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飞机本身(如APU,飞机发动机)会释放出大量的超细颗粒物,超细颗粒物会进入人的肺部甚至血液中,从而严重影响人的生命健康。为此,一些研究机构(如美国普渡大学、中国天津大学建造环境研究室)正在探讨机舱环境革新性的技术以获得健康、安全的机舱环境。机舱中的回风高效空气过滤网是去除细菌、病毒、超细颗粒物的有效工具。

本文首先从过滤的基本理论入手,分析了机舱回风高效空气过滤网的过滤机理、结构、过滤性能的影响因素等,并且从理论上得出了最易穿透粒径随风量的变化趋势。参考EN1822标准搭建了机舱高效空气过滤网检测系统,采用计数法对机舱高效空气过滤网进行评价。同时,检测系统配备了世界领先的纳米颗粒分析仪即气溶胶发生与监测系统,纳米颗粒发生器及天津大学自主研制的固体颗粒发生器等。本论文还对机舱过滤器检测系统进行了标定(如流量传感器、压差传感器、气溶胶采样系统等),标定结果表明各项误差均在标准允许的范围内。

搭建的机舱高效空气过滤网检测系统、机舱高效空气过滤网检测系统标定方法及纳米级颗粒物的检测方法等对后续研究具有重大的参考价值。过去人们一直关注高效空气过滤网对亚微米颗粒物的过滤性能,对于纳米级的颗粒过滤性能研究极少。因此本文着重研究了机舱过滤器对纳米级颗粒物的过滤性能,主要探讨了不同风量下机舱高效空气过滤网的过滤性能、机舱高效空气过滤网的容尘量、机舱高效空气过滤网风量与压差的关系以及纳米级气溶胶发生器的粒径分布。

同时,本文还测量了道路、机场、室内、小区等地方的纳米级颗粒物的粒径分布。研究结果表明:机舱高效空气过滤网的过滤效率随着风量的增大而降低,同时风量的增大会导致最易穿透粒径向更小的粒径偏移,这种偏移与理论的预测是一致的。A机舱高效空气过滤网初代产品的最易穿透粒径在160纳米左右,二代产品(B产品)的最易穿透粒径在50纳米左右。道路尘的亚微米颗粒高于机场的亚微米颗粒,但是机场的纳米级颗粒物远高于道路的纳米级颗粒。

 本研究对于机舱高效空气过滤网评价方法的标准化及机舱高效空气过滤网的开发和优化具有一定的理论意义及实践意义。