一种空气净化用梯度复合过滤材料的设计制作方法技术

技术编号:20118497 阅读:34 留言:0更新日期:2019-01-16 12:11
本发明专利技术提供了一种梯度复合过滤材料的设计制作方法。包括:根据给定粒径分布特征的待净化气溶胶对象,确定综合过滤效率η目标值、综合过滤阻力△P目标值、和目标综合指标E目标值;确定需求解的梯度复合过滤材料的每层滤料的性能参数,性能参数为每层滤料在d0粒径下的阻力△Pn和效率值ηn_0;在第n层滤料中,对于给定粒径分布特征中粒径为dj的颗粒物,确定过滤效率,以及确定第n层滤料的过滤效率;建立包括过滤效率η、过滤阻力△P和滤料综合指标E的关系式;根据η≥η目标值、△P≤△P目标值、E≥E目标值,求解得到每层滤料的阻力△Pn和效率值ηn_0;根据每层滤料的阻力△Pn和效率值ηn_0,选取或制作每层滤料,并制作梯度复合过滤材料。

A Design and Manufacture Method of Gradient Composite Filtration Material for Air Purification

The invention provides a method for designing and manufacturing gradient composite filter material. It includes: according to the aerosol object to be purified with given particle size distribution characteristics, the target values of comprehensive filtration efficiency_, comprehensive filtration resistance P and target comprehensive index E are determined; the performance parameters of each layer of gradient composite filter material for demand solution are determined, which are resistance Pn and efficiency value N 0 of each layer of filter material at d0 particle size; and in the N layer of filter material, For the particulate matter with a given size distribution, the filtration efficiency is determined and the filtration efficiency of the filter material in the nth layer is determined; the relationship between filtration efficiency_, filtration resistance_P and the comprehensive index E of filter material is established; the resistance_Pn and efficiency value_n_0 of each layer of filter material are calculated according to the target values_>_, P

E of each layer of filter material; and the resistance_Pn and efficiency value_n_0 of each layer of filter material are obtained. Resistance Pn and efficiency value n_0. Select or make each layer of filter material, and make gradient composite filter material.

