上送上回气流组织在十万级无尘車(chē)间中的使用(yòng)

一、问题的提出

《洁净厂房设计规范》GBJ73-84^[1]规定: 十万级无尘車(chē)间气流组织形式為(wèi)上送下回或者侧上送侧下回。传统的洁净室设计也很(hěn)少采用(yòng)上送上回形式。困為(wèi)从排除污染物(wù)的角度看, 上回形式有(yǒu)明显的缺陷。它不利于工作區(qū)( 距地面1m左右) 污染物(wù)浓度的降低, 因為(wèi)污染物(wù)不会被气流携带至工作區(qū)下部的“回风區(qū)”,而会有(yǒu)类似向上的“回流”现象出现。而且, 上回的气流携带污染物(wù), 在送风气流的引带下,

有(yǒu)重新(xīn)污染工作區(qū)的可(kě)能(néng)二上回的气流在风速较大时, 甚至有(yǒu)扬起地面落尘的可(kě)能(néng).而在风速较小(xiǎo)时.送回风气流可(kě)浇出现” 短路” 现象。由于以上原因, 上送上回气流组织在规范中是不被推荐的: 但在工程实践中, 上送上回气流有(yǒu)布置方便, 节约投资, 施工简单, 并且在一定适用(yòng)范围内不浪费能(néng)量的优点。基于这一想法, 我们在工程中进行了尝成。测试表明, 达到预期效果, 完全满足10 0000级的精度要求。

下面结合工程实例进行具體(tǐ)分(fēn)析。

某制药厂烘干車(chē)间要求加净化空调系统, 净化级别為(wèi)100000级, 净化面积约4Om²，我们考虑一下洁净室的布置方式。

按照规范，应采用(yòng)顶送侧下回气流组织形式, 满足此气流形式的洁净室布置方式见图1。

回风经垂直回风管回到顶棚, 在风机作用(yòng)下,空气经亚高效过滤器送风回送入室内。这种形式布置繁琐, 需专没回风通道, 占用(yòng)有(yǒu)效使用(yòng)面积，又(yòu)增加造价, 使施工夏杂。為(wèi)解决上述间题, 我们尝试了另一种布置方式, 见图2。

采用(yòng)上述布置方式, 初效过滤器回风口可(kě)直接安在吊顶上, 省去了回风管道这样既不占用(yòng)有(yǒu)效使用(yòng)面积, 又(yòu)能(néng)降低工程造价。而且系统布置也比较简洁、方便。下面对新(xīn)型气流组织下各参数关系、净化效果，适用(yòng)范围及其经济性作一分(fēn)析

二、新(xīn)型气流组织和传统气流组织下室内洁净度、容许发尘量与换气次数的关系

1、常规气流组织的情况

对传统的顶送侧下回气流组织形式: 其流场可(kě)见图3。由于工作區(qū)部分(fēn)处于主流區(qū). 另一部分(fēn)处于涡派區(qū), 因此宜按室平均浓度计算。此关系式可(kě)表示如下: ^[2]

         (1)

式中  N―室平均含尘浓度，粒/升·≥0.5μm；

n1―传统气流下换气次数，次/时；

β―主流區(qū)发尘量占总发尘量之比；

―涡流區(qū)至主流區(qū)的引带风量与送风量之比；

V_b―涡流區(qū)體(tǐ)积，米³；

G―洁净室单位容积发尘量，粒/分(fēn)·米³；

N_S―高（亚高）效过滤器出口含尘浓度粒/升·≥0.5μm；

V―洁净室容积，米³

根据室内气流分(fēn)布^[2], β取0.5 。又(yòu)因每只过滤器负担面积大于7m² , 则取1.5。亚高效过滤器出口于农度取8.5粒/升·≥0.5μm。洁净室答(dá)积约1OOm ³ , 由两只带扩散板过滤器负担, 可(kě)求得

