Suodatinmateriaalien Testaus TUTKIMUSSELOSTUS AUT43 1271 / 8.11.27 Suomen Terveysilma Oy
TUTKIMUSSELOSTUS N:O AUT43 1271 2 (6) Tilaaja Tilaus Suomen Terveysilma Oy PL 89 391 Helsinki Tilauksenne 7.3.21 /Päivi Honkanen Käsittelijä Tutkija Aimo Taipale, VTT Automaatio,, PL 137 (Tekniikankatu 1 Tampere), 3311 Tampere, puh. (3) 316 3254, faksi (3) 316 3782, email: Aimo.Taipale@vtt.fi Suodatintesti Mittausaika 19. 26.3.21 Mittauskohde Mittausten sisältö Tilaajan toimittamat suodatinmateriaalit (3 puhdasta ja 2 käytettyä). Tutkimus sisälsi kohteena olevien suodatinmateriaalien painehäviön ja hiukkaskokoluokittaisen erotusasteen määrittämisen. Sähköisen suodatusmekanismin merkityksen selvittämiseksi materiaaleille tehtiin myös ns. isopropanolikoe. Lisäksi puhtaille materiaaleille suoritettiin kuormituskoe SAE Fine testipölyn ja dieselpakokaasun seoksella. Mittausmenetelmät Suodattimien mittaukset suoritettiin laitteistolla, jonka periaate on esitetty kuvassa 1. Tutkittava suodatinnäyte kiinnitettiin mittauskanavaan sijoitettuun testipenkkiin. Näytteen läpi kulkeva ilmavirta mitattiin venturiputkella kalibroidulla laminaarielementillä. Mittaukset tehtiin otsapintanopeuksia 1.2 ja 6.2 cm/s vastaavilla ilmavirta arvoilla. Suodattimen paine ero mitattiin mikromanometrilla DPM TT 47 S, jonka tarkkuudeksi valmistaja ilmoittaa.3. Suodattimien erotusastemittauksissa käyetttiin sumutin tyyppisellä hiukkasgeneraattorilla tuotettuja DEHS (Di(ethylhexyl) Sebacate) hiukkasia, jotka johdettiin puhdistettuun ilmavirtaukseen neutralointilaitteen (TSI 354) läpi. Testihiukkasten kokojakauma mitattiin tutkittavan suodattimen kummaltakin puolelta optisella hiukkaskokoanalysaattorilla (PMS LAS X) hiukkaskokoalueella.2 5 µm. Suodattimen hiukkaskokoluokittainen erotusaste E(d p ) laskettiin lausekkeesta E( d p C2( d ) ) = 1* 1 p, 1( ) C d p missä C 1 (d p ) on tietyn kokoisten hiukkasten pitoisuus suodattimelle tulevassa ilmassa ja C 2 (d p ) vastaava pitoisuus suodatetussa ilmassa. VTT AUTOMAATIO Tekniikankatu 1 PL 137 3311 TAMPERE Puh. (3) 316 3111 Faksi (9) 316 3782 Http://www.vtt.fi/
3 (6) Kuva 1. Testilaitteiston periaate Isopropanolikokeen tarkoituksena on selvittää sähköisen suodatusmekanismin vaikutusta materiaalin erotusasteeseen. Kokeessa suodatinmateriaalista poistettiin sähköiset varaukset kastamalla näyte isopropanoliin. Näytteen kuivuttua sen erotuskyky mitattiin uudelleen otsapintanopeudella 6.2 cm/s. Tuloksia vertaamalla saatiin selville sähköisten voimien merkitys tutkittavan materiaalin erotuskykyyn. Menetelmä on kuvattu tarkemmin Nordtest raportissa Development of test methods for electret filters (Lehtimäki 1995). Suodattimia kuormitettiin SAE Fine testipölyn ja diesel pakokaasun seoksella (75% / 25%). SAE Fine testipöly generoitiin pölynsyöttölaitteella (las RBG 1) ja diesel pakokaasu tuotettiin dieselmoottorilla (Yanmar L4E D). Kokeen aikana mitatut pitoisuudet olivat 23,2 36,1 mg/m³. Suodattimille syötetty pölymäärä mitoitettiin siten, että se vastaa noin 1 vuoden käyttöä pölypitoisuudessa 15 µg/ m³. Kuormituksen mittarina käytettiin altistusta (yksikkö mg/m³*h), joka on ilman pölypitoisuuden ja suodattimen käyttöajan tulo. Suodatinmateriaalien erotusaste mitattiin kuormituskokeen alussa, keskellä ja lopussa. Kokeet tehtiin otsapintanopeudella 6.2 cm/s. Tulokset Suodatinmateriaalien hiukkaskokoluokittaiset erotusasteet eri tilanteissa on esitetty kuvissa 2 6. Tulosten perusteella näyttää siltä, että materiaaleissa on voimakas sähköinen varaus, jonka vaikutus suodattimen erotuskykyyn on merkittävä. Sähköinen vaikutus heikkenee suodatinta kuormitettaessa, jolloin suodattimen erotuskyky heikkenee.
