「節能製造與微污染控制」產品及技術發表研討會 2018年12月21日(五) 「節能製造與微污染控制」產品及技術發表研討會 2018年12月21日(五) 超高效過濾器的容塵量比較研究 林廸 國立台北科技大學 潔淨技術研發中心 1
「節能製造與微污染控制」產品及技術發表研討會 2018年12月21日(五)
「節能製造與微污染控制」產品及技術發表研討會 2018年12月21日(五)
超高效過濾器的容塵量比較研究
林廸國立台北科技大學 潔淨技術研發中心
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「節能製造與微污染控制」產品及技術發表研討會 2018年12月21日(五)
Introduction
• A test facility of HEPA total efficiency is setup a square air duct. The filter
material is glass fiber classified to the European regulations H13 category.
• Air velocity is set at 0.25, 0.4 m/s and the PAO aerosol is released from an
aerosol generator by using Laskin nozzle. Both upstream and downstream
aerosol concentration and penetration rate is measured by using light-scattering
photometer.
• In this study, different filter surface velocity, challenge aerosol concentration
and filter thickness were tested to identify the variation of dust holding capacity,
filter penetration rate and filter pressure drop.
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「節能製造與微污染控制」產品及技術發表研討會 2018年12月21日(五)
Trapping efficiency & penetration ratio
• P : Penetration ratio of air filter
• CN, u :Aerosol concentration of upstream
• CN, d : Aerosol concentration of downstream
• E : Trapping efficiency of air filter
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「節能製造與微污染控制」產品及技術發表研討會 2018年12月21日(五)
Specification
• Common standard :
– EN 1822-2009
– ISO 29463
– ISO E、H、U:
– EPA、HEPA、ULPA
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classificationeff,%
ISO 29463 EN1822
ISO 15 E E11 ≧95
ISO 20 E ─ ≧99
ISO 25 E E12 ≧99.5
ISO 30 E ─ ≧99.9
ISO 35 H H13 ≧99.95
─ ─ ≧99.97
ISO 40 H ─ ≧99.99
ISO 45 H H14 ≧99.995
ISO 50 U ─ ≧99.999
ISO 55 U U15 ≧99.9995
ISO 60 U ─ ≧99.9999
ISO 65 U U16 ≧99.99995
ISO 70 U ─ ≧99.99999
ISO 75 U U17 ≧99.999995
International HEPA&ULPA grade
「節能製造與微污染控制」產品及技術發表研討會 2018年12月21日(五)
Experimental Setup
• PAO is used in this study as challenge aerosol
• Constant air flow rate is obtained by adjusting the fan speed using VSD
• Laskin nozzle PAO generator (Cold) is used in this study
• HEPA filter penetration rate is measured by using light-scattering photometer
• The weight of HEPA filter is measured by electronic scale
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Experiment system
「節能製造與微污染控制」產品及技術發表研討會 2018年12月21日(五)
Filter Duct Holding Capacity (DHC) test rig
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(d) pressure gauges(g) Anemometer
a HEPA
bCentrifugal
Fan
f Inverter
h PAO
PAO
「節能製造與微污染控制」產品及技術發表研討會 2018年12月21日(五)
Filter Duct Holding Capacity (DHC) test rig
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(c) Light-scattering photometer (e)PAO generatorElectronic- scale
「節能製造與微污染控制」產品及技術發表研討會 2018年12月21日(五)
Experiment parameters for Case A ~ Case J
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case Velocity (m/s)PAO concentration
(μg/L)
Final pressuredrop(Pa)
A0.4
50
600B 25
C0.25
50
25D
E、F、G 0.2550 500
H、I、J 0.4
「節能製造與微污染控制」產品及技術發表研討會 2018年12月21日(五)
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Experiment parameters for Case K ~ Case N
caseVelocity
(m/s)
PAO
concentration
(μg/L)
Final pressure
drop
Pa
Thickness
(mm)
K
0.4 50 500
50
L 69
M 78
N 117
「節能製造與微污染控制」產品及技術發表研討會 2018年12月21日(五)
Testing procedures
• For Case A ~ Case D
– The aerosol penetration rate was measured and recorded every hour,
– After the pressure drop exceed twice of the initial pressure drop, the recording
interval reduce to every 30mins.
• For Case E ~ Case J
– The aerosol penetration rate and the weight of filter was measured and recorded
when the filter pressure drop reaches 100, 150, 200, 300, 400, and 500 Pa.
