冒泡點試驗與絕對過濾精度

仇振安+毛陽+劉建平

摘 要：冒泡點試驗濾材的一項重要試驗，通過濾材的冒泡點試驗結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，本文將推導初始冒泡點壓力與濾材最大孔徑和絕對過濾精度之間的關系。

關鍵詞：冒泡點試驗；最大孔徑；絕對過濾精度

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

1 引言

冒泡點試驗對于濾材的一項重要的測試試驗，可以檢測濾材在下料、拍波紋、粘接、成型等一系列過程之后粘接結構的完整性情況、濾材有無收到損傷等。冒泡點試驗主要驗證兩個結果：一個是濾芯的初始冒泡點；另一個是濾芯的群泡點。濾芯的初始冒泡點代表濾材的最大孔徑，可以近似的反映產品的過濾精度指標是否可以滿足要求。

2 冒泡點試驗的原理

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

2.1 圓形毛細管模型：

這和圓形毛細管得出的公式6是類似的。對于其它幾何模型，可得出相似的表達式。

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

3 過濾介質的孔徑與過濾精度的關系

大多數(shù)金屬多孔材料應用于分離與過濾系統(tǒng)，其最主要的技術指標就是過濾精度，而其與過濾器與污染物顆粒的攔截濾率有關。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行系統(tǒng)設計。過濾精度與多孔材料的孔徑有非常密切的關系，尤其是氣泡法測試的孔徑，但孔徑不能完全代表過濾精度。因為在過濾材料（尤其是深度性濾材）對污染顆粒的過濾過程中起主要作用的不是網孔的攔截而是吸附作用，不同材料對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誤的設想。[3]

冒泡點試驗結果通常與模擬過濾器工作條件的“最大通過粒子試驗”相互關聯(lián)。最大通過粒子試驗是通過將玻璃珠漿液混入試驗液，并使其通過過濾器來進行的。通過了過濾器的玻璃珠被收集起來，并使用顯微鏡對其進行檢查，以確定通過過濾器的最大玻璃珠[4]。對于某個特定濾材可以發(fā)現(xiàn)的最大玻璃珠可與之前針對此濾材確定的標準冒泡點試驗壓力相互關聯(lián)。如果進行此類試驗和相關性比較的次數(shù)足夠多，就可以假設“最大玻璃珠”趨近于用冒泡點測得的“最大孔洞”。冒泡點試驗孔徑測試不代表通過金屬多孔材料的最大顆粒的測試，即過濾精度。可以肯定的是，所有大于最大孔徑的顆粒都可以被攔截，因為孔隙形狀的不規(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被攔截的，真因如此，氣泡法孔徑無法準確替代過濾精度。

但是過濾精度的測試方法復雜，成本高。以冒泡點試驗孔徑來估算通過多孔材料微孔的最大顆粒值（過濾精度），是非常有用的經驗值。工程實際可以從冒泡點試驗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]。通過我們對大量燒結不銹鋼多孔材料測試發(fā)現(xiàn)，最大孔徑在3～150μm范圍內的燒結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表明比利時燒結氈的絕對過濾精度與濾材冒泡點之間成線性關系，其系數(shù)約為2.4，經驗系數(shù)計算值與測試值結果基本一致。

4 小結

本文通過推導得出了初始冒泡點壓力與濾材絕對過濾精度之間的數(shù)學關系，并通過試驗試驗給出了特定燒結氈濾材其初始冒泡點壓力與濾材絕對過濾精度的經驗系數(shù)。通過本文可以得出：

（1）冒泡點試驗是測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量控制。

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

參考文獻：

[1]王維一，丁啟圣.過濾介質及其選用[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[M].化學工業(yè)出版社，2008（08）.

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

[5]ISO4003“滲透性金屬燒結材料”冒泡試驗方法測定孔徑[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)動機技術、現(xiàn)代質量管理技術研究。