Φίλτρα Part I

Αυτοκίνητο και φίλτρα

Με το πέρασμα του χρόνου οι λειτουργίες φιλτραρίσματος στα μηχανοκίνητα οχήματα γενικώς έχουν γίνει εξαιρετικά σημαντικές και πολύπλοκες ως αποτέλεσμα των όλο και πιο υψηλών απαιτήσεων των σύγχρονων κινητήρων, της ολοένα και πιο αυστηρής περιβαλλοντικής νομοθεσίας και κυρίως των συνεχώς αυξανόμενων απαιτήσεων για μεγαλύτερη άνεση και ευκολία εκ μέρους των πελατών.

Ενώ τα πρώτα αυτοκίνητα εξοπλίζονταν αρχικά μονάχα με υποτυπώδη φίλτρα λαδιού, στη συνέχεια και με φίλτρα αέρα εισαγωγής και καυσίμου, σήμερα εκτελούνται πολλές επιπλέον -πέραν αυτών- λειτουργίες φιλτραρίσματος. Μόνο έτσι μπορεί να εξασφαλιστεί η απρόσκοπτη λειτουργία του κινητήρα και των επιμέρους εξαρτημάτων του υπόλοιπου οχήματος καθ' όλη τη διάρκεια ζωής του.

Σε διάφορες θέσεις ενός αυτοκινήτου πραγματοποιείται είτε φιλτράρισμα, είτε απλά διαχωρισμός-καθαρισμός: είναι σαφές ότι οι αντίστοιχες απαιτήσεις σε κάθε μέρος του αυτοκινήτου -όπως θα δούμε σε αυτή μας τη σειρά- ποικίλλουν σε μεγάλο βαθμό ως προς τη φύση τους και στο γεγονός ότι όλα τα φίλτρα πρέπει να είναι ειδικά σχεδιασμένα για τον προορισμό της χρήσης τους, λόγω και του μεγάλου εύρους θέσεων-σχημάτων τοποθέτησης σε αμάξωμα και μηχανοστάσιο.

Σήμερα, πολλές λειτουργίες φιλτραρίσματος δεν μπορούν πλέον καν να εξετάζονται ξεχωριστά, αφού σε κάποιο βαθμό συνδέονται μεταξύ τους και αποτελούν αναπόσπαστο μέρος ενός συστήματος, εκτελώντας πολύπλοκες διαδικασίες και λειτουργίες μέσα σε αυτό, οι οποίες υπερβαίνουν κατά πολύ το πραγματικό «καθήκον» του διαχωρισμού καλού-κακού/καθαρού-βρόμικου.

Αυτό μπορεί να φανεί, για παράδειγμα, με το φιλτράρισμα («διήθηση»!) του αέρα. Εκτός από την άκρως σημαντική και γνωστή λειτουργία του φιλτραρίσματος της σκόνης από τον αέρα εισαγωγής του κινητήρα, ο αέρας προς την καμπίνα των επιβατών πλέον σχεδόν σε όλα τα οχήματα (τουλάχιστον γι’ αυτά που παράγονται για τον Δυτικό κόσμο) εδώ και πολλά χρόνια φιλτράρεται για να αποκλείεται η πρόσβαση σε σωματίδια και αέριους ρύπους, οι οποίοι στα παλιότερα αυτοκίνητα κάνανε πάρτι.

Το ρεζερβουάρ του καυσίμου εφοδιάζεται επίσης με φίλτρα που συγκρατούν τα σωματίδια και με μια διαδικασία απορρόφησης αποβάλλουν τις αναθυμιάσεις καυσίμου από τον αέρα που διαφεύγει από το ντεπόζιτο κατά την πλήρωση καυσίμου με τη μάνικα στο πρατήριο.

Τα εξαιρετικά λεπτά σταγονίδια λαδιού στα αέρια του blow-by (για όσους χρειάζονται φρεσκάρισμα, μιλάμε για τη συνεχή κι έντονα παλλόμενη ροή που διαρρέει από το διάκενο της συναρμογής μεταξύ εμβόλων, ελατηρίων εμβόλων και κυλίνδρων από τον στροφαλοθάλαμο και τα οποία πρέπει βάσει νορμών να επιστραφούν από τον κινητήρα στο σύστημα εισαγωγής) διαχωρίζονται με κατάλληλα στοιχεία συγκράτησης (separators/διαχωριστές με ίνες ή διάχυση) και φυγοκεντρητές, προκειμένου να τηρούνται τα -εδώ και 2 δεκαετίες- όλο και πιο αυστηρά όρια εκπομπών ρύπων.

