冒泡點(diǎn)試驗(yàn)與絕對(duì)過濾精度

仇振安+毛陽+劉建平

摘 要：冒泡點(diǎn)試驗(yàn)濾材的一項(xiàng)重要試驗(yàn)，通過濾材的冒泡點(diǎn)試驗(yàn)結(jié)果可以一定程度反映濾材的最大孔徑，還可以近似的反映濾材的過濾精度指標(biāo)，本文將推導(dǎo)初始冒泡點(diǎn)壓力與濾材最大孔徑和絕對(duì)過濾精度之間的關(guān)系。

關(guān)鍵詞：冒泡點(diǎn)試驗(yàn)；最大孔徑；絕對(duì)過濾精度

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.04.021

1 引言

冒泡點(diǎn)試驗(yàn)對(duì)于濾材的一項(xiàng)重要的測(cè)試試驗(yàn)，可以檢測(cè)濾材在下料、拍波紋、粘接、成型等一系列過程之后粘接結(jié)構(gòu)的完整性情況、濾材有無收到損傷等。冒泡點(diǎn)試驗(yàn)主要驗(yàn)證兩個(gè)結(jié)果：一個(gè)是濾芯的初始冒泡點(diǎn)；另一個(gè)是濾芯的群泡點(diǎn)。濾芯的初始冒泡點(diǎn)代表濾材的最大孔徑，可以近似的反映產(chǎn)品的過濾精度指標(biāo)是否可以滿足要求。

2 冒泡點(diǎn)試驗(yàn)的原理

冒泡測(cè)試的數(shù)學(xué)模型是建立在毛細(xì)現(xiàn)象理論基礎(chǔ)上的。將透氣性材料其中一個(gè)彎彎曲曲的毛細(xì)管抽象為一圓柱形的毛細(xì)管。如果把毛細(xì)管浸入液體中，毛細(xì)管中的液體會(huì)上升，直到與其重力達(dá)到平衡為止，這種現(xiàn)象在流體力學(xué)中稱之為毛細(xì)現(xiàn)象。[1]

2.1 圓形毛細(xì)管模型：

這和圓形毛細(xì)管得出的公式6是類似的。對(duì)于其它幾何模型，可得出相似的表達(dá)式。

由公式6和公式15的推導(dǎo)過程可以看出，通過初始冒泡點(diǎn)試驗(yàn)值可以近似得出濾材的最大孔徑，反映過濾介質(zhì)的過濾能力。

3 過濾介質(zhì)的孔徑與過濾精度的關(guān)系

大多數(shù)金屬多孔材料應(yīng)用于分離與過濾系統(tǒng)，其最主要的技術(shù)指標(biāo)就是過濾精度，而其與過濾器與污染物顆粒的攔截濾率有關(guān)。在過濾精度符合要求的情況下，根據(jù)選定過濾精度金屬多孔材料的其他性能來進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)。過濾精度與多孔材料的孔徑有非常密切的關(guān)系，尤其是氣泡法測(cè)試的孔徑，但孔徑不能完全代表過濾精度。因?yàn)樵谶^濾材料（尤其是深度性濾材）對(duì)污染顆粒的過濾過程中起主要作用的不是網(wǎng)孔的攔截而是吸附作用，不同材料對(duì)顆粒的吸附效果是不同的，不能取代，簡單的使用某種孔徑尺寸代替某種尺寸顆粒被攔截率是一種錯(cuò)誤的設(shè)想。[3]

