬燒結(jié)氈濾材壓差-時間曲線的增長趨勢越顯著。產(chǎn)生這樣結(jié)果的原因一方面可從5AL3SS金屬燒結(jié)氈濾材的流阻特性分析。增大試驗流量，5AL3SS金屬燒結(jié)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(jié)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(zhì)量污染度和試驗時間下，流經(jīng)5AL3SS金屬燒結(jié)氈濾材的污染物質(zhì)量隨試驗流量的提高而增大。這個結(jié)論可通過公式(1)得出。伴隨著污染物質(zhì)量的增大，將有更多數(shù)量的各尺寸顆粒流經(jīng)5AL3SS金屬燒結(jié)氈濾材，進而加速了金屬燒結(jié)氈濾孔的堵塞。這兩方面原因致使5AL3SS金屬燒結(jié)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(jié)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(tǒng)注入的污染物質(zhì)量，g；Q為金屬燒結(jié)氈濾芯的試驗流量，L/min；R為上游基本質(zhì)量污染度，mg/L；T為試驗時間，min。

(3)根據(jù)表3中的數(shù)據(jù)繪制5AL3SS金屬燒結(jié)氈濾材的納污容量-流量曲線如圖2所示。

圖2 5AL3SS金屬燒結(jié)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(jié)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(guī)律的。納污容量大小近似等于試驗結(jié)束后試驗油箱污染物注入質(zhì)量與試驗油箱殘留的污染物質(zhì)量的差值。從表3可知5AL3SS金屬燒結(jié)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(jié)氈濾材的納污容量大小取決于試驗結(jié)束后污染物的注入質(zhì)量。從公式(1)可知，在相同的上游基本質(zhì)量污染度的條件下，污染物的注入質(zhì)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(jié)氈濾材的試驗流量變大對應(yīng)的試驗時間變短，所以5AL3SS金屬燒結(jié)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(jié)氈濾材的納污容量的影響。根據(jù)表3中數(shù)據(jù)計算求得5AL3SS金屬燒結(jié)氈濾材在5個試驗流量下對應(yīng)的納污容量偏差見表4。

表4 5個試驗流量下5AL3SS金屬燒結(jié)氈濾材的納污容量數(shù)值偏差 %

通過觀察表4發(fā)現(xiàn)， 5AL3SS金屬燒結(jié)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(shù)值更是負偏了55.8%。這也說明了5AL3SS金屬燒結(jié)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(jié)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(jù)多次通過試驗結(jié)果進行定量分析。

4 結(jié)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(jié)氈濾材多通試驗結(jié)果的影響，總結(jié)以下3點結(jié)論：

(1)改變試驗流量對5AL3SS金屬燒結(jié)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(jié)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(jié)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(jié)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(jù)試驗結(jié)果定量分析。