小(xiǎo)面积千级无尘車(chē)间气流组织设计

以自行设计的实验台為(wèi)例, 通过测定上送单侧下回气流组织形式下的粒子浓度, 介绍了适合于小(xiǎo)面积1000 级无尘車(chē)间的这种新(xīn)型气流组织形式。分(fēn)析了新(xīn)型气流组织下换气次数。对这种气流组织形式在小(xiǎo)面积无尘車(chē)间中的应用(yòng)作了可(kě)行性和经济性分(fēn)析。

1 　问题的提出

《洁净厂房设计规范》GBJ 73 —84 规定:1000 级无尘車(chē)间送风方式為(wèi)孔板顶棚送风, 条形布置高效过滤器顶棚送风或者间隔布置带扩散板的高效过滤器顶棚送风。回风方式為(wèi)相对两侧墙下部均匀布置回风口回风, 换气次数不小(xiǎo)于50 次/h 。这种送、回风方式可(kě)造成室内良好的气流流型, 室内大部分(fēn)區(qū)域(包括人的工作區(qū))处于主流區(qū), 要求的洁净度指标可(kě)在较小(xiǎo)的送风量下达到。显然, 它是一种比较理(lǐ)想的气流流型。

然而, 1000 级无尘車(chē)间是乱流(非单向流)无尘車(chē)间中最高的洁净度等级。这种无尘車(chē)间往往面积较小(xiǎo), 且被套在一个大的洁净度较低的房间内。对于这种独立的、分(fēn)散的、小(xiǎo)面积的无尘車(chē)间, 它的气流组织形式应该如何呢(ne)?

该实验台布置如图1 。

　 由于在实际应用(yòng)过程中有(yǒu)些情况会受到房间和无尘車(chē)间空间的限制, 不能(néng)布置两侧回风, 所以采用(yòng)上送风单侧回风的形式。

2 　两种气流组织形式下室内洁净度、容积发尘量与换气次数的

关系

2 .1 　常规气流组织形式

1000 级无尘車(chē)间常规送、回风方式下造成的室内气流分(fēn)布见图2^[2]。室内大部分(fēn)區(qū)域, 尤其是工作區(qū)(距地面1 ～ 1 .5 m 左右的區(qū)域)处于主流區(qū)。因為(wèi)通常

所指的洁净度指标是指工作區(qū)洁净度, 所以, 在此流型下, 洁净度、容积发尘量与换气次数的关系也即主流區(qū)浓度、容许发尘量与换气次数的关系。

此关系式^[1]可(kě)表示為(wèi):

式中: Na ———主流區(qū)含尘浓度, 粒/ L(≥0 .5 μm);

Ns ———高效过滤器出口含尘浓度, 粒/ L(≥0 .5 μm);

G ———无尘車(chē)间单位容积发尘量,粒/(min·m3)(≥0 .5 μm);

n ———送风换气次数, 次/h ;

β ———主流區(qū)发尘量与总发尘量之比;

———涡流區(qū)至主流區(qū)的引带风量与送风量之比。

根据室内气流分(fēn)布, β 取0 .6(两侧回风取值);取1 .3 ;Ns 取1 .5 粒/ L(≥0 .5 μm)。

将以上数据代入式(1), 得Na — G — n 关系如下:

对于1000 级无尘車(chē)间, 取Na = 17 .5 粒/L(≥0 .5 μm), 则式(2)变為(wèi):

2 .2 　新(xīn)型气流组织形式

新(xīn)型气流组织形式下室内流场分(fēn)布见图3^[2]。因為(wèi)室内较大一部分(fēn)區(qū)域(包括一大部分(fēn)工作區(qū))处于涡流區(qū), 所以洁净度、容积发尘量与换气次数的关系也即涡流區(qū)浓度、容积发尘量与换气次数的关系, 该关系式^[1]可(kě)表示如下:

式中:Nb —涡流區(qū)含尘浓度, 粒/L(≥0 .5 μm)。其他(tā)参数的意义同前。

根据室内气流分(fēn)布, β取0 .5(单侧回风取值);取1 .3 ;Νs 取1 .5 粒/L(≥0 .5 μm)。

将以上数据代入式(4), 得Nb — G — n 关系:

取Nb =17 .5 粒/ L (≥0 .5 μm), 则式(5)变為(wèi):

