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洁净室气流组织原理及其应用
更新时间:2018-03-23 09:25:36浏览次数:0
洁净室控制微粒污染的主要途径:
1、控制污染源,减少污染发生量;
2、迅速有效地排除室内已经发生的污染;
3、有效地阻止室外的污染侵入。(或有效地防止室内污染逸至室外)
  流体力学的概念:
1、稳定流与不稳定流;(按照运动要素流速、加速度等有无时间因素)
2、渐变流(流线之间基本是等距的,流线接近直线)与突变流;(按照流线形状)渐变流中包含有均匀流(渐变流的极限情况)与非均匀流;
3、层流与紊流(按照有无质点交换)。
一、非单向流洁净室原理
  主要特点:从来流到出流之间气流的流通断面是变化的。也称乱流。流态实质:急变流,紊流,稳定流。

(1)孔板顶送有全孔板顶送与局部孔板顶送之分。全孔板顶送风速小,气流分布均匀,可达到1000级洁净度。局部孔板顶送与全孔板顶送比,风速大,在墙侧有涡流并部分沿测墙向上翻卷,经顶棚到中间,随洁净气流向下流,混入和污染洁净气流。其洁净度可达10000级。
  (2)流线型散流器顶送此种气流组织方式适用于4米以上的高大厂房。
  (3)高效过滤器风口顶送高效过滤器布置在送风口,一般带扩散板,可获得1000级到100000级洁净度,是一种常用的气流组织形式。


(4)侧送一般采用侧送,同侧下侧回。此种形式适用于层高较低的厂房,多用于旧厂房改造。侧送室内涡流多,洁净度只能达到10000级,但工程造价低。

非单向流洁净室的作用原理是:当一股干净气流从送风口送入室内时,迅速向四周扩散、混合。同时把差不多同样数量的气流从回风口排走,这股干净气流稀释着室内污染的空气,把原来含尘浓度很高的室内空气冲淡了,一直达到平衡。所以气流扩散的越快,越均匀,那么稀释的效果当然越好。
  非单向流洁净室的原理就是稀释作用。
  根据非单向流洁净室的工作原理,它可以达到的洁净度一般为1000~10000(6-7)级,如果设计合理,部分情况下可达100(5)级。室内换气次数越大,一般来说,所得洁净度也越高。
  二、层流洁净室
  层流洁净室的进风面布满高效过滤器,整个送风面是一个大送风口,送风气流经静压箱和高效过滤器的均压均流作用,从送风口到回风口气流流线彼此平行,充满全室断面,以均速向前推进,就像个大活塞,把室内原污染空气排入回风口,从而达到净化室内空气的目的。由于气流的流线始终是平行的,无涡流,因此层流亦称平行流洁净室。根据气流组织形式分垂直层流洁净室和水平直层流洁净室。
  1、垂直单向流洁净室
  (1)顶棚满布高效过滤器送风,全地板格栅回风
  这是典型的垂直单向流洁净室,见图。

优点是:可获得均匀向下的单向气流,因而自净能力强,能够达到最高的洁净度级别。
  缺点是:顶棚结构较复杂,造价和维护费用高,高效过滤器堵漏较困难。
  (2)侧布高效过滤器顶棚阻尼层送风,全地板格栅回风
  (3)顶棚和侧面双布高效过滤器(www.rfilter.com)送风,全地板格栅回风
  (4)全顶棚送风,两侧下回风
2、水平单向流洁净室
  (1)送风墙满布高效过滤器水平送风,全墙面回风
  (2)“隧道”式单向流送风

基本原理
  在单向流洁净室内,干净气流不是一股或几股,而是充满全室断面,所以这种洁净室不是靠掺混作用,而是靠推出作用将室内脏空气沿整个断面排至室外,从而达到净化室内空气的目的。
  3、主要特点
  (1)全室断面上的流速比较均匀。
  (2)至少在工作区内流线平行。流线平行指时均流线彼此平行。
  (3)至少在工作区内没有涡流。
  4、单向流洁净室的三项特性指标
  (流线平行度、非单向流度、下限风速)
  1、流线平行度
  流线平行的作用是保证尘源散发的尘粒不做垂直于流向的传播。如果这种传播范围在允许范围之内,则流线稍有倾斜也应该是许可的。这样,对于单向流洁净室就有一个允许的流线平行度。
  工作区是主要工艺进行的区域,所以洁净度级别是用工作区的含尘浓度表示的。我国对洁净室工作区的规定是:自地面向上0.8–1.5m,因工作台面可能低到0.75m,因此,这里更严格地取为0.75m。
  (1)脉动速度
  U=ū+△u
  u—瞬时流速;
  ū—时均速;
  △u—脉动速度。
  (2)非单向流度
  公式

βu—非单向流度;
  ui—各测点的速度;
  ū—时均速;
  n—测点数。
  对于单向流洁净室,应不大于0.25,否则说明该单向流洁净室的性能较差。
  3、下限风速
  (1)单向流洁净室气流速度的作用
  1)污染气流多方位散布:
  2)污染气流与送风气流同向:
  3)污染气流与送风气流逆向:
  4)全室被污染:
  (2)控制多方位污染
  对于人体,风速达0.22m/s时,在距人体0.3m处,污染浓度已降低到5(100)级以下。
  (3)控制同向污染
  根据前面分析,若1.8m高度位置散发的尘粒,希望不会超过该人的工作范围而进入相邻工作人员的范围(人体正中至两边的最大距离为0.5m),以至于造成污染,则送风速度应不小于0.3m/s。
  (4)控制逆向污染
  垂直单向流洁净室
  垂直单向流洁净室的主要逆向污染是从热源上升的气流,因此,其必要的送风速度应根据热源参数确定。
  水平单向流洁净室
  水平单向流洁净室的主要逆向污染是人行走引起的二次气流,因此,其必要的送风速度应根据二次气流的流速确定。
  (5)满足合适的自净时间
  在全室被污染的情况下,要能以合适的时间,迅速地使室内空气自净,这就与洁净室气流的流速有很大关系。气流速度大,自净能力强,自净时间短,但不经济。研究发现,气流速度大约在0.25m/s以后,自净时间基本趋于一致,达一分钟左右,再提高速度,缩短自净时间的作用已不明显。
  (6)综合分析
  上面讨论的四方面控制污染所需的风速相差不大,综合分析,将下限风速分别划出三档。

医药工业洁净厂房气流组织与送风

《洁净厂房设计规范》规定:
  1-4级应垂直单向流
  5级应垂直单向流或水平单向流
  6-9级宜非单向流
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