Filtracja i zabrudzenie w AGD

/pomiary/filtracja-i-zabrudzenie-agd/ • Δp(t,m_pyłu), Q(t), SPL • modele foulingu, testy A2/A4, serwis

Δp Q fouling ASHRAE AGD

Zakres

Ocena wpływu akumulacji pyłu/kłaczków na spadek ciśnienia filtra, wydajność przepływu, hałas oraz zużycie energii w urządzeniach AGD (okapy, suszarki, oczyszczacze, układy chłodzenia). Prezentacja modeli wzrostu Δp i metod planowania wymiany filtra.

Definicje

TerminOpis
Δpspadek ciśnienia na filtrze [Pa]
Qprzepływ objętościowy [m³/h]
Foulingakumulacja zanieczyszczeń: blokada porów (pore blocking) i warstwa osadu (cake)
Dust loadingprzyrost masy pyłu na filtrze [g/m²]
ASHRAE A2/A4mieszanki testowe pyłów do oceny filtrów

Dane i materiały

FiltrKlasa/typGrubośćPorowatośćΔp_0 @ 120 m³/hUwagi
F1Siatka metalowa (okap)0.6 mm78%18 Pazmywalny
F2Włóknina PET (suszar.)2.5 mm86%22 Pakłaczki
F3HEPA H11 (oczysz.)24 mm—95 Pamikropył

Modele foulingu

ModelRównanieParametryZakres ważności
Pore blocking Δp = Δp_0 · (1 + α·m) α [m²/g], m — masa pyłu faza początkowa, drobny pył
Cake filtration Δp = Δp_0 + β·m β [Pa·m²/g] gdy tworzy się warstwa osadu
Model mieszany Δp = Δp_0 · (1 + α·m) + β·m α, β dopasowane do danych pełny cykl życia filtra 
Przykładowe dopasowanie (F2 @ 120 m³/h): Δp_0=22 Pa, α=0.015 m²/g, β=2.1 Pa·m²/g.

Krzywe Δp–Q–t

t [h]m [g]Δp_F2 [Pa]Q_F2 [m³/h] @ stały rpmSPL [dB(A)]
00.02212058
501.22611459
1002.83110860
1504.53610261
2006.4419662
2508.6479063
Δp(t) i Q(t) dla F2 @ stały rpm t [h] Δp [Pa] Q [m³/h] 0 50 100 150 200 250 Δp Q
Wzrost Δp i spadek Q w funkcji czasu dla włókniny PET (F2).
Δp(m): dane i model mieszany m [g] Δp [Pa] dane model
Dopasowanie modelu α–β do danych F2 (120 m³/h).

Punkt pracy i akustyka

StanKrzywa instalacjiPunkt pracy Q [m³/h]Δp całk. [Pa]SPL [dB(A)]P_e [W]
Nowy filtrK=1.20e-311878584.2
Po 100 hK=1.35e-311087604.4
Po 250 hK=1.65e-396104634.9
Punkt pracy vs zabrudzenie Q [m³/h] Δp [Pa]
Dryf punktu pracy dla narastającego oporu instalacji (zabrudzenie filtra).
Reguła sterowania: kompensacja Q stałe → zwiększenie rpm o ~7–12% w miarę wzrostu K; koszt: ↑ hałas i P_e.

Cykle serwisowe i progi

UrządzeniePróg Δp_filtra [Pa]Kryterium dodatkoweSzac. czas do proguRekomendacja
Okap kuchenny+25 vs Δp_0SPL +3 dB(A)180–240 hmycie siatek co 200 h
Suszarka bębnowa+20 vs Δp_0Q −10%120–200 hczyszczenie po 150 h
Oczyszczacz powietrzaΔp ≥ 180TVOC/PM trzyma poziom1000–1500 hwymiana filtra HEPA
Harmonogram serwisu wg Δp i SPL t [h] Δp / SPL
Próg Δp i korelujący wzrost SPL jako wyzwalacz serwisu.

Procedury testowe

  • Dozowanie pyłu A2/A4 strumieniem 0.5–1.5 g/m²·h, monitoring Δp @ stałym rpm i @ stałym Q.
  • Pomiary Q–Δp na stanowisku ISO 5801 z filtrem nowym i zabrudzonym.
  • Analiza spektralna hałasu 1/3-oktawa, porównanie SPL @ 120 m³/h na etapach cyklu.
  • Dopasowanie parametrów α, β metodą najmniejszych kwadratów; walidacja na drugim cyklu.
MetrykaDefinicjaCel
Δp_0spadek ciśnienia nowego filtrapunkt odniesienia
k_fould(Δp)/dt @ Q stałetempo zabrudzenia
t_thresholdczas do progu serwisuplanowanie utrzymania
η_dropΔη między stanamiwpływ na efektywność

Artefakty

  • filter_loading_F2.csv — Δp, Q, SPL vs t, m.
  • fouling_fit_params.xlsx — α, β i R² dla F1–F3.
  • setpoints_control.json — reguły kompensacji Q stałe.
  • service_schedule.svg — wykres progów serwisowych.

FAQ

Czy praca przy stałym Q wydłuża życie filtra?

Utrzymanie stałego Q wymaga wzrostu rpm wraz z Δp, co zwiększa SPL i P_e; filtr osiąga próg Δp w podobnym czasie, ale jakość procesu (np. suszenie) jest stabilna.

Czy mycie siatki metalowej przywraca Δp_0?

Dla F1 typowo 90–95% Δp_0 po myciu; pozostałe 5–10% wynika z trwałego osadu i deformacji porów.