Tryckfall och avskiljningsgrader av aerosola oljepartiklar i platt- och veckat material : Experimentella mätningar och modellering

Sammanfattning: Industriella processer genererar utsläpp i form av bland annat luftföroreningar via processluften som i sin tur försämrar arbetsmiljön för industrins anställda. Enligt arbetsmiljölagen är arbetsgivaren skyldig att skydda de anställdas hälsa via en god arbetsmiljö och måste därmed rena processluften. Luftföroreningar består av aerosoler och definieras som en samling solida- eller vätskepartiklar svävandes i en gas. I rapporten behandlades aerosoler i form av oljepartiklar som genereras från källor som till exempel industriella processer som gjutning, slipning och värmebehandling. En sådan process kan släppa ut sex fat olja i luften per år och utan partikelavskiljning ökar processernas olje- och energiförbrukning markant. Avskiljning av aerosola oljepartiklar samlar upp oljan så den kan återanvändas samt minskar exponering som kan ge cancer och Hodgkins disease. Aerosol olja bör därför avskiljas ur processluften på grund av hälsoaspekter. Oljepartiklar avskiljs ur processluften via porösa material. Materialet ansluts till processen med skräddarsydda kanalsystem där processluften ventileras bort med undertryck via en fläktmotor. Oljepartiklar avskiljs i det porösa materialet och därmed ökar materialets mättnadsgrad, det vill säga att ackumulerad olja minskar materialets porositet. Materialets dräneringskapacitet ser till att mättnadsgraden begränsas och att oljan kan återanvändas. Ett effektivt material har lågt tryckfall och hög avskiljningsgrad. Dessa varierar med materialets struktur som fiberdiameter, fibermattans tjocklek samt antal veckningar av materialet. Ett material veckas för att öka materialarean och dess avskiljningsgrad men tryckfallet ökas också, därför är balans mellan tryckfall och avskiljningsgrad viktigt vid konstruktion av materialet. Ett icke veckat material benämns som platt material i rapporten. Utvärdering av tryckfall och avskiljningsgrad i ett veckat material är kostsamt både ekonomiskt och tidsmässigt medan platta material är effektivt ur båda aspekterna och därför är ett bättre alternativ med avseende på utvärdering. Syftet med examensarbetet var att öka kunskapen kring avskiljning av aerosola oljepartiklar i porösa material. Målet var att modellera veckade material utifrån experimentella tester av platta- och veckade material. I rapporten testades porösa material med olika fiberdiametrar experimentellt som både platta- och veckade material. Experimentella tester innebar att materialen testades praktiskt för tryckfall och avskiljningsgrader. Avskiljningsgrader mättes vid tre intervall av partikeldiametrar enligt 0,25–0,60 μm, 0,931–1,075 μm och 1,911–2,207 μm. Platta material testades vid fyra lufthastigheter för att illustrera ökningen av lufthastighet inom veckat material på grund av en ökande mättnadsgrad. Modellering innebar att en beräkningsmodell för veckat material byggdes och gavs indata utifrån experimentella tester av platta- och veckade material. Regressionsanalyser utfördes på mätresultaten från platta material och gav matematiska funktioner som användes i modellering av veckade material. Antal veckningar och mättnadsgrader modellerades utifrån experimentella resultat från veckade material. Mät- och modelleringsresultat varierade med materialets struktur. Det gav att tryckfall, avskiljnings- och mättnadsgrader ökade med minskande fiberdiameter och ökande mattjocklek för både platt- och veckat material. Modellering av tryckfall i veckat material avvek från praktiken med -30 % och -6 % för fiberdiameter 8 μm respektive 6 μm. Modellering av avskiljningsgrader i veckat material hade störst avvikelse på +30 % för partikeldiameter 0,25–0,60 μm i material med fiberdiameter 6 μm. Modelleringsresultat av veckat material varierade över materialets struktur och avvek därmed olika mycket från praktiken. Avvikelser i modellerat tryckfall och avskiljningsgrader i veckade material var på grund av luftens dynamiska tryck. Trycket på oljepartiklarna påverkade dräneringskapacitet och oljefördelning inom materialet. Oljefördelningen är därmed heterogen i praktiken vilket påverkar tryckfall och avskiljning i både praktik och modellering. Detta skapade osäkerheter och gjorde modelleringen mindre tillförlitlig. Därför kunde tryckfall och avskiljning inte modelleras i veckat material endast utifrån platta material. Förbättrad modellering kräver vidare studier angående oljefördelning inom materialet samt inverkan av luftflödets dynamiska tryck på dräneringskapacitet för att förbättra modellering av veckade material.