【技术实现步骤摘要】
一种空气净化用梯度复合过滤材料的设计制作方法
本专利技术涉及暖通空调中的空气净化领域,特别是涉及一种空气净化用梯度复合过滤材料的设计制作方法。
技术介绍
为达到建筑健康环境用室内净化及新风净化对PM2.5的净化要求,同时增大滤料容尘量、延长使用寿命、解决单一纤维直径与填充率的织物构造带来的过滤性能不足的问题,近年来行业,如专利文献CN201120246326和CN201120013794,提出一种新型梯度复合过滤材料,梯度复合过滤材料由多层滤料复合组成,一般外层采用纤维较粗、填充率较小的滤料,有利于捕集较粗颗粒物,增大容尘量,延长滤料的使用寿命;中层滤料选用中效过滤材料,过滤掉中粒径颗粒物;内层选用纤维较细、填充率较大的高效低阻滤料,负责进一步捕集粒径较小的颗粒物。梯度复合过滤材料具有维护方便、阻力低、容尘量大、过滤效率高等特点,可在满足净化功能的同时,实现高效、低阻、节能等目标。目前梯度复合过滤材料的设计方法普遍采用正问题研究方法:根据现有传统成熟滤料规格和设计经验设计滤料和选取每层滤料的性能参数(效率、阻力等),然后通过试验验证来确定梯度复合过滤料的性能参数是否满足实际环境设计需求。这种研究方法对研究者的经验有很大的依赖性,并且具有极大的不确定性,设计出的梯度复合过滤材料不一定能满足预期要求。此外,也无法判断在其他使用环境场景下的实用性。
技术实现思路
本专利技术旨在克服现有梯度复合过滤材料结构参数设计的至少一个缺陷,提供一种新的空气净化用梯度复合过滤材料的设计制作方法,其可通过反问题方法进行简易快速数值求解,得到梯度复合过滤材料的每层滤料性能参数,相对于传统的正问题穷举、试错方法,节省了时间,提高了设计的效率和准确度。为此,本专利技术提出了一种空气净化用梯度复合过滤材料的设计制作方法,所述梯度复合过滤材料具有N层滤料,N为正整数且大于1;所述设计制作方法包括:步骤一:根据给定粒径分布特征的待净化气溶胶对象,确定综合过滤效率η目标值、综合过滤阻力△P目标值、和目标综合指标E目标值;步骤二:确定需求解的所述梯度复合过滤材料的每层滤料的性能参数,所述性能参数为每层滤料在d0为0.3um的粒径下的阻力△Pn和效率值ηn_0;其中n为正整数,且1≤n≤N;步骤三:在第n层滤料中,对于给定粒径分布特征中粒径为dj的颗粒物,确定过滤效率:确定第n层滤料的过滤效率:其中j为正整数;mj为给定粒径分布特征中,粒径为dj的颗粒物的质量占比;步骤四:建立包括过滤效率η、过滤阻力△P和滤料综合指标E的关系式:η=1-(1-η1)(1-η2)...(1-ηn);ΔP=ΔP1+ΔP2+...+ΔPn;步骤五:根据η≥η目标值、△P≤△P目标值、E≥E目标值,求解计算得到每层滤料的所述阻力△Pn和所述效率值ηn_0;步骤六:根据计算得到的每层滤料的所述阻力△Pn和所述效率值ηn_0,选取或制作每层滤料,并根据选取或制作出的每层滤料制作所述梯度复合过滤材料。进一步地,在所述步骤五中:建立关于所述过滤效率η、所述过滤阻力△P和所述滤料综合指标E的优化模型,并根据每层滤料的所述性能参数建立一系列约束条件,得到数学模型:求解计算所述数学模型得到每层滤料的所述阻力△Pn和所述效率值ηn_0。进一步地,通过线性加权和法求解计算所述数学模型,以得到每层滤料的所述阻力△Pn和所述效率值ηn_0。进一步地,通过所述线性加权和法求解计算所述数学模型的过程为:将所述优化模型转变为且统一到一目标函数F(x)中,得到:F(x,y)=w1(-f1(x,y))+w2f2(x,y)+w3(-f3(x,y));其中w1为f1(x,y)的加权因子,且w2为f2(x,y)的加权因子,且w3为f3(x,y)的加权因子,且进一步地得到:引入松弛变量vi,得到:构造拉格朗日函数:进行求解计算。进一步地,所述设计制作方法还包括步骤七:对完成制作的所述梯度复合过滤材料进行理论计算和/或性能试验,以确定试验结果是否满足设计要求。进一步地,在所述步骤六中,选取或制作出的每层滤料的实际阻力与所述阻力△Pn的差值范围为-△P预设差值至△P预设差值;实际效率值与所述效率值ηn_0的差值范围为-η预设差值至η预设差值。本专利技术的空气净化用梯度复合过滤材料的设计制作方法中,基于给定场景的梯度复合过滤材料的过滤性能目标值,通过反问题方法进行简易快速数值求解,得到每层滤料的最佳性能参数,相对于传统的正问题穷举法、试错方法,节省了时间,提高了研究的效率和准确度。根据下文结合附图对本专利技术具体实施例的详细描述,本领域技术人员将会更加明了本专利技术的上述以及其他目的、优点和特征。附图说明后文将参照附图以示例性而非限制性的方式详细描述本专利技术的一些具体实施例。附图中相同的附图标记标示了相同或类似的部件或部分。本领域技术人员应该理解,这些附图未必是按比例绘制的。附图中:图1是根据本专利技术一实施例的空气净化用梯度复合过滤材料的设计制作方法的流程图。具体实施方式图1是根据本专利技术一实施例的空气净化用梯度复合过滤材料的设计制作方法的流程图。如图1所示,本专利技术实施例提供了一种空气净化用梯度复合过滤材料的设计制作方法。梯度复合过滤材料具有N层滤料,N为正整数且大于1。优选地,N为2、3、4、5等。该空气净化用梯度复合过滤材料的设计制作方法可包括以下步骤:步骤一:根据给定粒径分布特征的待净化气溶胶对象,确定综合过滤效率η目标值、综合过滤阻力△P目标值、和目标综合指标E目标值。步骤二:确定需求解的梯度复合过滤材料的每层滤料的性能参数,性能参数为每层滤料在d0=0.3um粒径下的阻力△Pn和效率值ηn_0;其中n为正整数,且1≤n≤N。步骤三:在第n层滤料中,对于给定粒径分布特征中粒径为dj的颗粒物,确定过滤效率:确定第n层滤料的过滤效率:其中,j为正整数;mj为给定粒径分布特征中,粒径为dj的颗粒物的质量占比。步骤四:建立包括过滤效率η、过滤阻力△P和滤料综合指标E的关系式:η=1-(1-η1)(1-η2)...(1-ηn);ΔP=ΔP1+ΔP2+...+ΔPn;步骤五:根据η≥η目标值、△P≤△P目标值、E≥E目标值,求解计算得到每层滤料的阻力△Pn和效率值ηn_0。步骤六:根据计算得到的每层滤料的阻力△Pn和效率值ηn_0,选取或制作每层滤料,并根据选取或制作出的每层滤料制作梯度复合过滤材料。在步骤六中,选取或制作出的每层滤料的实际阻力与阻力△Pn的差值范围为-△P预设差值至△P预设差值;实际效率值与效率值ηn_0的差值范围为-η预设差值至η预设差值。也就是说,根据每层滤料的阻力△Pn和效率值ηn_0,可选取最接近最佳性能参数的每层滤料,以满足实际生产需要,节省成本。即可根据现有成熟滤料参数和加工工艺特点,选取最接近最佳性能参数的每层滤料。进一步地,设计制作方法还可包括步骤七:对完成制作的梯度复合过滤材料进行理论计算和/或性能试验,以确定试验结果是否满足设计要求。本专利技术的空气净化用梯度复合过滤材料的设计制作方法中,基于给定场景的梯度复合过滤材料的过滤性能目标值,通过反问题方法进行简易快速数值求解,得到每层滤料的最佳性能参数,相对于传统的正问题穷举法、试错方法,节省了时间,提高了研究的效率和准确度。在本专利技术的一些实施例中,在步本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种空气净化用梯度复合过滤材料的设计制作方法,其特征在于,所述梯度复合过滤材料具有N层滤料,N为正整数且大于1;所述设计制作方法包括:步骤一:根据给定粒径分布特征的待净化气溶胶对象,确定综合过滤效率η目标值、综合过滤阻力△P目标值、和目标综合指标E目标值;步骤二:确定需求解的所述梯度复合过滤材料的每层滤料的性能参数,所述性能参数为每层滤料在d0为0.3um的粒径下的阻力△Pn和效率值ηn_0;其中n为正整数,且1≤n≤N;步骤三:在第n层滤料中,对于给定粒径分布特征中粒径为dj的颗粒物,确定过滤效率:

