Analiza właściwości materiałów filtracyjnych z dodatkiem nanowłókien

• Autorzy: Dziubak Tadeusz , Yendzheiovskyi Yurii

Identyfikatory

DOI

10.5604/01.3001.0013.1475

Warianty tytułu

EN

Properties analysis of filtration materials with nanofibers addition

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Przedstawiono właściwości nanowłókien, metody ich wytwarzania oraz obszary zastosowania. Zaprezentowano oraz przeanalizowano parametry charakteryzujące materiały filtracyjne z dodatkiem nanowłókien. Opracowano metodykę badań charakterystyki aerodynamicznej oraz charakterystyki: skuteczności, dokładności i oporu przepływu wkładów filtracyjnych z dodatkiem nanowłókien w zależności od współczynnika chłonności pyłu k_m. Przedstawiono charakterystyczne parametry filtracyjne materiałów z dodatkiem nanowłókien. Wykonano pięć wkładów różniących się materiałem filtracyjnym z dodatkiem nanowłókien oraz bez tej warstwy. Opracowano warunki badań oraz przygotowano stanowisko badawcze. Przeprowadzono badania charakterystyk aerodynamicznych wykonanych wkładów filtracyjnych oraz charakterystyk skuteczności i dokładności filtracji i oporów przepływu wkładu standardowego (celulozowego), a także z dodatkiem nanowłókien. Potwierdzono pozytywny wpływ warstwy nanowłókien na wzrost skuteczności i dokładności filtracji powietrza wlotowego do silnika. Dokonano oceny składu granulometrycznego pyłu w powietrzu za standardowym wkładem filtracyjnym i wkładem z dodatkiem nanowłókien.

EN

Nanofiber properties, methods of their production, and areas of their application have been presented. Parameters describing filtration materials with nanofibers addition were presented, and analyzed. Methodology for testing aerodynamic characteristics as well as characteristics of: efficiency, accuracy, and filter cartridges resistance with nanofibers addition, depending on the dust mass loading k_m were developed. Characteristic filtration parameters of the materials with nanofibers addition are presented. Five filtration inserts, differing in the filtration material with nanofibers addition, and without this layer were made. Test conditions were developed as well as a test stand was prepared. Aerodynamic characteristics tests of filter cartridges as well as filtration efficiency, accuracy, and flow resistance of standard (cellulose) cartridge, and the ones with nanofibers addition were performed. The positive effect of nanofiber layer on efficiency, and accuracy increase in the inlet engine air filtration was confirmed. Granulometric composition of air dust was assessed on a standard filter cartridge, and on a cartridge with nanofibers addition.

Słowa kluczowe

PL

silnik; filtr powietrza; nanowłókna; skuteczność i dokładność filtracji; opór przepływu; współczynnik chłonności pyłu; rozmiar ziaren

EN

engine; air filter; nanofibers; filtration efficiency and accuracy; flow resistance; dust mass loading; grain size

• Wydawca: Wojskowa Akademia Techniczna im. Jarosława Dąbrowskiego
• Czasopismo: Biuletyn Wojskowej Akademii Technicznej
• Rocznik: 2019
• Tom: Vol. 68, nr 1
• Strony: 111--129
• Opis fizyczny: Bibliogr. 31 poz., il., rys., tab.

Twórcy

autor

Dziubak Tadeusz

• Wojskowa Akademia Techniczna, Wydział Mechaniczny, Instytut Pojazdów Mechanicznych i Transportu, ul. gen. W. Urbanowicza 2, 00-908 Warszawa

autor

Yendzheiovskyi Yurii

• Wojskowa Akademia Techniczna, Wydział Mechaniczny, Instytut Pojazdów Mechanicznych i Transportu, ul. gen. W. Urbanowicza 2, 00-908 Warszawa