由式(3)和式(6)可(kě)知, 在室内发尘量相同的前提下, 要满足同样的洁净度, 新(xīn)型气流组织所需换气量要比常规气流组织所需换气量大。如果常规气流组织下换气次数為(wèi)n1 , 新(xīn)型气流组织下换气次数為(wèi)n2 ,则n1 与n2 关系為(wèi):

3 新(xīn)型气流组织形式用(yòng)于小(xiǎo)面积1000 级无尘車(chē)间的技术经济分(fēn)析

由以上分(fēn)析可(kě)知, 要满足相同的洁净度, 新(xīn)型气流组织下送风换气量要比常规气流组织下送风换气量大一倍。对于大面积无尘車(chē)间来讲, 采用(yòng)新(xīn)型气流组织运行费用(yòng)大得惊人, 这显然是不可(kě)取的。然而, 对于小(xiǎo)面积无尘車(chē)间, 情况就不同了。小(xiǎo)面积无尘車(chē)间净化空间體(tǐ)积较小(xiǎo), 要求的送风量并不大, 而无尘車(chē)间系统的阻力却比大。这就要求选择高压头风机, 而高压力风机提供的风量也不会太小(xiǎo), 往往是提供的风量遠(yuǎn)大于无尘車(chē)间要求的送风量, 在此情况下, 或者采用(yòng)节流的方法降低风量, 或者在大风量下运行系统。因此, 如果在小(xiǎo)面积无尘車(chē)间中采用(yòng)新(xīn)型气流组织形式,和常规气流组织形式相比, 风机型号并不需要加大,运行耗電(diàn)量也不会增加, 而系统初投资却可(kě)大大减少。显然, 这是一种最為(wèi)适宜的选择。我们以上述实验台為(wèi)例对此问题作一分(fēn)析。无尘車(chē)间體(tǐ)积為(wèi)2.3 m ×1.7m ×2.2 m =8.6m³ , 若按1000 级无尘車(chē)间最小(xiǎo)换气次数50 次/h 计算, 所需送风量為(wèi)430 m³/h , 而空气循环系统阻力至少在150 ～ 200 Pa左右。风机的选择应同时满足送风量和克服系统阻力的要求, 即风机的压力為(wèi)150 ～ 200 Pa , 此压力对应的送风量為(wèi)1200 ～ 2 000m³/h , 大大超过要求的送风量, 这就说明用(yòng)单侧回风不用(yòng)增加系统初投资, 反而可(kě)以节省系统初投资。在此情况下, 选择新(xīn)型气流组织显然是经济、实用(yòng)并能(néng)满足洁净度要求的。

4 　实测结果分(fēn)析

為(wèi)了证明以上分(fēn)析的正确性, 对图1 所示的无尘車(chē)间洁净度进行了实测。测试是在模拟动态工况下进行的。测试仪器采用(yòng)Y09 9 型激光粒子计数器。在无尘車(chē)间地面以上1.2 m左右的高度布置6 个测点, 测点布置见图4 , 每个测点测3 次, 取其平均值作為(wèi)最终结果, 洁净度测定结果见表1 , 测试时换气次数n ₂= 83 次/h 。按规范规定, 对于1000 级无尘車(chē)间来说, ≥0.5 μm的粒子浓度应≤35 个/L^[3]。由测定结果可(kě)知, 无尘車(chē)间洁净度完全满足1000 级的要求, 证明新(xīn)型气流组织形式是适用(yòng)的。

5 　结论

(1)对于10 m³以下的小(xiǎo)面积1000 级无尘車(chē)间, 送风方式采用(yòng)带扩散板的高效过滤器顶棚送风, 回风方式可(kě)采用(yòng)单侧墙下部均匀布置回风口。与常规气流组织形式相比, 这种气流组织可(kě)大大节省系统初投资, 而系统的运行费用(yòng)不会增加, 是一种较為(wèi)理(lǐ)想气流组织形式。

(2)要满足相同的洁净度等级, 新(xīn)型气流组织下送风换气量要比常规气流组织下送风换气量大一倍。因此, 对于大面积1000 级无尘車(chē)间, 这种气流组织形式是不可(kě)取的。

参　考　文(wén)　献

[1] 许钟麟.空气洁净技术原理(lǐ).上海:同济大學(xué)出版社, 1998 :409410

[2] 许钟麟.无尘車(chē)间设计.北京:地震出版社, 1994 :252

[3] 國(guó)家标准《洁净厂房设计规范》修订编写组.洁净厂房设计规范GB 5073 98