Ταυτόχρονα, αυτά τα συστήματα φιλτραρίσματος επί του blow-by αποτρέπουν τη δημιουργία εναποθέσεων άνθρακα στα πτερύγια του turbo ή ακόμα και μία πιθανή αστοχία ολόκληρου του συστήματος ψεκασμού μέσω της καθίζησης σωματιδίων άνθρακα από τα πολυκαιρισμένα λάδια στα μπεκ.

Στην περίπτωση των μεγάλων επαγγελματικών οχημάτων με συστήματα πέδησης πεπιεσμένου αέρα (αερόφρενα), ο αέρας πρέπει πρώτα να ξηραθεί με απορροφητικούς αφυγραντήρες (τα λεγόμενα air dryer boxes) για να διασφαλίζεται ότι τα φρένα λειτουργούν αξιόπιστα ακόμη και σε πολύ χαμηλές θερμοκρασίες.

Παρ’ όλα τα τεχνικά και σχεδιαστικά επιτεύγματα και την πρόοδο που έχει επιτευχθεί τα τελευταία χρόνια στην ανάπτυξη κινητήρων, το φιλτράρισμα των καυσαερίων τόσο των diesel όσο και των βενζινοκινητήρων, θα συνεχίσει να αποτελεί μείζον θέμα έρευνας και ανάπτυξης στο μέλλον: εκτός από το φιλτράρισμα των σωματιδίων αιθάλης, η συνεχής εξέλιξη των συστημάτων αναγέννησης (regeneration) των DPF/OPF φίλτρων για πετρέλαιο/βενζίνη αποτελεί ακόμα μία πολύ μεγάλη πρόκληση. Μην ακούτε τους ηλεκτροκίνητους ιεροκήρυκες ότι η εξέλιξη αυτών των συστημάτων έχει σταματήσει λόγω μπαταριών και ηλεκτροκινητήρων: για δεκαετίες ακόμα η εσωτερική καύση θα είναι μαζί μας, έστω και μερικώς.

Επίσης ας μην ξεχνάμε την πλειάδα διαφόρων τύπων φιλτραρίσματος υγρών στα οχήματα, με το φιλτράρισμα του λαδιού του κινητήρα να κατέχει φυσικά τον πρωταγωνιστικό ρόλο.

Επιπλέον, φίλτρα μεγάλης διάρκειας ζωής και εξαιρετικά ανθεκτικά στα χημικά χρησιμοποιούνται για το φιλτράρισμα της βαλβολίνης του κιβωτίου ταχυτήτων και για την προστασία των όποιων υδραυλικών συστημάτων που πρέπει να πληρούν διαρκώς αυξανόμενα πρότυπα απόδοσης ως συνέπεια της συνεχούς τεχνολογικής προόδου.

Το ίδιο ισχύει και για τα φίλτρα καυσίμου, μια άλλη πτυχή φιλτραρίσματος που θα δούμε στη σειρά μας και για τα μέσα φιλτραρίσματος που χρησιμοποιούνται σε αυτά. Τα τελευταία χρόνια, τα φίλτρα καυσίμου για κινητήρες ντίζελ και βενζίνης με άμεσο ψεκασμό έχουν περάσει από σημαντική εξέλιξη προκειμένου να συμβαδίζουν με τις απαιτήσεις όλων των προηγμένων συστημάτων τροφοδοσίας/ψεκασμού.

