一、問題的提出

《潔凈廠房設(shè)計(jì)規(guī)范》GBJ73-84[1]規(guī)定: 十萬級無塵車間氣流組織形式為上送下回或者側(cè)上送側(cè)下回。傳統(tǒng)的潔凈室設(shè)計(jì)也很少采用上送上回形式。困為從排除污染物的角度看,?上回形式有明顯的缺陷。它不利于工作區(qū)(?距地面1m左右)?污染物濃度的降低,?因?yàn)槲廴疚锊粫粴饬鲾y帶至工作區(qū)下部的“回風(fēng)區(qū)”,而會有類似向上的“回流”現(xiàn)象出現(xiàn)。而且,?上回的氣流攜帶污染物,?在送風(fēng)氣流的引帶下,

有重新污染工作區(qū)的可能二上回的氣流在風(fēng)速較大時,?甚至有揚(yáng)起地面落塵的可能.而在風(fēng)速較小時.送回風(fēng)氣流可澆出現(xiàn)”?短路”現(xiàn)象。由于以上原因,?上送上回氣流組織在規(guī)范中是不被推薦的:?但在工程實(shí)踐中,?上送上回氣流有布置方便,?節(jié)約投資,?施工簡單,?并且在一定適用范圍內(nèi)不浪費(fèi)能量的優(yōu)點(diǎn)?；谶@一想法,?我們在工程中進(jìn)行了嘗成。測試表明,?達(dá)到預(yù)期效果,?完全滿足10 0000級的精度要求。

下面結(jié)合工程實(shí)例進(jìn)行具體分析。

某制藥廠烘干車間要求加凈化空調(diào)系統(tǒng),?凈化級別為100000級,?凈化面積約4Om2，我們考慮一下潔凈室的布置方式。

按照規(guī)范，應(yīng)采用頂送側(cè)下回氣流組織形式,?滿足此氣流形式的潔凈室布置方式見圖1。

回風(fēng)經(jīng)垂直回風(fēng)管回到頂棚,?在風(fēng)機(jī)作用下,空氣經(jīng)亞高效過濾器送風(fēng)回送入室內(nèi)。這種形式布置繁瑣,?需專沒回風(fēng)通道,?占用有效使用面積，又增加造價(jià),?使施工夏雜。為解決上述間題,?我們嘗試了另一種布置方式,?見圖2。

采用上述布置方式,?初效過濾器回風(fēng)口可直接安在吊頂上,?省去了回風(fēng)管道這樣既不占用有效使用面積,?又能降低工程造價(jià)。而且系統(tǒng)布置也比較簡潔、方便。下面對新型氣流組織下各參數(shù)關(guān)系、凈化效果，適用范圍及其經(jīng)濟(jì)性作一分析

二、新型氣流組織和傳統(tǒng)氣流組織下室內(nèi)潔凈度、容許發(fā)塵量與換氣次數(shù)的關(guān)系

1、常規(guī)氣流組織的情況

對傳統(tǒng)的頂送側(cè)下回氣流組織形式:?其流場可見圖3。由于工作區(qū)部分處于主流區(qū).?另一部分處于渦派區(qū),?因此宜按室平均濃度計(jì)算。此關(guān)系式可表示如下:?[2]

式中??N?室平均含塵濃度，粒/升?≥0.5μm；

n1?傳統(tǒng)氣流下?lián)Q氣次數(shù)，次/時；

β?主流區(qū)發(fā)塵量占總發(fā)塵量之比；

?渦流區(qū)至主流區(qū)的引帶風(fēng)量與送風(fēng)量之比；

Vb?渦流區(qū)體積，米3；

G?潔凈室單位容積發(fā)塵量，粒/分?米3；

NS?高（亞高）效過濾器出口含塵濃度粒/升?≥0.5μm；

V?潔凈室容積，米3

根據(jù)室內(nèi)氣流分布[2],?β取0.5?。又因每只過濾器負(fù)擔(dān)面積大于7m2?,?則取1.5。亞高效過濾器出口于農(nóng)度取8.5粒/升?≥0.5μm。潔凈室答積約1OOm?3?,?由兩只帶擴(kuò)散板過濾器負(fù)擔(dān),?可求得