– For Case E ~ Case G, Air velocity is 0.25 m/s, and PAO concentration is 50 μg/L
– Air velocity is 0.4 m/s, and PAO concentration is 50 μg/L in case H~J
10(experimental conditions)
「節能製造與微污染控制」產品及技術發表研討會 2018年12月21日(五)
99.960
99.965
99.970
99.975
99.980
99.985
99.990
99.995
100.000
0 2 4 6 8 10 12
經過時間(hr)
效率
(%)
A
B
C
D
0.4 m/s
0.4 m/s
0.25 m/s
0.25 m/s
PAO=50 μ g/L
PAO=50 μ g/L
PAO=25 μ g/L
PAO=25 μ g/L
case A B C D
Dust(g) 256.5 241.5 332 287.5
Experimental Result for Case A ~ Case D
11
The relationship between efficiency and time
0
100
200
300
400
500
600
0 100 200 300 400 500 600 700
經 過 時 間 (min)
壓降
(P
a)
A
B
C
D
0.4 m/s 0.4 m/s 0.25 m/s 0.25 m/s
PAO=50 μg/L
PAO=25 μg/L
PAO=50 μg/L
PAO=25 μg/L
The relationship between pressure drop and
time
「節能製造與微污染控制」產品及技術發表研討會 2018年12月21日(五)
99.984
99.986
99.988
99.990
99.992
99.994
99.996
99.998
100.000
0 2 4 6 8 10
經過時間(hr)
效率
(%
)
E
F
G
99.984
99.986
99.988
99.990
99.992
99.994
99.996
99.998
100.000
0 100 200 300 400 500
壓降(Pa)
效率
(%
)
E
F
G
12
Efficiency vs. Pressure drop
(Case E ~ Case G)
Efficiency vs. Pressure drop
(Case H ~ Case J)
Test time vs. Pressure drop
(Case E ~ Case G)
Test time vs. Pressure drop
(Case H ~ Case J)
0.25 m/s
50 μg/L
0.4 m/s
50 μg/L
0.25 m/s
50 μg/L
0.4 m/s
50 μg/L
「節能製造與微污染控制」產品及技術發表研討會 2018年12月21日(五)
0
50
100
150
200
250
300
350
0 100 200 300 400 500 600
經過時間(min)
容塵
量
(g)
E
F
G0
50
100
150
200
250
300
350
0 100 200 300 400 500 600
壓降 (Pa)
容塵
量
(g)
E
F
G
0
50
100
150
200
250
300
350
0 100 200 300 400
經過時間(min)
容塵
量
(g)
H
I
J0
50
100
150
200
250
300
350
0 100 200 300 400 500 600
壓降 (Pa)
容塵
量
(g)
H
I
J
13
Dust holding capacity vs. Test time
(Case H ~ Case J)
Dust holding capacity vs. Pressure drop
(Case H ~ Case J)
Dust holding capacity vs. Test time
(Case E ~ Case G)
Dust holding capacity vs. Pressure drop
(Case E ~ Case G)
0.4 m/s
50 μg/L
0.4 m/s
50 μg/L
0.25 m/s
50 μg/L
0.25 m/s
50 μg/L
「節能製造與微污染控制」產品及技術發表研討會 2018年12月21日(五)
0
50
100
150
200
250
300
350
0 100 200 300 400 500 600
經過時間(min)
容塵
量
(g)
E
F
G
H
I
J
14
Dust holding capacity (Case E ~ Case J)
Different wind speed dust holding capacity of the time diagram
case Dust(g)
E 310
F 308
G 308
H 288.5
I 280
J 277
E~G 0.25 m/s、50 μg/L
H~J 0.4m/s、50 μg/L
「節能製造與微污染控制」產品及技術發表研討會 2018年12月21日(五)
y = 0.8092x - 10.243
R2 = 0.9987
0
100
200
300
400
500
600
700
0 100 200 300 400 500 600 700 800
經過時間 (min)
容塵
量
(g)
N 117mm M 78mm
L 69mm K 50mm
K,L,M,N趨勢線
99.994
99.995
99.996
99.997
99.998
99.999
100.000
0 100 200 300 400 500 600
壓降 (Pa)
效率
(%
)
N 117mm
M 78mm
L 69mm
K 50mm
99.994
99.995
99.996
99.997
99.998
99.999
100.000
0 2 4 6 8 10 12 14經過時間 (hr)
效率
(%
)
N 117mm
M 78mm
L 69mm
K 50mm
0
100
200
300
400
500
600
700
0 100 200 300 400 500
增加的壓降(Pa)
容塵
量
(g)
N 117mm
M 78mm
L 69mm
K 50mm
Pressure drop vs. Filter efficiency
(Case K ~ Case N)
Test time vs. Filter efficiency
(Case K ~ Case N)
Test time vs. Dust holding capacity
(Case K ~ Case N)
Pressure drop vs. Dust holding capacity
(Case K ~ Case N)
「節能製造與微污染控制」產品及技術發表研討會 2018年12月21日(五)
Result and discussion
• The efficiency of HEPA filter increases with lower filter surface velocity.
• Increase the thickness of filter media pack can reduce the pressure drop and
increase the dust holding capacity (DHC).
• In extreme condition, the penetration rate of HEPA filter will increase due to the
higher pressure drop.
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