Badania numeryczne przepływu wewnętrznego w różnych typach filtrów

• Autorzy: Stanik Magdalena , Caban Szymon , Klonecka Marlena , Buczak Mateusz , Wiśniewski Piotr

Warianty tytułu

EN

Numerical studies of internal flow in different types of filters

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Jakość otaczającego nas powietrza staje się obiektem powszechnego zainteresowania. W ciągu ostatnich dziesięcioleci oczyszczanie powietrza stało się integralną częścią systemów HVAC, inżynierii procesowej, motoryzacji i ochrony dróg oddechowych. Skuteczna separacja mikroi nanocząstek jest powiązana z opracowywaniem nowych, wyrafinowanych materiałów filtrujących, a także tworzeniem i weryfikacją modeli matematycznych opisujących zachodzące w nich zjawiska. Artykuł dotyczy numerycznego modelowania przepływu powietrza wewnątrz różnych filtrów. Autorzy proponują innowacyjne podejście, w którym bezpośrednio modelowana jest reprezentatywna objętość wewnętrznej struktury materiału filtrującego, a następnie wyniki są uśredniane na podstawie geometrii całego filtra. Prezentowana praca ma na celu walidację czterech modeli materiałów filtrujących, tj. filtra HEPA z włókna szklanego, filtra papierowego stosowanego w motoryzacji, metalowego filtra tkanego oraz pianki poliuretanowej. W artykule zbadano spadek ciśnienia uzyskany dla badanych filtrów. Wyniki analizy numerycznej wskazują dobrą zgodność z danymi eksperymentalnymi, co uzasadnia wykorzystanie proponowanego podejścia w celu dalszych badań.

EN

The quality of the air around us becomes an object of general interest. Over the past decades, air purification has become an integral part of HVAC, process engineering, automotive and respiratory protection systems. Effective separation of micro- and nanoparticles is related with the development of new, sophisticated filtering materials, as well as the generation and verification of mathematical models describing the phenomena occurring in them. The article deals with numerical modeling of air flow inside various filters. The authors propose an innovative approach in which a representative volume of the internal structure of the filter material is directly modeled, and then the results are averaged based on the geometry of the entire filter. The presented work aims to validate four models of filtering materials, i.e. a glass fiber HEPA filter, a paper filter used in the automotive industry, a metal woven filter and polyurethane foam. The article examines the pressure drop obtained for the tested filters. The results of numerical analysis show good agreement with the experimental data, which justifies the use of the proposed approach for further research.

Słowa kluczowe

PL

HEPA; papier; filtr tkany; pianka; obliczeniowa dynamika płynów

EN

HEPA; paper; woven filter; foam; computational fluid dynamics

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Chłodnictwo : organ Naczelnej Organizacji Technicznej
• Rocznik: 2021
• Tom: R. 56, nr 5
• Strony: 17--22
• Opis fizyczny: Bibliogr. 13 poz., rys.,tab.

Twórcy

autor

Stanik Magdalena

• Politechnika Śląska

autor

Caban Szymon

• Politechnika Śląska

autor

Klonecka Marlena

• Politechnika Śląska

autor

Buczak Mateusz

• Politechnika Śląska

autor

Wiśniewski Piotr

• Politechnika Śląska

Bibliografia

• [1] SMARTFILTER.COM 2018. [Online].
• [2] Dziubak T. 2012.Filtracja powietrza wlotowego do silników spalinowych pojazdów mechanicznych Warszawa: WAT.
• [3] AbishekS., A.J.C.King, R. Mead-Hunter, V. Golfkarfard.2017. „Generation and Validation of Virtual Nonwoven, Foam and Knitted Filter Geometries for CFD Simulatations,” Separation and Purification Technology188: 493–507.
• [4] WangJ., Seong Chan Kim, David Y. H. Pui.2008. „Figure of Merit of Composite Filters with,” Particle Technology Laboratory, Department of Mechanical Engineering, Minneapolis, Minnesota, USA.
• [5] The World Health Organisation.2013. Health effects of particulate matter – Policy implications for countries in Eastern Europe, Caucasus and Central Asia.
• [6] The World Health Organisation.2016. Ambient air pollution, A global assessment of exposure and burden of diseas.
• [7] FirstM. W.1998. „HEPA FILTERS”.Journal of the American Biological Safety Association 3(1): 33–42.
• [8] XuB., Y.Wu, & P.Cui.2014.„Semi-analytical and computational investigation of different dust loading structures affecting the performance of a fibrous air filter”.Particuology 13: 60–65.
• [9] HuttenI.M. 2016.Chapter 6—Testing of nonwoven filter media. Handbook of Nonwoven Filter Media: 343–408.
• [10] Wejrzanowski T., J.Skibinski, J.Szumbarski, &K. J.Kurzydlowski. 2013. „Structure of foams modeled by Laguerre–Voronoi tessellations”. Computational Materials Science 67: 216–221.
• [11] RoyA., C. Mishra, S. Jain, N. Solanki.2019. „A review of general and modern methods of air purification,” Journal of Thermal Engineering 5(9): 22–28,.
• [12] MullinsB. J., A.J.C. King, R. D. Braddock.2011. „Modelling the influence of filter structure on efficiency and pressure drop in knitted filters”. MODSIM 2011.
• [13] Brook R. D., S.Rajagopalan, C. A.Pope III, J. R.Brook, A.Bhatnagar, A. V.Diez-Roux, ... & J. D.Kaufman. 2010. “Particulate matter air pollution and cardiovascular disease: an update to the scientific statement from the American Heart Association”. Circulation 121(21):2331–2378.

Uwagi

PL

Opracowanie rekordu ze środków MNiSW, umowa Nr 461252 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2021).