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Partikelabscheidung

Die Fähigkeit eines Filters, Partikel abzuschneiden, beruht auf verschiedenen physikalischen und mechanischen Erscheinungen, wie Diffusion, Interception, Trägheitseffekt sowie Siebwirkung. Auch elektrostatische Kräfte zwischen den Partikeln und den Fasern haben hierbei eine Bedeutung. 

Siebwirkung

Partikel mit einem größeren Durchmesser als der freie Abstand zwischen zwei Fasern können nicht durch den Filter dringen. 

Trägheitseffekt

Größere Partikel haben zu große Trägheitskräfte, um dem Luftstrom folgen zu können, wenn dieser durch eine Filterfaser abgelenkt wird. Die Partikel bewegen sich in ihrer ursprünglichen Bahn weiter und bleiben an der Anströmseite des Filters haften. Der Trägheitseffekt nimmt mit steigender Luftgeschwindigkeit, größerem Partikeldurchmesser sowie kleinerem Faserdurchmesser, zu.

Sperreffekt (Interceptionseffekt)

Kleine, leichte Partikel folgen dem Luftstrom um die Filterfaser. Wenn der Mittelpunkt des Partikels einer Strömung folgt, die näher an die Faser kommt als der Durchmesser [Dp] des Partikels, so wird dieser aufgefangen und bleibt haften. Der Sperreffekt ist unabhängig von der Luftgeschwindigkeit, soweit nicht der Unterschied so groß ist, dass sich das Strömungsbild um die Faser verändert. Mit steigendem Partikeldurchmesser, geringerem Faserdurchmesser und geringerem Abstand zwischen den Fasern nimmt der Sperreffekt zu. Ein Filtermaterial mit gutem Sperreffekt muss also so beschaffen sein, dass es eine große Anzahl feiner Fasern enthält, die gewöhnlich den gleichen Durchmesser haben wie die abzuscheidenden Partikel.

Diffusionseffekt

Partikel < 1 [µm] folgen nicht den Strömungslinien um die Faser. Sie werden von der Brownschen Molekularbewegung beeinflusst, d. h. sie werden von den Molekülen der Luft in Schwingung versetzt und bleiben bei Berührung mit den Filterfasern an diesen hängen. Die Wahrscheinlichkeit, dass Partikel mit den Fasern aufgrund des Diffusionseffektes in Berührung kommen, nimmt im allgemeinen mit steigender Partikelgröße und zunehmender Faseranströmgeschwindigkeit ab.

Elektrostatische Anziehung

Elektrostatische Felder werden entweder in Form von Plattenkondensatoren als aktives Filterelement eingesetzt oder können Fasern von synthetischen Filtermedien bei der Herstellung aufgeprägt werden. Dadurch bildet sich um die Fasern bzw. Kollektoren ein elektrisches Feld, die jeweils komplementär geladene Partikel anzieht. Vorgeladene Elektrostatik bei Filterfasern baut sich nach Inbetriebnahme des Filters allmählich ab. Externe Umwelteinflüsse können diese Filtereffekte begünstigen oder schwächen. Gem. EN 779:2012 müssen Feinstaubfilter der Klassen F7-F9 im entladenen Zustand die definierte Mindesteffizienz (M.E.) erreichen. Filter der Gruppen ISO 16890 ePM10 bis ePM1 müssen im elektrostatisch vollständig entladenem Zustand mindestens 50% des Gruppenfraktionsabscheidegrades erreichen.