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臺灣博碩士論文加值系統

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研究生:陳書育
研究生(外文):S. Y. Chen
論文名稱:過濾式集塵設備濾材選擇之研究
論文名稱(外文):Study on the Selection of Filtering Materials for Dust Collection Equipment of Filter Type
指導教授:涂瑞澤涂瑞澤引用關係陳齊聖陳齊聖引用關係
指導教授(外文):J.R. TooS.C.Chen
學位類別:碩士
校院名稱:大葉大學
系所名稱:食品工程研究所
學門:農業科學學門
學類:食品科學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2002
畢業學年度:90
語文別:中文
論文頁數:161
中文關鍵詞:抗拉強度伸長率撕裂強度堅挺性粉塵安息角透氣度
外文關鍵詞:tensile strengthextensionsplitting resistancestiffnessdust sliding angleair permeability
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本實驗測試之濾材種類有PE+Acrylic A、PE+Acrylic B、PE+PTFE A、PE+PTFE B、PTFE、PE、PP、PPS、PA、PE+X及織布等11種。測試粉塵粒子有麵粉、太白粉、維他命 B3、二氧化矽、尿素及CaO等六種。
研究範圍主要分為二個部份,第一部份是針對濾材和粉塵之物理與化學特性進行實驗,實驗測試之項目有濾材吸水性、沉降速度、撥水性、抗酸鹼性、抗拉強度、伸長率、撕裂強度、堅挺性和粉塵安息角、pH 值等。第二部份則是濾材過濾阻力實驗,研究各種濾材與壓差、過濾速度及粉塵含量(含粉塵種類)關係。實驗結果顯示:
1. 在吸水性與撥水性測試結果,濾袋材質與表面處理有很密切的關係,表面有經過表面薄膜處理者,其撥水性均不錯,但吸水性則不一定,如PTFE材質之濾袋的撥水性雖不是最佳,但卻具有不易吸水特性。
2. 在堅挺性測試中,很快就能大略瞭解濾布之振動性好壞,堅挺性愈大其振動性愈不好,反之則愈佳,本實驗測得PE+PTFE A、PE及PA等堅挺性均很大,而PTFE為最小。
3. 材料的抗酸鹼性與材質有密切關係,抗酸方面,如PTFE、PP、PPS或者經過PTFE表面薄膜處理均有不錯之抗酸能力。抗鹼方面,如PTFE表現尚佳,其餘皆有硬化現象。再透過抗拉強度與伸長率測試,酸鹼處理後,抗拉強度PE+PTFE A表現最差,伸長率則以PE+PTFE A與PE+Acrylic A表現較差。
4. 抗拉強度與伸長率測試方面,分別針對經、緯向進行測試。結果發現:抗拉強度與濾材編織方式及材質有關。實驗結果亦顯示,大部份有經過PTFE表面薄膜處理之濾袋,伸長率都會變得比較大。
5. 過濾阻力測試方面,結果顯示,起始壓力較大之濾材在高粉塵含量與高過濾速度下並非壓差就會比較高,如PE+PTFE A。反之,起始壓力較小之濾材,在高粉塵含量與高過濾速度下,並不一定壓差就會比較小,如PE、PTFE、PA。在低粉塵含量時,各種濾材壓差或過濾速度變化比較穩定,可是在高壓差、高粉塵含量下,過濾速度變化則是急速的下降,如PE與PA。
The 11 materials used in this study included PE+Acrylic A, PE+Acrylic B, PE+PTFE A, PE+PTFE B, PTFE, PE, PP, PPS, PA, PE+X and woven cloth, and the 6 types of fine particles included flour, corn starch, vitamin B3, SiO2, urea and CaO.
This study can be divided into two parts. First, the physical and chemical properties of filtering materials and fine particles are examined. Testing items for filtering materials consist of bibulous, speed of descend, water segregation, resistance to alkalis and acids, tensile strength, extension, splitting resistance, stiffness, dust sliding angle and pH, etc.
The second part of this study focuses on the filtering resistance test, and the influence of the filtering velocity and dust concentration on the pressure drop.
Major results of this study can be summarized as follows:
1. The characteristics of water absorption and segregation are mainly determined by the type of materials of filter bags. Coating treatment is also an important factor. If the filter cloth has been coated, it tends to have a good water segregation property. However, this may not be true for water absorption. For instance, PTFE neither has good water segregation, nor has good bibulous property.
