يشيع افتراضُ أن المرشّحات تتعثر أمام الجسيمات الصغيرة جدًا. والحقيقة أطرف من ذلك: فمنحنى الكفاءة على هيئة حرف U، وأدنى كفاءة تقع عند مقاس وسيط.
ثلاث آليات وثلاثة مدَيات حجمية
الانتشار. الجسيمات الصغيرة جدًا تتقاذفها الحركةُ البراونية فيرتفع احتمال اصطدامها بليف. وكلما صغرت ارتفعت الكفاءة.
الاعتراض والارتطام. الجسيمات الخشنة لا تستطيع اتّباع خط الانسياب، فتصطدم بليف بفعل القصور الذاتي، أو تكون ببساطة أكبر من أن تمرّ. وكلما كبرت ارتفعت الكفاءة.
المقاس الواقع بينهما. ثمة مدى تضعف فيه الآليتان معًا — وهو مقاس الجسيم الأكثر نفاذًا (MPPS). وتصنيفُ المرشّحات عالية الكفاءة معرَّف بالكفاءة عند ذلك المقاس بالذات [1].
والنتيجة العملية: تقييمُ مرشّح بكفاءته عند 0.3 ميكرومتر قد يكون مطابقًا للمواصفة، لكن ما يهمّ في تصميم المنظومة هو توزيع مقاسات غبارك أنت.
السرعة أيضًا تؤثر في الكفاءة
مع ارتفاع السرعة الأمامية يقلّ الزمن المتاح للانتشار، فـتنخفض الكفاءة في الجانب الناعم. فالمرشّح نفسه عند تدفق أعلى يفقد ضغطًا أكبر ويلتقط أقل. ولذلك ليس تركيبُ مروحة أكبر هو الجواب دائمًا.
النمذجة
يُمثَّل المرشّح في حقل الجريان بوصفه منطقة مسامية، بمنحنى هبوط الضغط مقابل التدفق المأخوذ من بيانات الصانع. أما حلّ البنية الداخلية للمرشّح فليس ضروريًا ولا عمليًا.
وسؤال التحليل الحقيقي ليس المرشّح نفسه عادةً بل توزيع الجريان الواصل إليه: فإذا لم يتوزع الهواء بانتظام على وجه المرشّح، انسدّت مناطقُ السرعة العالية أبكر والتقطت أقل. وعمرُ المرشّح يحدده ذلك التوزيع إلى حد بعيد.
الاتساخ يتغير مع الزمن
مع الانسداد ترتفع المقاومة وينخفض التدفق وتنزاح نقطة تشغيل المنظومة. انظر ملاحظة نقطة تشغيل المروحة. وينبغي إجراء التحليل مرتين، بمقاومة المرشّح النظيف ومقاومة المتسخ؛ فالتصميم يجب أن يعمل في الحالة المتسخة أيضًا.
المراجع
- ISO 29463 / EN 1822. High efficiency filters and filter media for removing particles from air — Classification, performance testing and marking.
- Ergun, S. (1952). Fluid flow through packed columns. Chemical Engineering Progress, 48(2), 89–94.