Vb/V=0.498≈0.5。

對100000?級潔凈室,N取1750粒/?升?≥0.5μm，將以上數(shù)據(jù)代入式（1）得：

n1=G/27219.8 ? ? ? ?(2)

2、新型氣流組織的情況

上送上回室內(nèi)流場可見圖4。鑒于該氣流形式造成室內(nèi)渴流區(qū)較多,?宜采用渴流區(qū)濃度計(jì)算公式。其關(guān)系式如下仁[2]:

(3)

式中：Nb??渦流區(qū)含塵濃度，對100000級潔凈室，Nb取1750粒/升?≥0.5μm；

3、新型氣流組織用于小面積潔凈室的技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析

比較（2）、（4）可知，在相同發(fā)塵量，采用上送上回氣流組織的換氣次數(shù)上采用上送下回氣流組織換氣次數(shù)的1.25倍，則前者風(fēng)機(jī)耗功率是后者的1.252=1.56倍?？梢姡瑢τ诖竺娣e潔凈室，采用上送上回氣流組織是不經(jīng)濟(jì)的。但對于小面積潔凈室，由于其體積較小，要求的送風(fēng)量并不大，而潔凈室空氣循環(huán)系統(tǒng)的阻力卻比較大，為滿足克服阻力的要求，需選用高壓頭風(fēng)機(jī)，但高壓頭風(fēng)機(jī)所能提供的風(fēng)量往往較大（遠(yuǎn)大于要求風(fēng)量）。此時采用上送上回氣流組織是比較適宜的。因?yàn)楹蜕纤拖禄貧饬鹘M織相比較，盡管要求送風(fēng)量變大，但風(fēng)機(jī)提供的風(fēng)量可滿足加大送風(fēng)量的要求，所以風(fēng)機(jī)型號和耗功率保持不變，而系統(tǒng)初投資卻大大減少。下面對本工程實(shí)例作一分析。

潔凈室體積為96.9m3。若采用上送下回氣流組織形式,?假設(shè)發(fā)塵童為322058粒/?米3??分,?對應(yīng)規(guī)范下?lián)Q氣次數(shù)為15次/時,?則要求送風(fēng)量為15 x 96.9=1453.5m3/h。若采用上送上回氣流組織形式,?則要求送風(fēng)量為1.25 x1453.5=1816.88m3/h。該系統(tǒng)(終)限力大約為30 0Pa,?這就要求所選擇的風(fēng)機(jī)既能克服系統(tǒng)阻力,?又能滿足風(fēng)量要求。據(jù)此選擇YDF-1型低噪生離心風(fēng)機(jī)(南京晨光機(jī)器廠)[3]。查其H?Q曲線知,?壓頭為3OOPa?時,?提供風(fēng)量為26 0m3/h,?由此可知,?無論是上送上宜氣流組織,?還是上送下回氣流組織,?所選風(fēng)機(jī)型號是相同的、系統(tǒng)耗功率也是相同的。但若采用上送上回氣流組織,?系統(tǒng)初投資可大大減小。這說明新型氣流組織是經(jīng)濟(jì)實(shí)用的。

4、采用新型氣流組織所適宜的凈化面積

根據(jù)上述分析可知,?對于小面積潔凈室,?采用新型氣流組織是比較適宜的。_那么，適合于新型氣流組織的潔凈室面積上限值(最大允許凈化面積)?到底是多少呢??它與那些因素有關(guān)??我們對此作一分析。

顯然,?面積上限值與室內(nèi)發(fā)塵量、系統(tǒng)送風(fēng)量有關(guān)。當(dāng)送風(fēng)量一定時,?室內(nèi)發(fā)塵量越大,?要求的換氣次數(shù)越大,?則允許的潔凈室面積越小;?而當(dāng)室內(nèi)發(fā)塵量一定時,?要求的換氣次數(shù)也一定,?送風(fēng)量越大,則允許的潔凈室面積越大。

按照潔凈空調(diào)系統(tǒng)的大小及其部件的結(jié)構(gòu)和數(shù)量的不同,?中小型凈化系統(tǒng)阻力一般在250～750Pa之間。當(dāng)系統(tǒng)阻力確定后,?對應(yīng)該壓頭(克服阻力)?下風(fēng)量也一定。由風(fēng)量和采用新型氣流形式下所需換氣次數(shù)則可求得不同發(fā)塵量下的潔凈室凈化體積。為計(jì)算方便,若進(jìn)一步取潔凈室(m.gxshunjiang.com)高2.5m,?就求得潔凈室的允許凈化面積。

