Safety in TechnosphereSafety in TechnosphereБезопасность в техносфере1998-071X1270210.12737/20796Методы и средства обеспечения безопасностиMethods and means of safetyМетоды и средства обеспечения безопасностиAerosol Particles Capture by Filters Made of Porous Mesh MetalsУлавливание аэрозольных частиц фильтрами из пористых сетчатых металловСпиридоновВ. С.SpiridonovV. S.spir-VS0346@yandex.ru
КрыловскийА. Е.KrylovskiyA. Е.Московский государственный технический университет имени Н. Э. Баумана (МГТУ им. Н. Э. Баумана)МоскваРоссияBauman Moscow State Technical UniversityMoscowRussian FederationМосковский государственный технический университет имени Н.Э. БауманаBauman Moscow State Technical UniversityФедеральное учебно-методическое объединение в системе высшего образования «Техносферная безопасность и природообустройство»РоссияFederal Educational and MethodologicalAssociation in the System of Higher Education «Technospheric Safety and Environmental Management»Russian Federation2504201625042016526368https://zh-szf.ru/en/nauka/article/12702/view
Results of experimental investigations related to filtration efficiency of aerosol particles from a dusty air flow by filtering
baffles made of porous mesh materials by multiply packages of wire meshes hot rolling in vacuum have been represented. It
has been found that capture of aerosol particles in these materials is mainly carried out by mechanisms of inertial capture
and contact. The functional connection for particles’ fractional breakthrough coefficient from number of mesh layers in the
package and its material porosity has been obtained. The analytical relation between fractional breakthrough coefficient
and material porosity and Stokes number has been obtained based on experimental data processing. These studies results
allow by appropriate selection of mesh number, quantity of meshes layers in the package and the package compression
degree during rolling obtain a filter material with desired performance characteristics.
Results of experimental investigations related to filtration efficiency of aerosol particles from a dusty air flow by filtering
baffles made of porous mesh materials by multiply packages of wire meshes hot rolling in vacuum have been represented. It
has been found that capture of aerosol particles in these materials is mainly carried out by mechanisms of inertial capture
and contact. The functional connection for particles’ fractional breakthrough coefficient from number of mesh layers in the
package and its material porosity has been obtained. The analytical relation between fractional breakthrough coefficient
and material porosity and Stokes number has been obtained based on experimental data processing. These studies results
allow by appropriate selection of mesh number, quantity of meshes layers in the package and the package compression
degree during rolling obtain a filter material with desired performance characteristics.
1. Введение в проблемуРост промышленного производства неизбежно ведет к увеличению объема вредных выбросов в атмосферу нашей планеты. Существенная доля этих выбросов приходится на аэрозольные частицы различного происхождения [1]. Для защиты атмосферы от аэрозольных загрязнений широко используют фильтровальные аппараты с пористыми проницаемыми перегородками различных типов. Выбор материала перегородки определяется условиями эксплуатации фильтра. Так, в системах очистки высокотемпературных газов в ряде случаев [2] применяют фильтровальные перегородки из пористых порошковых металлов. Существенным недостатком таких материалов является их низкая технологичность при изготовлении фильтровальных перегородок сложной конфигурации. Более высокими технологическими и прочностными характеристиками, по сравнению с порошковыми металлами, обладают пористые сетчатые материалы (ПСМ), изготавливаемые горячей прокаткой в вакууме многослойных пакетов металлических тканых сеток из хромоникелевых сталей [3, 4, 5]. Варьирование типом переплетения и толщиной проволок в сетке, количеством слоев сеток в пакете и степенью его обжатия при прокатке позволяет получать разнообразные пористые проницаемые материалы с высокими механическими и технологическими характеристиками.