2. The vibration characteristics of filter bags can be seen easily from the stiffness testing. The better the stiffness is, the worse the vibration characteristics is, and vice versa. Experiment results have shown that PE+PTFE A, PE and PA have better stiffness and the PTFE is the worst.
3. Resistances to alkalis and acids are closely related to the raw material. For instances, PTFE, PP, PPS and PTFE show good resistance to acids, and PTFE shows good resistance to alkalis. The remainder will harden after the treatment of alkalis and acids. And the tensile strength and extension become poor after the treatment of acid or alkali. Polyster+PTFE A and PE+Acrylic A have the worse performance.
4. Tensile strength and extension tests are performed for warp wise fabrics and filling wise fabrics. Generally speaking, the tensile strength strongly depends on the material and its weaved pattern. In general, the materials coated by PTFE membrane have bigger extension.
5. In the filtering resistance testing, filtering materials with higher initial air resistance, e.g., PE+ PTFE A, may not have higher pressure drops under a high filtering velocity and high dust concentration. On the other hand, the materials with less initial air resistance may not have a smaller pressure drop under a high filtering velocity and a high concentration of dust. When the concentration of dust is low, the pressure drops or the changes in filtering velocity are relatively stable. But if under a high pressure-drop and a high dust concentration, the filtering velocities, for example, for PE and PA, have declined rapidly.
封面內頁
簽名頁
博碩士論文授權書 iii
中文摘要 iv
英文摘要 vi
誌謝 ix
目錄 x
圖目錄 xiv
表目錄 xx
第一章 緒論 1
1.1 前言 1
1.2 研究目的 2
第二章 文獻回顧 4
2.1 粒狀污染物之發生 4
2.2 粒狀污染物之處理機制 5
2.3 袋濾集塵 6
2.3.1 原理 6
2.3.2 濾布除塵方式 6
2.3.3 粉塵捕集效率低落原因 8
2.4 濾布之種類 8
2.4.1 濾布構成要素 8
2.4.2 袋濾集塵機濾布之種類 14
2.4.3 濾布之物化特性 17
2.4.4 粉塵特性 20
2.4.5 壓力損失 21
2.5 針植不織布之製造工 24
2.5.1 原料纖維之調配、開棉 24
2.5.2 針織工程 24
2.5.3 附加處理 25
2.5.3.1 靜電加工 25
2.5.3.2 撥水加工 26