Εκτός από το φιλτράρισμα του ψυκτικού υγρού (παραφλού), η οποία έχει αποδειχθεί ιδιαίτερα αποτελεσματική στα μεγάλα επαγγελματικά οχήματα, σημαντικό πολύ είναι και το σύστημα φιλτραρίσματος του AdBlue (διαλυμάτων ουρίας) των συστημάτων SCR (selective catalytic reduction/επιλεκτικής καταλυτικής αναγωγής) στα diesel, σύστημα το οποίο ως γνωστόν είναι σε υποχρεωτική χρήση για την μείωση των εκπομπών οξειδίου του αζώτου από τα EURO-5 και μετά οχήματα (από το 2008) για να διασφαλιστεί η αξιόπιστη τήρηση των εξαιρετικά χαμηλών ορίων NOx.

Εκτός από ορισμένες σημαντικές αρχές φιλτραρίσματος στην σειρά μας θα δούμε και πληροφορίες σχετικά με την κατασκευή και τα χαρακτηριστικά των υλικών των μέσων/υλικών φιλτραρίσματος.

Βασικά στοιχεία φιλτραρίσματος

Για να διευκολυνθεί η καλύτερη κατανόηση των διαδικασιών φιλτραρίσματος πρέπει να περιγράψουμε μια σειρά από σημαντικά βασικά στοιχεία που αποτελούν τη βάση του θέματος.

Τα περισσότερα οχήματα είναι εξοπλισμένα με φίλτρα βάθους, δηλαδή πορώδη φίλτρα τα οποία κατακρατούν σωματίδια όχι μόνο στην εξωτερική επιφάνειά τους, αλλά καθ’ όλη τη μάζα τους κατά πάχος. Το φιλτράρισμα βάθους είναι πάντα η πιο οικονομική μέθοδος όταν υπάρχει χαμηλή συγκέντρωση σωματιδίων προς συγκράτηση/διαχωρισμό. Ο σκοπός των στοιχείων του φίλτρου είναι να διαχωρίζουν τα σωματίδια (τη στερεά φάση) από τα ρευστά (τη συνεχή φάση), δηλαδή τα αέρια και τα υγρά, στο μέγιστο βαθμό. Για παράδειγμα, τα στερεά σωματίδια αφαιρούνται από τον αέρα εισαγωγής του κινητήρα, το καύσιμο και το λιπαντικό. Οι προσμείξεις μπορεί να προέρχονται από πολλές διαφορετικές πηγές και αποτελούνται από π.χ. οργανικές και ορυκτές σκόνες (είχατε ξανακούσει ποτέ για τέτοιο επιστημονικό διαχωρισμό της σκόνης; Ούτε εγώ!), σωματίδια από τριβή/διάβρωση μετάλλου και αιθάλη από ατελή καύση. Ωστόσο, δεν εμφανίζονται μόνο ως στερεά σωματίδια, αλλά μπορεί επίσης να είναι σε υγρή μορφή, απαιτώντας έτσι για παράδειγμα όπως είδαμε το φιλτράρισμα των σταγονιδίων λαδιού από το blow-by στον αερισμό του στροφαλοθαλάμου ή σταγονίδια νερού από το ντίζελ.

Τα σωματίδια τώρα μπορεί να είναι στρογγυλά ή με ακμές, επίπεδα ή σε κυβοειδές σχήμα και τραχιά ή λεία. Κατά κανόνα, μπορούν να περιγραφούν σύμφωνα με μια σχετική κλίμακα μεγέθους των σωματιδίων. Ανάλογα με την προέλευση, αυτά μπορεί να εκτείνονται σε ένα ευρύ φάσμα: τα ορυκτά σωματίδια, κυρίως κόκκοι χαλαζία (SiO2), εμφανίζονται ως «σκόνη» στον αέρα εισαγωγής. Η μέση διάμετρός τους είναι μεταξύ 0,1 και 2000μm. Οι διάμετροι των πρωτογενών σωματιδίων αιθάλης κυμαίνονται από μερικά νανόμετρα έως εκείνες των συσσωματωμάτων (μεταξύ 0,1 και 2μm), ένα εύρος μεγέθους που θεωρείται κρίσιμο όσον αφορά τη φθορά μηχανικών μερών.

Μηχανισμοί διαχωρισμού σωματιδίων

Χρησιμοποιούνται πολλές διαφορετικές μέθοδοι για τον διαχωρισμό των σωματιδίων, ανάλογα με το μέγεθος των σωματιδίων και τις ιδιότητες του ρευστού προς φιλτράρισμα, με τις αντίστοιχες αλληλεπιδράσεις μεταξύ των σωματιδίων και του εκάστοτε μέσου φιλτραρίσματος.