冒泡點(diǎn)試驗(yàn)結(jié)果通常與模擬過濾器工作條件的“最大通過粒子試驗(yàn)”相互關(guān)聯(lián)。最大通過粒子試驗(yàn)是通過將玻璃珠漿液混入試驗(yàn)液，并使其通過過濾器來進(jìn)行的。通過了過濾器的玻璃珠被收集起來，并使用顯微鏡對(duì)其進(jìn)行檢查，以確定通過過濾器的最大玻璃珠[4]。對(duì)于某個(gè)特定濾材可以發(fā)現(xiàn)的最大玻璃珠可與之前針對(duì)此濾材確定的標(biāo)準(zhǔn)冒泡點(diǎn)試驗(yàn)壓力相互關(guān)聯(lián)。如果進(jìn)行此類試驗(yàn)和相關(guān)性比較的次數(shù)足夠多，就可以假設(shè)“最大玻璃珠”趨近于用冒泡點(diǎn)測(cè)得的“最大孔洞”。冒泡點(diǎn)試驗(yàn)孔徑測(cè)試不代表通過金屬多孔材料的最大顆粒的測(cè)試，即過濾精度?？梢钥隙ǖ氖?，所有大于最大孔徑的顆粒都可以被攔截，因?yàn)榭紫缎螤畹牟灰?guī)則性和過濾過程中涉及的其它現(xiàn)象，比最大孔徑小的顆粒也是會(huì)被攔截的，真因如此，氣泡法孔徑無法準(zhǔn)確替代過濾精度。

但是過濾精度的測(cè)試方法復(fù)雜，成本高。以冒泡點(diǎn)試驗(yàn)孔徑來估算通過多孔材料微孔的最大顆粒值（過濾精度），是非常有用的經(jīng)驗(yàn)值。工程實(shí)際可以從冒泡點(diǎn)試驗(yàn)孔徑除以不同的系數(shù)得到，ISO4003中給出了參考比例系數(shù)，對(duì)于均勻球形粉末制成的金屬多孔材料系數(shù)約在2.5左右，不規(guī)則粉末制成的金屬多孔材料系數(shù)約在5左右[5]。通過我們對(duì)大量燒結(jié)不銹鋼多孔材料測(cè)試發(fā)現(xiàn)，最大孔徑在3～150μm范圍內(nèi)的燒結(jié)不銹鋼多孔材料其比例系數(shù)在2～4之間變化，孔徑越大系數(shù)值越高。表 1表明比利時(shí)燒結(jié)氈的絕對(duì)過濾精度與濾材冒泡點(diǎn)之間成線性關(guān)系，其系數(shù)約為2.4，經(jīng)驗(yàn)系數(shù)計(jì)算值與測(cè)試值結(jié)果基本一致。

4 小結(jié)

本文通過推導(dǎo)得出了初始冒泡點(diǎn)壓力與濾材絕對(duì)過濾精度之間的數(shù)學(xué)關(guān)系，并通過試驗(yàn)試驗(yàn)給出了特定燒結(jié)氈濾材其初始冒泡點(diǎn)壓力與濾材絕對(duì)過濾精度的經(jīng)驗(yàn)系數(shù)。通過本文可以得出：

（1）冒泡點(diǎn)試驗(yàn)是測(cè)量多孔材料孔徑的最常用的方法，最大孔徑代表多孔材料的孔隙特性，適用于材料制作過程中的質(zhì)量控制。

（2）最大孔徑與金屬多孔材料絕對(duì)過濾精度存在一定比例的換算關(guān)系，通過換算可以由最大孔徑估算出絕對(duì)過濾精度。

參考文獻(xiàn)：

[1]王維一，丁啟圣.過濾介質(zhì)及其選用[M].中國紡織出版社，2008（05）.

[2]SAE ARP 901 Bubble-Point Test Method，2001（05）.

[3]康勇，羅茜.液體過濾與過濾介質(zhì)[M].化學(xué)工業(yè)出版社，2008（08）.

[4]SAE AIR 887 Liquid Fillter Ratings，Parameters and Tests ，2008（06）.

[5]ISO4003“滲透性金屬燒結(jié)材料”冒泡試驗(yàn)方法測(cè)定孔徑[S].1972（02）.

作者簡介：仇振安（1981-），男，碩士，工程師，主要從事航空發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)、現(xiàn)代質(zhì)量管理技術(shù)研究。