2.5.3.3 表面加工或其他加工 26
2.6 各種材質濾布之慣用商業名稱 27
第三章 過濾式集塵設備濾材使用狀況之調查 30
3.1 前言 30
3.2 現況調查 30
3.3 調查結果 32
3.4 纖維層阻塞、酸露點、水分、高溫及壓差對濾布之影響 34
3.4.1 濾布纖維層阻塞 34
3.4.2 酸露點 34
3.4.3 水分 35
3.4.4 高溫 36
3.4.5 高壓力降 38
3.5 結論 41
第四章 以物化特性分析方法選擇適當濾材 42
4.1 前言 42
4.2 材料與方法 43
4.2.1 實驗材料與設備 43
4.2.1.1 實驗材料 43
4.2.1.2 實驗設備 44
4.2.2 實驗方法 47
4.3 結果與討論 62
4.3.1 含水率之分析 62
4.3.2 撥水性之測試 62
4.3.3 吸水性之測試 65
4.3.4 沉降速度之測試 65
4.3.5 濾材堅挺性測試 68
4.3.6 濾布抗拉強度及伸長率測試 68
4.3.6.1 測試寬度不同之差異 73
4.3.6.2 濾布經緯向之差異 73
4.3.6.3 伸長率大小之差異 76
4.3.7 濾布撕裂強度測試 76
4.3.8 濾材抗酸鹼性測試 79
4.3.8.1 目測判定 79
4.3.8.2 以抗拉強度與伸長率比較抗酸鹼性 82
4.3.9 粉塵pH與安息角測定 87
4.3.10 濾袋過濾阻力測試 91
4.3.10.1 濾袋起始壓力測試 91
4.3.10.2 濾袋透氣度測試 91
4.3.10.3 粉塵含量與過濾速度對濾袋壓差之影響 96
4.3.10.4 粉塵含量與壓差對濾袋過濾速度之影響 122
4.3.10.5 濾餅形成 149
4.4 結論 152
第五章 結論與展望 155
5.1 結論 155
5.2 展望 156
參考文獻 158
附錄 160
圖目錄
圖2-1 慣性衝擊 7
圖2-2 直接截留 7
圖2-3 擴散 7
圖2-4 粉塵通過濾布之方式 9
圖2-5 壓克力系纖維橫切圖 11
圖2-6 聚酯系纖維 11
圖2-7 羊毛纖維 12
圖2-8 玻璃纖維網狀結構 12
圖2-9 金屬纖維網狀結構 13
圖2-10 鐵氟龍 13
圖2-11 1/2斜紋織 15
圖2-12 朱子織 15
圖3-1 工廠環保人員對集塵設備瞭解程度 33
圖3-2 濾布損壞原因 33
圖3-3 SO3濃度的露點溫度 35
圖3-4 焚化爐使用後之濾布 37
圖3-5 含氟化物粉塵使用後之濾布 37
圖3-6 典型清洗順序 40
圖3-7 建議清洗順序 40
圖4-1 安息角測定 45
圖4-2 簡易式濾布過濾裝置 45
圖4-3 T2000拉伸試驗機 46
圖4-4 堅挺性測定 46
圖4-5 撥水性測試 49
圖4-6 吸水性測試 51
圖4-7 沉降速度測試 51
圖4-8 堅挺性測試試片 53
圖4-9 堅挺性測試 53
圖4-10 圖譜分析 55
圖4-11 單舌片法試樣 56
圖4-12 撕裂強度測試 56
圖4-13a 安息角測試樣品 59
圖4-13b 安息角測試 59
圖4-14 撥水性測試 64
圖4-15 經向濾布抗拉強度比較圖 74
圖4-16 緯向濾布抗拉強度比較圖 74
圖4-17 經向濾布伸長率比較圖 77
圖4-18 緯向濾布伸長率比較圖 77
圖4-19a 抗酸性與抗鹼性測試 80
圖4-19b 抗酸性與抗鹼性測試 81
圖4-20 酸處理對於不同濾布抗拉強度前後衰退 ﹪比較圖 85
圖4-21 酸處理對於不同濾布伸長率前後衰退 ﹪比較圖 86
圖4-22 鹼處理對於不同濾布抗拉強度前後衰退 ﹪比較圖 88
圖4-23 鹼處理對於不同濾布伸長率前後衰退 ﹪比較圖 89
圖4-24a 簡易式濾布過濾測試設備 92
圖4-24b 簡易式濾布過濾測試設備入料口 92
圖4-25 各種濾布之起始壓力比較圖 94
圖4-26a 麵粉粉塵含量與過濾速度對PE+Acrylic B濾袋壓差之影響 97
圖4-26b 麵粉粉塵含量與過濾速度對PE+PTFE A濾袋壓差之影響 98
圖4-26c 麵粉粉塵含量與過濾速度對PE+PTFE B濾袋壓差之影響 99
圖4-26d 麵粉粉塵含量與過濾速度對PTFE濾袋壓差之影響 100
圖4-26e 麵粉粉塵含量與過濾速度對PE濾袋壓差之影響 101
圖4-26f 麵粉粉塵含量與過濾速度對PA濾袋壓差之影響 102
圖4-27a 太白粉粉塵含量與過濾速度對PE+Acrylic B濾袋壓差之影響 103
圖4-27b 太白粉粉塵含量與過濾速度對PE+PTFE A濾袋壓差之影響 104
圖4-27c 太白粉粉塵含量與過濾速度對PE+PTFE B濾袋壓差之影響 105