Η συνεχής φάση κίνησης ενός ρευστού (π.χ. το λάδι ή το καύσιμο) παρουσιάζει μια στρωτή ροή πάνω από τις ίνες του φίλτρου, η οποία υποδεικνύεται από τις γραμμές ροής, δηλαδή τις καμπύλες διαδρομές του ρευστού (στις οποίες η ταχύτητα ροής δεν είναι σταθερή). Όταν σωματίδια μεγάλης μάζας πλησιάζουν ένα εμπόδιο, π.χ. τις ίνες του φίλτρου, η αδράνειά τους τις αναγκάζει να εγκαταλείψουν τη γραμμή της ροής και να συγκρούονται με τις ίνες του φίλτρου (φαινόμενο αδράνειας). Τα κάπως μικρότερα σωματίδια μπορούν να ακολουθήσουν τις γραμμές της ροής, αλλά αν είναι αρκετά μεγάλα σε διάμετρο ώστε να αγγίζουν τις ίνες του φίλτρου, τότε αυτά προσκολλώνται σε αυτές (αναχαίτιση). Ακόμα μικρότερα σωματίδια (με διάμετρο μικρότερη από περίπου 0,5μm) κινούνται επίσης ακανόνιστα μέσα στο ρευστό (κίνηση Brown) και εάν αυτά χτυπήσουν τις ίνες «κατά τύχη», παγιδεύονται επίσης (φαινόμενο διάχυσης). Χαμός με τα σωματίδια της σκόνης λέμε, χαμός!

Η διαδικασία διαχωρισμού μπορεί να επηρεαστεί σε μεγάλο βαθμό κι από άλλες αλληλεπιδράσεις, όπως ηλεκτροστατικές δυνάμεις που δημιουργούνται από ηλεκτρικά φορτία ή δυνάμεις που επιβάλλονται από έξω, π.χ. οι φυγόκεντρες δυνάμεις που δημιουργούνται σε φυγοκεντριστές.

Κατά το χτύπημα των ινών, τα σωματίδια συγκρατούνται στην επιφάνεια μέσω δυνάμεων προσκόλλησης/πρόσφυσης, κυρίως των δυνάμεων «van der Waals».

Η αναχαίτιση (interception) είναι ο βασικός μηχανισμός διαχωρισμού στο φιλτράρισμα παχύρρευστων ρευστών, δηλαδή υπό τις γενικές συνθήκες που επικρατούν στα φίλτρα λαδιού και καυσίμου, τα υγρά ρέουν κυρίως μέσω του φίλτρου σε στρωτή ροή. Δεδομένου ότι ο αέρας είναι σημαντικά λιγότερο συνεκτικός/παχύρρευστος, τα φαινόμενα αδράνειας και η ανεμπόδιστη διάχυση των μικρότερων σωματιδίων στην τυρβώδη -με στροβιλισμούς- ροή αέρα αποτελούν βασικούς μηχανισμούς διαχωρισμού εκτός από την αναχαίτιση. Ως αποτέλεσμα, είναι πολύ πιθανό τα λεπτά σωματίδια να χτυπήσουν τις ίνες ενός φίλτρου βάθους, επιτυγχάνοντας έτσι υψηλό βαθμό απόδοσης διαχωρισμού. Τα αποτελέσματα «κοσκινίσματος» του τύπου που επιτυγχάνονται με τα φίλτρα επιφανείας παίζουν μόνο δευτερεύοντα ρόλο στο φιλτράρισμα σωματιδίων στα αυτοκίνητα μέχρι τώρα.