Bibliografia

• [1] Andersen B.O., Nielsen N.F., Walther J.H., Numerical and experimental study of pulse-jet cleaning in fabric filters, Powder Technology, 291, 2016, 284-298.
• [2] Barris M.A., Total FiltrationTM: The Influence of Filter Selection on Engine Wear, Emissions, and Performance, SAE 952557, Meeting & Exposition Toronto, Ontario October 16-19, 1995.
• [3] Bugli N., Automotive Engine Air Cleaners - Performance Trends, SAE Technical Paper, 2001- 01-1356.
• [4] Cirqueira S.S.R., Tanabe E.H., Aguiar M.L., Evaluation of operating conditions during the pulse jet cleaning filtration using different surface treated fibrous filters, Process Safety and Environmental Protection, 105, 2017, 69-78.
• [5] Chłopek Z., Jakubowski A., A study of the particulate matter emission from the braking systems of motor vehicles, Eksploatacja i Niezawodność – Maintenance and Reliability, 4, 2009.
• [6] Diesel Engine Air Filtration, Materiały informacyjne firmy PALL Corporation, USA, 2004.
• [7] Durst M., Klein G., Moser N., Filtration in Fahrzeugen, Mann + Hummel GMBH, Ludwigsburg, Germany 2005.
• [8] Dziubak T., Problems of dust removal from multi-cyclones of engine air cleaners in cross-country motor vehicles, The Archives of Automotive Engineering, 76, 2, 2017.
• [9] Dziubak T., Szwedkowicz S., Operating properties of non-woven fabric panel filters for internal combustion engine inlet air in single and two-stage filtration systems, Eksploatacja i Niezawodność – Maintenance and Reliability, 17, 4, 2015.
• [10] Dziubak T., Filtracja powietrza wlotowego do silników spalinowych pojazdów mechanicznych, WAT, Warszawa, 2012.
• [11] Erdmannsdörfer H., Lesttingmoglichkeiten von Papierfiltern zur Reinigung der Ansaugluft von Diselmotoren, MTZ, 32, 1971.
• [12] Fitch J., Clean Oil Reduces Engine Fuel Consumption, Practicing Oil Analysis, 11-12, 2002.
• [13] George J., Forna R., Cravero T., Air Filtration with Fine Polymeric Fibers, 16th Annual Technical Conference and Exposition 2003 Technical Sessions Papers, Reno-Nevada, June 17- 20, 2003.
• [14] Grafe T., Gogins M., Barris M., Schaefer J., Canepa R., Nanofibers in Filtration Applications in Transportation, Filtration 2001 International Conference and Exposition, Chicago, Illinois, December 3-5, 2001.
• [15] Graham K. et al., Polymeric Nanofibers in Air Filtration Applications, 5th Annual Technical Conference & Expo of the American Filtration & Separations Society, Galveston, Texas, April 9-12, 2002.
• [16] Heikkilä P., Sipilä A., Peltola M., Harlin A., Electrospun PA-66 Coating on Textile Surfaces, Textile Research Journal, 77, 11, 2007.
• [17] Jaroszczyk T., Fallon S.L., Schwartz S.W., Development Of High Dust Capacity, High Efficiency Engine Air Filter With Nanofibers, Journal of KONES Powertrain and Transport, 15, 3, 2008.
• [18] Khajavi R., Abbasipour M., Bahador A., Electrospun biodegradable nanofibers scaffolds for bone tissue engineering, Journal of Applied Polymer Scince, 133, 3, 2016.
• [19] Kim J-K., Hwang J., Choi H-J., Lee M-H., Effective filtration area of a pleated filter bag in a pulse-jet bag house, Powder Technology, 311, 2017.
• [20] Li D., Xia Y., Electrospinning of nanofibers: reinventing the wheel?, Adv. Mater., 16, 14, 2004.
• [21] Lo L.-M., Chen D.-R., Pui D.Y.H., Experimental study of pleated fabric cartridges in a pulse-jet cleaned dust collector, Powder Technology, 197, 2010.
• [22] Mohapatra H.S, Chatterjee A., Maity S., Nanotechnology in Fibres and Textiles, International Journal of Recent Technology and Engineering (IJRTE), 2, 5, 2013.
• [23] PN-ISO 5011., Filtry powietrza do silników spalinowych i sprężarek, PKNM, 1994.
• [24] Taufkirch G., Mayr G., Papierluftfilter für Motoren in Nutzfahrzeugen, MTZ, 45, 3, 1984.
• [25] Trautmann P., Durst M., Pelz A., Moser N., High Performance Nanofibre Coated Filter Media for Engine Intake Air Filtration, AFS 2005 Conference and Expo, April 10-13, 2005.
• [26] Wang N. et al., Multilevel structured polyacrylonitrile/silica nanofibrous membranes for high-performance air filtration, Separation and Purification Technology, 126, 2014.
• [27] Yendzheiovskyi Y., Analiza właściwości materiałów filtracyjnych z dodatkiem nanowłókien, praca magisterska, WAT, Warszawa 2018.
• [28] http://www.cottonbangladesh.com/January2009/ElectroSpinning.htm [dostęp14.05.2018].
• [29] https://truckfocus.pl/nowosci/7520/mann-filter-wprowadza-wysokowydajne-filtry-z-nanowlokien [dostęp 15.07.2018].
• [30] https://www.army-technology.com/products/donaldson-pjac-ultra-self-cleaning-air-cleaner/ [dostęp 15.06.2018].
• [31] http://wiedzainfo.ue.wroc.pl/wyklady/703/nanotechnologia_zagadnienia_podstawowe.html [dostęp 30.11.2018].

Uwagi

1. Opracowanie rekordu w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2019).

2. Źródło finansowania: Praca badawcza statutowa PBS 935/WAT/2016.