Технические науки/2. Механика

К.т.н. Легезина Г. И. , инж. Гречина Т.П.

Санкт-Петербургский государственный университет технологии и дизайна

ИССЛЕДОВАНИЕ ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ФИЛЬТРОВАЛЬНЫХ ТКАНЕЙ

Возрастающая потребность в применении фильтров и контроле загрязненности воздуха в помещениях обусловливает разработку обоснованных методов испытаний и определение фактического значения эффективности очистки. Отечественный стандарт ГОСТ Р 51251-99, гармонизированный с европейскими стандартами CEN EN 779-1993, CEN EN 1822-1998, указывает, что для оценки фильтра в первую очередь должны быть определены аэродинамическая характеристика, пылеемкость и эффективность очистки. Эти три тесно связанные между собой характеристики являются важнейшими и, не располагая ими, невозможно оценить, насколько те или иные фильтры отвечают требованиям и условиям эксплуатации проектируемого объекта. Вместе с тем, стандарт не устанавливает методы испытаний, поэтому в нем отсутствует информация о типах и размерах частиц пыли и аэрозолей, составе испытательного оборудования, условиях и параметрах испытаний фильтрующих материалов.

Как известно, показатели пылеемкости и пылепроницаемости характеризуют способность текстильных материалов в первом случае пропускать пыль, а во втором — ее удерживать. Частицы пыли проникают сквозь материал в основном тем же путем, что и воздух: через сквозные поры материала. Удерживаются частицы пыли в структуре материала вследствие механического сцепления их с шероховатой поверхностью материала. Материал рыхлой пористой структуры из волокон с неровной поверхностью обладает способностью захва-

тывать большее количество пыли и удерживать ее более длительное время, чем материал плотной структуры, состоящий из волокон с гладкой поверхностью.

Определение показателей пылепроницаемости и пылеемкости представляет достаточную трудность, отсутствует стандарт, как на метод определения этих показателей, так и на лабораторное оборудование. Физика процесса фильтрации указывает на взаимосвязь показателей воздухо- и пылепроницаемости, а показатель пылеемкости представляет собой коэффициент, обратный коэффициенту пылепроницаемости. Коэффициент воздухопроницаемости материала показывает количество воздуха, проходящего через 1 м² ткани, трикотажа или нетканого материала за 1 сек при определенной разности давления по обе стороны материала. В отличие от коэффициентов пылепроницаемости и пылеемкости, коэффициент воздухопроницаемости легче определять в лабораторных условиях, существуют стандартные методики и оборудование. В связи с этим представляет интерес установление зависимости между этими показателями и разработка методик расчета коэффициентов пылепроницаемости и пылеемкости с учетом известного коэффициента воздухопроницаемости.

Целью наших исследований было установление зависимости между указанными коэффициентами для выбранных объектов исследования - 4 вариантов фильтровальных тканей с одинаковой структурой, но разного волокнистого состава. Два образца (Л-4 и Л-!1) в составе по основе и утку имели 100% полиэфирное волокно, а два других образца (ЦМ и F-20) соответственно в основе и утке содержали полушерстяные волокна. Исследуемые коэффициенты определялись при площади образца ткани равной 0,052 м² за время равное 300 сек.

По результатам исследований были построены графики зависимости указанных показателей (рис.1) и получена полиномиальная модель третьего порядка зависимости показателей пыле- и воздухопроницаемости при высоком

коэффициенте корреляции r = 0,999 и небольшой ошибке S = 0, 001 % для исследуемых образцов фильтровальных тканей

У = - 8,66 – 0,07 Х + 0,001 Х² – 3,51 Х³ (1)

где У – коэффициент пылепроницаемость, г/м²·с, Х – воздухопроницаемость, дм³/м²∙с

Рис. 1. Графики значений пыле- и воздухопроницаемости, пылеемкости

Проведенные исследования подтверждают актуальность разработки методик по определению показателей пылеемкости и пылепроницаемости фильтровальных тканей. Установление расчетно-экспериментальных зависимостей между коэффициентами пылепроницаемости и пылеемкости при известной воздухопроницаемости для исследуемого ассортимента фильтровальных тканей позволит в дальнейшем определять срок их службы, исходя из условий эксплуатации, а также создаст предпосылки для разработки комплексного критерия оценки, учитывающего как структурные характеристики фильтровальных тканей, так и условия их эксплуатации.