Χαρακτηριστικά απόδοσης φίλτρων

Τα είδη φίλτρων που χρησιμοποιούνται στα οχήματα περιορίζονται σχεδόν αποκλειστικά σε φίλτρα βάθους, τα οποία αναφέραμε και νωρίτερα. Με άλλα λόγια, ο διαχωρισμός των σωματιδίων γίνεται στην επιφάνεια των διακριτών ινών βαθιά μέσα στην μάζα του μέσου. Στην αρχή της διαδικασίας φιλτραρίσματος, μεμονωμένα σωματίδια κατακάθονται αρχικά στην επιφάνεια των ινών. Με την πάροδο του χρόνου, η πυκνότητα της συσσώρευσης των σωματιδίων αυξάνεται, επιτρέποντας έτσι την ανάπτυξη σχηματισμών που μοιάζουν με δενδρίτες (βλ. συνοδευτικό σχήμα). Αυτά με τη σειρά τους προκαλούν μείωση του όγκου των πόρων που είναι διαθέσιμοι για να φιλοξενήσουν τα επόμενα προς φιλτράρισμα σωματίδια στο φίλτρο: αυτός είναι ο λόγος που ένα π.χ. φίλτρο αέρος, όπως θα δούμε αμέσως παρακάτω πιο αναλυτικά, όσο παλιώνει τόσο αυξάνεται η δυνατότητα συγκράτησης σωματιδίων, παράλληλα ωστόσο φυσικά με αύξηση της πτώσης πίεσης που επιφέρει. Πιο συγκεκριμένα, αυξάνεται η λεγόμενη «διαφορική πίεση» (η διαφορά πίεσης πριν και μετά το φίλτρο μετά την πτώση πίεσης) για δεδομένη παροχή ροής. Μετά από μια ορισμένη περίοδο λειτουργίας, η ενεργή χωρητικότητα του φίλτρου ως προς την κατακράτηση σωματιδίων εξαντλείται, με αποτέλεσμα να απαιτείται η αντικατάστασή του.

Η αύξηση της διαφορικής πίεσης σε ένα φίλτρο ως συνάρτηση του χρόνου λειτουργίας φαίνεται και στο σχετικό συνοδευτικό διάγραμμα: η σταδιακή αρχική αύξηση της διαφορικής πίεσης είναι χαρακτηριστική της συμπεριφοράς των φίλτρων βάθους. Το πραγματικά σημαντικό που προκύπτει εδώ είναι ότι μετά από ένα ορισμένο χρονικό διάστημα, όταν ένα μεγάλο ποσοστό των πόρων του φίλτρου είναι φραγμένο με σωματίδια, η διαφορική πίεση αυξάνεται απότομα/μη γραμμικά. Με άλλα λόγια, από το π.χ. φίλτρο αέρα μας δεν χάνουμε σταδιακά-αναλογικά άλογα όσο βρομίζει, αλλά από κάποιο σημείο και μετά τα χάνουμε σχετικά απότομα και μαζεμένα τα αλόγατα…Για να αποφευχθεί η απώλεια ισχύος του κινητήρα, λοιπόν, το φίλτρο θα πρέπει να αλλάξει το αργότερο όταν φτάσουμε στην προκαθορισμένη μέγιστη διαφορική πίεση, π.χ. όπως ορίζεται στις προδιαγραφές του κατασκευαστή του αυτοκινήτου: αυτό φυσικά εμείς ή το συνεργείο δεν το βλέπει σε μονάδες πτώσης πίεσης με δύο μανόμετρα πριν και μετά το παπά-φιλτροκούτι στην περίπτωση των φίλτρων αέρα, αλλά ο κατασκευαστής ξέρει χονδρικά ότι η εν λόγω διαφορική πίεση μεταφράζεται σε χιλιόμετρα, που σημαίνει π.χ. αλλαγή κάθε 30.000km.

Βαθμός απόδοσης φιλτραρίσματος

Μια ποικιλία μεθόδων χρησιμοποιούνται παγκοσμίως από τους κατασκευαστές για την αξιολόγηση της αποτελεσματικότητας των φίλτρων. Ο βαθμός απόδοσης φιλτραρίσματος που διεθνώς αποτυπώνεται με το ελληνικό γράμμα «η» (συχνά αναφέρεται και ως «βαθμός διαχωρισμού» ή «βαθμός λεπτότητας φίλτρου») αντιπροσωπεύει την αναλογία των σωματιδίων που παγιδεύονται από τη διαδικασία φιλτραρίσματος (διήθησης).