4 (6) 1 8 G LAM 1, Näyte 1, Puhdas, 1.2 cm/s,.8 G LAM 1, Näyte 1, Puhdas, 6.2 cm/s, 4 6 4 2.1 1 1 G LAM 1, Näyte 1, Isopropanolik., 6.2 cm/s, 4.3 G LAM 1, Näyte 2, Puhdas, 6.2 cm/s, 4.8 G LAM 1, Näyte 2, 1 kuorm. jakso, 6.2 cm/s, 6.4 G LAM 1, Näyte 2, 2 kuorm. jaksoa, 6.2 cm/s, 12.3 G_1_puhdas.XLS, 6.4.21 Kuva 2. Materiaalin G LAM 1 erotusasteet. 1 8 6 4 2.1 1 1 GS 1, Näyte 1, Puhdas, 1.2 cm/s,.6 GS 1, Näyte 1, Puhdas, 6.2 cm/s, 2.5 GS 1, Näyte 1, Isopropanolik., 6.2 cm/s, 2.8 GS 1, Näyte 2, Puhdas, 6.2 cm/s, 3.2 GS 1, Näyte 2, 1 kuorm. jakso, 6.2 cm/s, 4 GS 1, Näyte 2, 2 kuorm. jaksoa, 6.2 cm/s, 4.8 GS_1_puhdas.XLS, 6.4.21 Kuva 3. Materiaalin GS 1 erotusasteet. 1 8 6 4 2.1 1 1 GSB 7, Näyte 1, Puhdas, 1.2 cm/s,.3 GSB 7, Näyte 1, Puhdas, 6.2 cm/s, 1.6 GSB 7, Näyte 1, Isopropanolik., 6.2 cm/s, 2 GSB 7, Näyte 2, Puhdas, 6.2 cm/s, 1.9 GSB 7, Näyte 2, 1 kuorm. jakso, 6.2 cm/s, 2.2 GSB 7, Näyte 2, 2 kuorm. jaksoa, 6.2 cm/s, 2.6 GSP_7_puhdas.XLS, 6.4.21 Kuva 4. Materiaalin GSB 7 erotusasteet.
5 (6) 1 8 6 4 2.1 1 1 GS 1, 5.5 kk Käytetty, 1.2 cm/s,.4 GS 1, 5.5 kk Käytetty, 6.2 cm/s, 3 GS 1, 5.5 kk Käytetty, Isopropanolik., 6.2 cm/s, 3 5_kk_käytetty.XLS, 6.4.21 Kuva 5. 5.5 kk käytetyn (tilaajan ilmoittama aika) materiaalin GS 1 erotusasteet. 1 8 6 4 2.1 1 1 GS 1, 2.5 vuotta käytetty, 1.2 cm/s,.5 GS 1, 2.5 vuotta käytetty, 6.2 cm/s, 3 GS 1, 2.5 vuotta käytetty, Isopropanolik., 6.2 cm/s, 3 GS_1_käytetty.XLS, 6.4.21 Kuva 6. 2.5 vuotta käytetyn (tilaajan ilmoittama aika) materiaalin GS 1 erotusasteet.
6 (6) Materiaalien paine eron kasvu kuormituskokeessa on esitetty kuvassa 7. Suodattimen kuormitusta on kuvattu suureella altistus, joka tarkoittaa ilman hiukkaspitoisuuden ja suodattimen käyttöajan tuloa. Merkittävää paine eron kasvua kokeen aikana oli havaittavissa ainoastaan materiaalilla G LAM 1. 14 Kuormituskoe inehäviö () 12 1 8 6 4 2 G LAM 1 GS 1 GSB 7 2 4 6 8 1 12 14 Altistus (mg/m³ h) Kuva 7. Suodattimien paine eron kasvu kuormituskokeessa. Tampere 5.6.21 Johtava tutkija Matti Lehtimäki Tutkija Aimo Taipale LIITTEET JAKELU 3 kpl Tilaaja 1 kpl VTT Automaatio 1 kpl