Тимонин А.С. Инженерно-экологический справочник. Т. 1. - Калуга: Издательство Н. Бочкаревой, 2003. - 917 с.Timonin A.S. Inzhenerno-ekologicheskiy spravochnik. T. 1 [Engineering-ecological reference book. V. 1]. Kaluga, Bochkareva Publ., 2003. 917 p. (in Russian)Жуланов Ю.В. Исследование фильтрации аэрозолей металлокерамическими фильтрами / Ю.В. Жуланов, Ю.В. Красовицкий // Коллоидный журнал. 1981. Т. 43. - С. 246-250.Zhulanov Yu.V. Issledovanie fil’tratsii aerozoley metallokeramicheskimi fil’trami [A study of the filtration of aerosols of metal-ceramic filters]. Kolloidnyy zhurnal [Kolloid journal]. 1981, V. 43, p. 246-250. (in Russian)Пористые проницаемые материалы: справ. изд. / С.В. Белов [и др.]; Под общ. ред. Белова С.В. - М.: Металлургия, 1987. - 335 с.Belov S.V. Poristye pronitsaemye materialy [Porous permeable materials]. Moscow, Metallurgiya Publ., 1987. 335 p. (in Russian)Спиридонов В.С. Фильтровальные перегородки из спеченных металлических сеток для встроенных фильтров авиационных гидросистем / В.С. Спиридонов, Ю.М. Новиков, В.А. Большаков // Безопасность в техносфере. 2015. № 4. - С. 39-45.Spiridonov V., Novikov Y., Bolshakov V. Fil’troval’nye peregorodki iz spechennykh metallicheskikh setok dlya vstroennykh fil’trov aviatsionnykh gidrosistem [Filtering Walls Мade of Sintered Metal Gauzes for Built-in Filters of Aviation Hydraulic Systems]. Bezopasnost´ v tekhnosfere [Safety in technosphere]. 2015, V. 4, I. 4, pp. 39-45. DOI: 10.12737/14433. (in Russian)Девисилов В.А. Металлические проволочные сетки для фильтрования жидкостей и газов. Часть 1. Структурные характеристики и их расчет / В.А. Девисилов, В.С. Спиридонов // Безопасность в техносфере. 2009. № 3. - С. 46-55.Devisilov V.A., Spiridonov V.S. Metallicheskie provolochnye setki dlya fil’trovaniya zhidkostey i gazov. Chast’ 1. Strukturnye kharakteristiki i ikh raschet [Metal Wire Grids for Filtering Liquds аnd Gases Рart 1. Structural Characteristics and their Calculation]. Bezopasnost´ v tekhnosfere [Safety in technosphere]. 2009, I. 3, pp. 46-55. (in Russian)Юров Ю.Л., Девисилов В.А.. Басманов П.И. Высокоэффективные аэрозольные фильтры на основе волокнистых материалов ФП. - Краснодар: Изд-во КубГТУ, 2004. - 64 с.Yurov Yu.L., Devisilov V.A., Basmanov P.I. Vysokoeffektivnye aerozol’nye fil’try na osnove voloknistykh materialov FP [High-performance aerosol filters based on fiber materials FP]. Krasnodar, KubGTU Publ., 2004. 64 p. (in Russian)Brown R.C. Aerosol Filtration. Oxford: Pergamon Press, 1993. - 269 p.Brown R.C. Aerosol Filtration. Oxford, Pergamon Press Publ., 1993. 269 p.Кирш А.А. Фильтрация аэрозолей волокнистыми материалами ФП / А.А. Кирш, А.К. Будыка, В.А. Кирш // Российский химический журнал. 2008. Т. LII, № 5, С. 97-102.Kirsh A.A. Fil’tratsiya aerozoley voloknistymi materialami FP [Filtration of aerosols with fiber materials FP]. Rossiyskiy khimicheskiy zhurnal [Russian chemical journal]. 2008, V. LII, I. 5, pp. 97-102. (in Russian)Страус В. Промышленная очистка газов: Пер. с англ. - М.: Химия, 1981. -616 с.Straus V. Promyshlennaya ochistka gazov [Industrial treatment of gases]. Moscow, Chemistry, 1981. 616 p. (in Russian)Защита атмосферы от промышленных загрязнений: справ. изд.: В 2-х ч. Ч.1; Под ред. Калверта С., Инглунда Г.М. - М.: Металлургия, 1988. - 760 с.Calvert S.V. Zashchita atmosfery ot promyshlennykh zagryazneniy [Atmosphere protection from industrial pollution]. Moscow, Metallurgy Publ., 1988. 760 p. (in Russian)Белов С.В. Распределение просвета по толщине фильтровых сеток / С.В. Белов, В.С. Спиридонов // Порошковая металлургия. 1982. № 3. - С. 68-72.Belov S.V. Raspredelenie prosveta po tolshchine fil’trovykh setok [The Distribution of Clearance for the Thickness of the Filter Mesh]. Poroshkovaya metallurgiya [Powder metallurgy]. 1982, I. 3, pp. 68-72. (in Russian)Белов С.В. Гидравлические характеристики пористых сетчатых металлов на ламинарном режиме фильтрации / С.В. Белов, Г.П. Павлихин, В.С. Спиридонов // Порошковая металлургия. 1979. № 5. С. 64-66.Belov S.V. [Hydraulic characteristics of porous mesh metals on a laminar filtering mode]. Poroshkovaya metallurgiya [Powder metallurgy]. 1979, I. 5, pp. 64-66. (in Russian)