Σε αυτό το πλαίσιο, γίνεται διάκριση μεταξύ του βαθμού απόδοσης ανά κατηγορία σωματιδίων και του συνολικού βαθμού απόδοσης φιλτραρίσματος. Ενώ ο βαθμός απόδοσης ανά κατηγορία σωματιδίων σχετίζεται με μεμονωμένες διαμέτρους σωματιδίων ή κατηγορίες μεγεθών σωματιδίων (κλάσματα του συνόλου δηλαδή), ο συνολικός βαθμός απόδοσης περιγράφει το αποτέλεσμα της απόδοσης του φίλτρου για όλα τα σωματίδια μαζί. Για παράδειγμα, ότι «η (3-5μm) = 87%» σημαίνει ότι το 87% των σωματιδίων με διάμετρο μεταξύ 3 και 5μm διαχωρίζονται από το υπό εξέταση φίλτρο, ενώ ότι “η = 95%” σκέτο σημαίνει ότι το 95% όλων των σωματιδίων στο υγρό θα παγιδευτούν από το φίλτρο.

Ο «αρχικός βαθμός απόδοσης φιλτραρίσματος» είναι ένα άλλο σημαντικό χαρακτηριστικό. Αυτό δίνει την αποτελεσματικότητα ενός καινούργιου φίλτρου. Στην περίπτωση φίλτρων βάθους χωρίς ηλεκτροστατικά φορτία, είναι γενικά χαμηλότερος ο αρχικός βαθμός από αυτόν ενός μέσου φίλτρου με φορτίο (βρομιά), για τον λόγο που προαναφέραμε: όταν οι ίνες είναι ήδη καλυμμένες με σωματίδια, η πιθανότητα παγίδευσης των επόμενων επερχόμενων σωματιδίων είναι υψηλότερη από αυτή των νέων «άφορτων» ινών που επομένως έχουν και μικρότερη διάμετρο.

Κατανομή μεγέθους σωματιδίων

Συνήθως, η κατανομή των σωματιδίων στα διάφορα ρευστά υπό συνθήκες λειτουργίας είναι άγνωστη ποσότητα. Για να συγκριθεί η απόδοση των διάφορων φίλτρων, αυτά δοκιμάζονται με τυποποιημένες «δοκιμαστικές σκόνες». Τα επίσημα πρότυπα ισχύουν επίσης για μεθόδους δοκιμών (π.χ. μονής ή πολλαπλής διέλευσης σωματιδίων από το φίλτρο), καθώς και δειγματοληψίας και αξιολόγησης (δοκιμές on-line ή off-line, οπτική αξιολόγηση με μετρητές σωματιδίων ή βαρυμετρική αξιολόγηση με ανάλυση βάρους).

Για συγκρίσεις της απόδοσης του φίλτρου, είναι επίσης απαραίτητο να γνωρίζουμε την τιμή αναφοράς με την οποία σχετίζεται ο βαθμός απόδοσης του φιλτραρίσματος. Αν και οι συμβατικές τιμές αναφοράς βασίζονται στον αριθμό των σωματιδίων, στις περισσότερες περιπτώσεις τα δεδομένα τελικά τα κάνουμε να σχετίζονται με ισοδύναμο όγκο σωματιδίων, π.χ. μια σφαίρα του ίδιου όγκου ή με τη μάζα των σωματιδίων πολλαπλασιάζοντας τις τιμές όγκου με τη μέση πυκνότητα των σωματιδίων.

Τα αποτελέσματα των μετρήσεων της κατανομής μεγέθους σωματιδίων μπορούν να παρουσιαστούν με τη μορφή αθροιστικής καμπύλης κατανομής (βλ. συνοδευτικό σχήμα) που προκύπτει από το άθροισμα του σχετικού (ως προς το συνολικό) αριθμού των σωματιδίων ανά ποσότητα, από το μικρότερο σε μέγεθος έως το μεγαλύτερο: το αποτέλεσμα είναι η λεγόμενη καμπύλη πυκνότητας κατανομής σωματιδίων και το εμβαδόν κάτω από την καμπύλη πυκνότητας κατανομής αντιστοιχεί στο συνολικό σχετικό άθροισμα που μας δίνει 100% (εκφρασμένου ως μονάδα/«1»). Το ιστόγραμμα, που προκύπτει ως αποτέλεσμα συμπερίληψης διακριτών μετρούμενων τιμών, π.χ. με τη βοήθεια ενός μετρητή σωματιδίων, καταγράφεται παρομοίως.

