بررسی فنی و معیارهای کیفیت فیلتر هوا در سامانه‌های مکش و تهویه

مقدمه

فیلتر هوا یکی از اجزای حیاتی سامانه‌های احتراق داخلی و تهویه مطبوع و وظیفه اصلی آن حذف ذرات معلق از جریان هوا پیش از ورود به موتور یا محیط داخلی است. عملکرد بهینه فیلترها نقش مستقیمی در افزایش بازدهی موتور، کاهش مصرف سوخت، ارتقای کیفیت هوای ورودی و عمر قطعات ایفا می‌کند.

وجود ذرات گرد و غبار، دوده و آلودگی در هوای محیط از عوامل اصلی فرسایش قطعات موتور و کاهش کارایی سامانه‌های احتراق است. به‌کارگیری فیلتر هوای مناسب از سایش اجزا جلوگیری کرده، احتراق را بهبود می‌بخشد و انتشار آلاینده‌ها را کاهش می‌دهد. از سوی دیگر، در سامانه‌های تهویه و تصفیه هوا، فیلتر مناسب موجب سلامت محیط و افزایش عمر تجهیزات می‌شود. بنابراین، شناخت شاخص‌های فنی و استانداردهای عملکرد فیلتر هوا از اهمیت بالایی برخوردار است.

ساختار فیلتر هوا معمولاً از چند لایه ماده متخلخل یا الیافی ساخته می‌شود که با عبور جریان هوا ذرات جامد و آلاینده‌ها را به دام می‌اندازد. اصول عملکرد فیلتر هوا بر پایه چند فرایند فیزیکی است که به صورت هم‌زمان عمل کرده و موجب پاک‌سازی تدریجی هوا از آلاینده‌ها می‌شوند، مانند:

• گیراندازی مکانیکی: ذرات بزرگ‌تر از مسیر جریان منحرف شده و با الیاف برخورد می‌کنند.
• تجمع سطحی: ذرات به تدریج روی سطح یا در عمق فیلتر انباشته و در نهایت موجب افت فشار می‌‌شوند.

ارزیابی

کیفیت و کارایی فیلتر‌های هوا براساس مجموعه‌ای از شاخص‌های فنی ارزیابی می‌شوند که مهم‌ترین آن‌ها عبارت‌اند از:

ویژگی‌ها

فیلتر هوای خوب باید بتواند بین دو عامل راندمان بالا و افت فشار تعادل برقرار کند و نوع مطلوب آن باید:

• راندمان بالا در جذب  ذرات ریز
• افت فشار منتاسب با استاندارد هر موتور
• ظرفیت بالای نگهداری گردوغبار و عمر مفید
• مقاومت در برابر شرایط محیطی مانند حرارت و رطوبت
• انطباق با استانداردهای عملکردی( منطقه ای و جهانی )

طراحی

یکی از مهم‌ترین شاخصه‌های فنی در طراحی فیلترها، نحوه چین‌خوردگی یا آرایش چین در  فیلتر است.
چین‌های فیلتر اگر به‌صورت منظم، متقارن و با فاصله‌گذاری دقیق طراحی شوند، سطح مؤثر فیلتراسیون افزایش و افت فشار اولیه کاهش می‌یابد.

در طراحی‌حرفه ای زاویه و عمق چین با استفاده از نرم‌افزارهای شبیه‌سازی جریان هوا و آزمون‌های تجربی بهینه‌سازی می‌شود تا:

• سطح مفید فیلتر بدون افزایش حجم فیزیکی افزایش یابد.
• از چسبیدن یا فشرده شدن چین‌ها هنگام عبور جریان جلوگیری کند.
• جریان هوا در سطح مدیا یکنواخت توزیع شود و از تمرکز آلودگی در یک نقطه جلوگیری کند.

این ساختار سبب می‌شود فیلتر با کارایی پایدار، افت فشار کنترل‌شده و ظرفیت جذب گرد و غبار بیشتری داشته باشد.

ملاحظات

انتخاب مواد سازنده و تشکیل‌دهنده فیلتر تأثیر بسیار زیادی بر عملکرد نهایی دارد که امروزه اغلب از ترکیبات چندلایه زیر تشکیل می‌شود:

• کاغذهای سلولزی اصلاح‌شده
• الیاف نانو برای بهبود راندمان

نتیجه‌گیری

فیلتر هوا نقش اساسی در حفاظت از موتور دارد. کیفیت این قطعه نه تنها بر کارایی فنی، بلکه بر مصرف انرژی، عمر تجهیزات و سلامت محیط زیست  تأثیرگذار است. فیلتر هوای مطلوب باید هوای تمیز را با کمترین افت فشار  برای سیستم سوخت رسانی فراهم کرده و عمر مفید طولانی داشته باشد.. بنابراین، فیلتر مناسب باید بر پایه معیارهای فنی مانند راندمان، افت فشار، ظرفیت جذب گرد و غبار، طراحی چین‌ منظم و انطباق با استانداردهای معتبر انجام  انتخاب شود.