據(jù)以上步驟,?可求得不同送風(fēng)量、不同發(fā)塵量下采用新型氣流組織的潔凈室最大允許凈化面積。

三、測試結(jié)果及分析

1、潔凈度測點(diǎn)布置和實(shí)測結(jié)果

我們以前述實(shí)際工程為例進(jìn)行了測試。垂直方向分別為0.5m，1m，1.5m，2.2m四個平面進(jìn)行測試。其中在lm和1.5班高處分別布置63個測點(diǎn),?在0.5m和2.2m高處分別布置45測點(diǎn)。測足時,?每個測點(diǎn)采樣三次,?取平均值為該點(diǎn)濃度值:。測定儀器梁用經(jīng)校驗(yàn)的Y09-4型塵埃粒子計(jì)數(shù)器,?測定數(shù)據(jù)按美國209D的規(guī)定進(jìn)行處理。1.0m和1.5m高度測點(diǎn)布置見圖5，0.5m和2.2m

高度側(cè)點(diǎn)布置見圖6。因篇福關(guān)系,?測定詳細(xì)結(jié)果略,?僅給出M, S,?σ?, T?的統(tǒng)計(jì)值。

2、換氣次數(shù)測定

對送風(fēng)口風(fēng)速采用均布九點(diǎn)法測定,?如圖7所示,?兩個送風(fēng)口風(fēng)速測定值見表2。?則換氣次數(shù)為:

從測試數(shù)據(jù)可以看出,?粒子分布有如下規(guī)律:

、在送風(fēng)擴(kuò)散板下有一明顯的送風(fēng)有流區(qū),?該區(qū)內(nèi)粒子濃度較低,?且從上到下沿射流方向粒子濃度逐步增大。

、靠近邊墻在回風(fēng)口下方,?有一部分“?回流區(qū)”?,?回流區(qū)濃度在1.0m?和1.5m高處較低,?在0.5m高處由于受四角和四壁中部渦流區(qū)的影響反而較高。

(3)、送風(fēng)過濾器搭接中部有一禍流區(qū)存在,?濃度較高.

(4)、四角回風(fēng)口下方有明顯的回風(fēng)口區(qū)存在,?在2.2m高以上回風(fēng)口的影咱較大,?粒子濃度也較高。

(5)、兩側(cè)墻中部的渦流區(qū)濃度較高,?從下到上,?渦流區(qū)逐漸縮小。

(6)、送回風(fēng)對角線上頂部2.2m以上有渦流區(qū)存在,?說明送回風(fēng)氣流沒有從頂部直接“?短路’

(7)、側(cè)試數(shù)據(jù)表明,?即使考慮5倍的動靜比,?也能達(dá)到100000的級精度要求。

(8)、凈化效果評價(jià):?用工作區(qū)濃度CW?和回風(fēng)區(qū)濃度CR之比對該氣流形式作一評價(jià)。

CW取1.0m標(biāo)高的63個點(diǎn)平均值,?由測定結(jié)果知CW?=208粒/升?≥0.5μm,?回風(fēng)口區(qū)濃度?取前面2 .2m標(biāo)高處回風(fēng)口區(qū)濃度1點(diǎn),5點(diǎn),42點(diǎn),45點(diǎn)四點(diǎn)平均值,?代入數(shù)據(jù)知: CR=270粒/升??≥0.5μm。

則CW/CR?=208/ 270=0.77

說明工作區(qū)濃度低于回風(fēng)口區(qū)濃度,?該種氣流組織的凈化效果還是很好的。

四、結(jié)論

1、對于小面積100000級潔凈室,?上送上回氣流組織具有節(jié)約投資、方便施工、且不浪費(fèi)能量的優(yōu)點(diǎn),?值得在工程中推廣。

2、得出了不同發(fā)塵量,?不同送風(fēng)量下用上送上回氣流組織允許的最大凈化面積,?可供設(shè)計(jì)時參考。

3、測試結(jié)果表明,?本工程實(shí)例采用上送上回氣流組織是成功的,?其凈化效果也是良好的。

五、參考文獻(xiàn)從略。