Η αποτελεσματικότητα ενός φίλτρου μπορεί να παρουσιαστεί ξεκάθαρα σε γραφική μορφή με αυτούς τους βασικούς τρόπους: στο επίσης ανάλογο συνοδευτικό σχήμα μπορούμε να δούμε την αρχική συνολική πυκνότητα κατανομής σωματιδίων της σκόνης, την πυκνότητα κατανομής, η οποία αντιπροσωπεύει την κατανομή όλων των φιλτραρισμένων σωματιδίων (συχνά αναφέρεται ως «χοντρή ή χονδροειδής σκόνη») και την πυκνότητα κατανομής που αντιστοιχεί στην κατανομή των σωματιδίων που έχουν περάσει από το φίλτρο (συχνά αναφέρεται ως «λεπτό κλάσμα» ή «λεπτό υλικό»). Έτσι, το άθροισμα των επιμέρους περιοχών των χονδροειδών και λεπτών πυκνοτήτων κατανομής υλικού/σκόνης που φιλτράρεται αντιπροσωπεύει την αρχική συνολική καμπύλη πυκνότητας κατανομής σωματιδίων.

Καμπύλη βαθμού απόδοσης

Από όλα αυτά τα επιμέρους αποτελέσματα είναι δυνατό να εξαχθεί η τελική καμπύλη βαθμού απόδοσης που αντιπροσωπεύει το αποτέλεσμα της διαδικασίας φιλτραρίσματος σε γραφική μορφή (βλ. συνοδευτικό σχήμα). Η καμπύλη ξεκινά με το μικρότερο δυνατό μέγεθος σωματιδίων μέχρι το οποίο το 100% των σωματιδίων εξακολουθούν να διαπερνούν το φίλτρο. Επεκτείνεται σταδιακά σε όλο και μεγαλύτερο μέγεθος σωματιδίων μέχρι το άκρο της από το οποίο το 100% των σωματιδίων φιλτράρεται από το φίλτρο.

Μια χαρακτηριστική τιμή συχνά ξεχωρίζει ως μέσο για την περιγραφή της συνολικής αποτελεσματικότητας των φίλτρων. Για παράδειγμα, δίνεται συχνά το μέγεθος σωματιδίων στο οποίο ο βαθμός απόδοσης φιλτραρίσματος ισοδυναμεί με 50% που σημαίνει ότι το 50% των σωματιδίων μεγέθους x διαχωρίζονται από το φίλτρο, ενώ το 50% διέρχεται από αυτό.

Σύμφωνα με το παραπάνω σύστημα, διαφορετικοί τύποι απεικονίσεων αντιπροσωπεύουν επομένως την πυκνότητα κατανομής σωματιδίων κατά μάζα ή όγκο και διαφορετικοί την πυκνότητα κατανομής σωματιδίων κατά αριθμό. Συνήθως, τόσο οι καμπύλες όσο και οι τιμές που προκύπτουν από αυτές διαφέρουν σημαντικά για την ίδια σκόνη, ενώ σε ορισμένες περιπτώσεις, η πυκνότητα κατανομής σωματιδίων κατά μάζα χρησιμοποιείται ως πρότυπο.

Τιμή β των φίλτρων

Δεδομένου ότι οι διαφορές μεταξύ των φίλτρων που προσφέρουν υψηλή απόδοση φιλτραρίσματος συχνά δεν είναι εμφανείς με την πρώτη ματιά, η τιμή β (β-value και πάλι με το «β» σε ελληνικά διεθνώς) χρησιμοποιείται όλο και περισσότερο για να περιγράψει την απόδοση ενός φίλτρου για υγρό/ρευστό. Αυτό ορίζεται ως ο αριθμός N1 σωματιδίων μέχρι ένα ορισμένο μέγεθος x πριν το φίλτρο, διαιρεμένος με τον μετρούμενο αριθμό Ν2 σωματιδίων του ίδιου διαστήματος μεγέθους ή του ίδιου μεγέθους σωματιδίων μετά το φίλτρο, δηλαδή β = N1 / N2 .