圖4-27d 太白粉粉塵含量與過濾速度對PTFE濾袋壓差之影響 106
圖4-27e 太白粉粉塵含量與過濾速度對PE濾袋壓差之影響 107
圖4-27f 太白粉粉塵含量與過濾速度對PA濾袋壓差之影響 108
圖4-28a 尿素粉塵含量與過濾速度對PE+Acrylic B濾袋壓差之影響 110
圖4-28b 尿素粉塵含量與過濾速度對PE+PTFE A濾袋壓差之影響 111
圖4-28c 尿素粉塵含量與過濾速度對PE+PTFE B濾袋壓差之影響 112
圖4-28d 尿素粉塵含量與過濾速度對PTFE濾袋壓差之影響 113
圖4-28e 尿素粉塵含量與過濾速度對PE濾袋壓差之影響 114
圖4-28f 尿素粉塵含量與過濾速度對PA濾袋壓差之影響 115
圖4-29a 維他命B3粉塵含量與過濾速度對PE+Acrylic B濾袋壓差之影響 116
圖4-29b 維他命B3粉塵含量與過濾速度對PE+PTFE A濾袋壓差之影響 117
圖4-29c 維他命B3粉塵含量與過濾速度對PE+PTFE B濾袋壓差之影響 118
圖4-29d 維他命B3粉塵含量與過濾速度對PTFE濾袋壓差之影響 119
圖4-29e 維他命B3粉塵含量與過濾速度對PE濾袋壓差之影響 120
圖4-29f 維他命B3粉塵含量與過濾速度對PA濾袋壓差之影響 121
圖4-30a 麵粉粉塵含量與壓差對PE+Acrylic B濾袋過濾速度之影響 123
圖4-30b 麵粉粉塵含量與壓差對PE+PTFE A濾袋過濾速度之影響 124
圖4-30c 麵粉粉塵含量與壓差對PE+PTFE B濾袋過濾速度之影響 125
圖4-30d 麵粉粉塵含量與壓差對PTFE濾袋過濾速度之影響 126
圖4-30e 麵粉粉塵含量與壓差對PE濾袋過濾速度之影響 127
圖4-30f 麵粉粉塵含量與壓差對PA濾袋過濾速度之影響 128
圖4-31a 太白粉粉塵含量與壓差對PE+Acrylic B濾袋過濾速度之影響 129
圖4-31b 太白粉粉塵含量與壓差對PE+PTFE A濾袋過濾速度之影響 130
圖4-31c 太白粉粉塵含量與壓差對PE+PTFE B濾袋過濾速度之影響 131
圖4-31d 太白粉粉塵含量與壓差對PTFE濾袋過濾速度之影響 132
圖4-31e 太白粉粉塵含量與壓差對PE濾袋過濾速度之影響 133
圖4-31f 太白粉粉塵含量與壓差對PA濾袋過濾速度之影響 134
圖4-32a 尿素粉塵含量與壓差對PE+Acrylic B濾袋過濾速度之影響 135
圖4-32b 尿素粉塵含量與壓差對PE+PTFE A濾袋過濾速度之影響 136
圖4-32c 尿素粉塵含量與壓差對PE+PTFE B濾袋過濾速度之影響 137
圖4-32d 尿素粉塵含量與壓差對PTFE濾袋過濾速度之影響 138
圖4-32e 尿素粉塵含量與壓差對PE濾袋過濾速度之影響 139
圖4-32f 尿素粉塵含量與壓差對PA濾袋過濾速度之影響 140
圖4-33a 維他命B3粉塵含量與壓差對PE+Acrylic B濾袋過濾速度之影響 141
圖4-33b 維他命B3粉塵含量與壓差對PE+PTFE A濾袋過濾速度之影響 142
圖4-33c 維他命B3粉塵含量與壓差對PE+PTFE B濾袋過濾速度之影響 143
圖4-33d 維他命B3粉塵含量與壓差對PTFE濾袋過濾速度之影響 144
圖4-33e 維他命B3粉塵含量與壓差對PE濾袋過濾速度之影響 145
圖4-33f 維他命B3粉塵含量與壓差對PA濾袋過濾速度之影響 146
圖4-34 不同濾材之過濾速度衰退比較 148
圖4-35a 濾餅形成 150
圖4-35b 濾餅脫落 150
圖4-35c 濾餅易脫落之濾布 151
圖4-35d 濾餅不易脫落之濾布 151
表目錄
表2-1 帶電序列 22
表2-2 各類粉塵之物性 23
表3-1 工廠電話訪談問卷調查表 31
表4-1 簡易式濾布過濾裝置設計參數 61
表4-2 濾布含水率測定 63
表4-3 濾布吸水性測試 66
表4-4 濾布沉降速度測試 67
表4-5 濾布堅挺性測試 69
表4-6 5㎝試片抗拉強度與伸長率 70
表4-7 2.54㎝試片抗拉強度與伸長率 71
表4-8 1㎝試片抗拉強度及伸長率 72
表4-9 拉抗強度比值比較 75
表4-10 濾布撕裂強度測試 78
表4-11 濾布經0.5 N硫酸處理前後抗拉強度與伸長率之比較 83
表4-12 濾布經1 N NaOH處理前後抗拉強度與伸長率之比較 84
表4-13 粉塵安息角與pH值 90
表4-14 各種濾布之起始壓力 93
表4-15 濾布透氣度測試 95
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