【技术特征摘要】
1.一种空气净化用梯度复合过滤材料的设计制作方法,其特征在于,所述梯度复合过滤材料具有N层滤料,N为正整数且大于1;所述设计制作方法包括:步骤一:根据给定粒径分布特征的待净化气溶胶对象,确定综合过滤效率η目标值、综合过滤阻力△P目标值、和目标综合指标E目标值;步骤二:确定需求解的所述梯度复合过滤材料的每层滤料的性能参数,所述性能参数为每层滤料在d0为0.3um的粒径下的阻力△Pn和效率值ηn_0;其中n为正整数,且1≤n≤N;步骤三:在第n层滤料中,对于给定粒径分布特征中粒径为dj的颗粒物,确定过滤效率:确定第n层滤料的过滤效率:其中j为正整数;mj为给定粒径分布特征中粒径为dj的颗粒物的质量占比;步骤四:建立包括过滤效率η、过滤阻力△P和滤料综合指标E的关系式:η=1-(1-η1)(1-η2)...(1-ηn);ΔP=ΔP1+ΔP2+...+ΔPn;步骤五:根据η≥η目标值、△P≤△P目标值、E≥E目标值,求解计算得到每层滤料的所述阻力△Pn和所述效率值ηn_0;步骤六:根据计算得到的每层滤料的所述阻力△Pn和所述效率值ηn_0,选取或制作每层滤料,并根据选取或制作出的每层滤料制作所述梯度复合过滤材料。2.根据权利要求1所述的空气净化用梯度复合过滤材料的设计制作方法,其特征在于,在所述步骤五中:建立关于所述过滤效率η、所述过滤阻力△P和所述滤料综合指标E的优化模型,并根...

【专利技术属性】
技术研发人员:钟小普毛旭敏金珍景满军余涛王骁姜勇
申请(专利权)人:中国船舶重工集团公司第七一九研究所
类型:发明
国别省市:湖北,42

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