Αυτή η τιμή, η οποία εξηγεί ξεκάθαρα τις διαφορές στην απόδοση μεταξύ διαφορετικών φίλτρων, ιδιαίτερα στην περίπτωση υψηλών βαθμών αποδόσεων, μπορεί επίσης να προκύψει από τον βαθμό απόδοσης φιλτραρίσματος «η» που είδαμε πιο πάνω, δηλαδή β = 100/(100 – η).

Ένα φίλτρο με τιμή β = 200 για μέγεθος σωματιδίων x = 10μm (που αντιστοιχεί σε απόδοση φιλτραρίσματος 99,5%) είναι τέσσερις φορές πιο αποτελεσματικό από ένα φίλτρο με τιμή β = 50 για σωματίδια ίδιας διαμέτρου (εδώ, ο βαθμός απόδοσης φιλτραρίσματος είναι 98%). Με άλλα λόγια, ένα φίλτρο με τιμή β (για σωματίδια 10μm) = 1000 ή βαθμό απόδοσης η (για σωματίδια 10μm) = 99,9% επιτρέπει μόνο τη μισή ποσότητα σκόνης και σωματιδίων να περάσει μέσα από αυτό από ένα φίλτρο με β (πάλι για σωματίδια 10μm) = 500, δηλαδή βαθμό απόδοσης η (για σωματίδια 10μm) = 99,8%:

Βαθμός απόδοσης η [%]	Τιμή β
0	1
50	2
80	5
90	10
95	20
98	50
99	100
99,5	200
99,8	500
99,9	1000

Αν και η ποσοστιαία διαφορά στην απόδοση είναι μόνο 0,1%, η απόδοση του φιλτραρίσματος είναι δύο φορές πιο αποτελεσματική.

Γενικά, το πτυχωτό φίλτρο, όπως είναι π.χ. τα περισσότερα φίλτρα αέρα, θα πρέπει να αποτελεί τη βάση για σύγκριση της απόδοσης. Με αυτόν τον τρόπο είναι δυνατό να εντοπιστεί ζημιά στις ίνες του φίλτρου κατά τη διάρκεια της παραγωγικής διαδικασίας ή ακόμα και σε σημεία όπου έχει ξεκολλήσει το μέσο φιλτραρίσματος αυτό καθαυτό (π.χ. η γάζα ή το χαρτί) από το κέλυφος του φίλτρου.

Διάστημα σέρβις φίλτρου

Ένα επιπλέον χαρακτηριστικό που υποδεικνύει την απόδοση ενός φίλτρου είναι το διάστημα σέρβις ή η διάρκεια ζωής του φίλτρου. Αυτό ορίζεται από τη συγκεκριμένη ικανότητα συγκράτησης σκόνης που ορίζεται σε g/m2 ή την ικανότητα συγκράτησης σκόνης G που ορίζεται σε g του στοιχείου. Με αυτόν τον τρόπο, είναι δυνατός ο προσδιορισμός της ποσότητας σκόνης ή της μάζας των παγιδευμένων σωματιδίων που το μέσο ή το στοιχείο φιλτραρίσματος μπορεί να συγκρατήσει ή να αποθηκεύσει πριν επιτευχθεί μια προκαθορισμένη μέγιστη διαφορική πίεση. Αυτή η τιμή που σχετίζεται με το υλικό παρέχει τη βάση για το σχεδιασμό του φίλτρου. Σε αυτό το σημείο θα πρέπει να σημειωθεί ότι σωματίδια διαφορετικών μεγεθών και πηγών έχουν εντελώς διαφορετικές επιδράσεις στο υλικό του φίλτρου. Γενικά, ένας μεγάλος αριθμός μικρών σωματιδίων (π.χ. αιθάλη) θα φράξει ένα στοιχείο φίλτρου αέρα πολύ πιο γρήγορα (δεδομένης της μικρότερης μάζας που χτυπά το στοιχείο φιλτραρίσματος) από τα χονδροειδή σωματίδια άμμου και σκόνης.