潔凈室氣流組織原理及其應(yīng)用

潔凈室控制微粒污染的主要途徑：

1.控制污染源，減少污染發(fā)生量；

2.迅速有效地排除室內(nèi)已經(jīng)發(fā)生的污染；

3.有效地阻止室外的污染侵入。（或有效地防止室內(nèi)污染逸至室外）

流體力學的概念：

1.穩(wěn)定流與不穩(wěn)定流；（按照運動要素流速、加速度等有無時間因素）

2.漸變流（流線之間基本是等距的，流線接近直線）與突變流；（按照流線形狀）漸變流中包含有均勻流（漸變流的極限情況）與非均勻流；

3.層流與紊流（按照有無質(zhì)點交換）。

一、非單向流潔凈室原理主要特點：從來流到出流之間氣流的流通斷面是變化的。也稱亂流。流態(tài)實質(zhì)：急變流，紊流，穩(wěn)定流。

（1）孔板頂送有全孔板頂送與局部孔板頂送之分。全孔板頂送風速小，氣流分布均勻，可達到1000級潔凈度。局部孔板頂送與全孔板頂送比，風速大，在墻側(cè)有渦流并部分沿測墻向上翻卷，經(jīng)頂棚到中間，隨潔凈氣流向下流，混入和污染潔凈氣流。其潔凈度可達10000級。

（2）流線型散流器頂送此種氣流組織方式適用于4米以上的高大廠房。

（3）高效過濾器風口頂送高效過濾器布置在送風口，一般帶擴散板，可獲得1000級到100000級潔凈度，是一種常用的氣流組織形式。

（4）側(cè)送一般采用側(cè)送，同側(cè)下側(cè)回。此種形式適用于層高較低的廠房，多用于舊廠房改造。側(cè)送室內(nèi)渦流多，潔凈度只能達到10000級，但工程造價低。

非單向流潔凈室的作用原理是：當一股干凈氣流從送風口送入室內(nèi)時，迅速向四周擴散、混合。同時把差不多同樣數(shù)量的氣流從回風口排走，這股干凈氣流稀釋著室內(nèi)污染的空氣，把原來含塵濃度很高的室內(nèi)空氣沖淡了，一直達到平衡。所以氣流擴散的越快，越均勻，那么稀釋的效果當然越好。非單向流潔凈室的原理就是稀釋作用。根據(jù)非單向流潔凈室的工作原理，它可以達到的潔凈度一般為1000~10 000（6-7）級，如果設(shè)計合理，部分情況下可達100（5）級。室內(nèi)換氣次數(shù)越大，一般來說，所得潔凈度也越高。

二、層流潔凈室層流潔凈室的進風面布滿高效過濾器，整個送風面是一個大送風口，送風氣流經(jīng)靜壓箱和高效過濾器的均壓均流作用，從送風口到回風口氣流流線彼此平行，充滿全室斷面，以均速向前推進，就像個大活塞，把室內(nèi)原污染空氣排入回風口，從而達到凈化室內(nèi)空氣的目的。由于氣流的流線始終是平行的，無渦流，因此層流亦稱平行流潔凈室。

根據(jù)氣流組織形式分垂直層流潔凈室和水平直層流潔凈室。

1、垂直單向流潔凈室

（1）頂棚滿布高效過濾器送風，全地板格柵回風這是典型的垂直單向流潔凈室，見圖。

優(yōu)點是：可獲得均勻向下的單向氣流，因而自凈能力強，能夠達到最高的潔凈度級別。缺點是：頂棚結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，造價和維護費用高，高效過濾器堵漏較困難。

（2）側(cè)布高效過濾器頂棚阻尼層送風，全地板格柵回風

（3）頂棚和側(cè)面雙布高效過濾器送風，全地板格柵回風

（4）全頂棚送風，兩側(cè)下回風

2、水平單向流潔凈室

（1）送風墻滿布高效過濾器水平送風，全墻面回風

（2）“隧道”式單向流送風

基本原理在單向流潔凈室內(nèi)，干凈氣流不是一股或幾股，而是充滿全室斷面，所以這種潔凈室不是靠摻混作用，而是靠推出作用將室內(nèi)臟空氣沿整個斷面排至室外，從而達到凈化室內(nèi)空氣的目的。

3、主要特點

（1）全室斷面上的流速比較均勻。

（2）至少在工作區(qū)內(nèi)流線平行。流線平行指時均流線彼此平行。

（3）至少在工作區(qū)內(nèi)沒有渦流。

4、單向流潔凈室的三項特性指標（流線平行度、非單向流度、下限風速）

1、流線平行度流線平行的作用是保證塵源散發(fā)的塵粒不做垂直于流向的傳播。如果這種傳播范圍在允許范圍之內(nèi)，則流線稍有傾斜也應(yīng)該是許可的。這樣，對于單向流潔凈室就有一個允許的流線平行度。工作區(qū)是主要工藝進行的區(qū)域，所以潔凈度級別是用工作區(qū)的含塵濃度表示的。我國對潔凈室工作區(qū)的規(guī)定是：自地面向上0.8 ? 1.5m，因工作臺面可能低到0.75 m?，因此，這里更嚴格地取為0.75 m。

（1）脈動速度U=ū+△u u—瞬時流速；ū—時均速；△u—脈動速度。

（2）非單向流度公式

βu—非單向流度；ui—各測點的速度；ū —時均速；n —測點數(shù)。對于單向流潔凈室，應(yīng)不大于0.25，否則說明該單向流潔凈室的性能較差。

3、下限風速

（1）單向流潔凈室氣流速度的作用

1）污染氣流多方位散布：

2）污染氣流與送風氣流同向：

3）污染氣流與送風氣流逆向：

4）全室被污染：

（2）控制多方位污染對于人體，風速達0.22m/s時，在距人體0.3 m處，污染濃度已降低到5（100）級以下。

（3）控制同向污染根據(jù)前面分析，若1.8 m高度位置散發(fā)的塵粒，希望不會超過該人的工作范圍而進入相鄰工作人員的范圍（人體正中至兩邊的最大距離為0.5m），以至于造成污染，則送風速度應(yīng)不小于0.3m/s。

（4）控制逆向污染垂直單向流潔凈室垂直單向流潔凈室的主要逆向污染是從熱源上升的氣流，因此，其必要的送風速度應(yīng)根據(jù)熱源參數(shù)確定。水平單向流潔凈室水平單向流潔凈室的主要逆向污染是人行走引起的二次氣流，因此，其必要的送風速度應(yīng)根據(jù)二次氣流的流速確定。

（5）滿足合適的自凈時間在全室被污染的情況下，要能以合適的時間，迅速地使室內(nèi)空氣自凈，這就與潔凈室氣流的流速有很大關(guān)系。氣流速度大，自凈能力強，自凈時間短，但不經(jīng)濟。研究發(fā)現(xiàn)，氣流速度大約在0.25 m/s以后，自凈時間基本趨于一致，達一分鐘左右，再提高速度，縮短自凈時間的作用已不明顯。

（6）綜合分析上面討論的四方面控制污染所需的風速相差不大，綜合分析，將下限風速分別劃出三檔。

醫(yī)藥工業(yè)潔凈廠房氣流組織與送風

《潔凈廠房設(shè)計規(guī)范》規(guī)定：

1-4級應(yīng)垂直單向流5級應(yīng)垂直單向流或水平單向流6-9級宜非單向流

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