Vb/V=0.498≈0.5。

对100000 级洁净室,N取1750粒/ 升·≥0.5μm，将以上数据代入式（1）得：

n1=G/27219.8        (2)

2、新(xīn)型气流组织的情况

上送上回室内流场可(kě)见图4。鉴于该气流形式造成室内渴流區(qū)较多(duō), 宜采用(yòng)渴流區(qū)浓度计算公式。其关系式如下仁^[2]:

   (3)

式中：N_b ―涡流區(qū)含尘浓度，对100000级洁净室，N_b取1750粒/升·≥0.5μm；

n₂ ― 新(xīn)型气流组织下换气次数，次/时

其它参数取值同前。代入数据计算得：

        (4)

3、新(xīn)型气流组织用(yòng)于小(xiǎo)面积洁净室的技术经济分(fēn)析

比较（2）、（4）可(kě)知，在相同发尘量，采用(yòng)上送上回气流组织的换气次数上采用(yòng)上送下回气流组织换气次数的1.25倍，则前者风机耗功率是后者的1.25²=1.56倍。可(kě)见，对于大面积洁净室，采用(yòng)上送上回气流组织是不经济的。但对于小(xiǎo)面积洁净室，由于其體(tǐ)积较小(xiǎo)，要求的送风量并不大，而洁净室空气循环系统的阻力却比较大，為(wèi)满足克服阻力的要求，需选用(yòng)高压头风机，但高压头风机所能(néng)提供的风量往往较大（遠(yuǎn)大于要求风量）。此时采用(yòng)上送上回气流组织是比较适宜的。因為(wèi)和上送下回气流组织相比较，尽管要求送风量变大，但风机提供的风量可(kě)满足加大送风量的要求，所以风机型号和耗功率保持不变，而系统初投资却大大减少。下面对本工程实例作一分(fēn)析。

洁净室體(tǐ)积為(wèi)96.9m³。若采用(yòng)上送下回气流组织形式, 假设发尘童為(wèi)322058粒/ 米3 ·分(fēn), 对应规范下换气次数為(wèi)15次/时, 则要求送风量為(wèi)15 x 96.9=1453.5m³/h。若采用(yòng)上送上回气流组织形式, 则要求送风量為(wèi)1.25 x1453.5=1816.88m³/h。该系统(终)限力大约為(wèi)30 0Pa, 这就要求所选择的风机既能(néng)克服系统阻力, 又(yòu)能(néng)满足风量要求。据此选择YDF-1型低噪生离心风机(南京晨光机器厂) ^[3]。查其H―Q曲線(xiàn)知, 压头為(wèi)3OOPa 时, 提供风量為(wèi)26 0m³/h, 由此可(kě)知, 无论是上送上宜气流组织, 还是上送下回气流组织, 所选风机型号是相同的、系统耗功率也是相同的。但若采用(yòng)上送上回气流组织, 系统初投资可(kě)大大减小(xiǎo)。这说明新(xīn)型气流组织是经济实用(yòng)的。

4、采用(yòng)新(xīn)型气流组织所适宜的净化面积

根据上述分(fēn)析可(kě)知, 对于小(xiǎo)面积洁净室, 采用(yòng)新(xīn)型气流组织是比较适宜的。_那么，适合于新(xīn)型气流组织的洁净室面积上限值(最大允许净化面积) 到底是多(duō)少呢(ne)? 它与那些因素有(yǒu)关? 我们对此作一分(fēn)析。

显然, 面积上限值与室内发尘量、系统送风量有(yǒu)关。当送风量一定时, 室内发尘量越大, 要求的换气次数越大, 则允许的洁净室面积越小(xiǎo); 而当室内发尘量一定时, 要求的换气次数也一定, 送风量越大,则允许的洁净室面积越大。

按照洁净空调系统的大小(xiǎo)及其部件的结构和数量的不同, 中小(xiǎo)型净化系统阻力一般在250～750Pa之间。当系统阻力确定后, 对应该压头(克服阻力) 下风量也一定。由风量和采用(yòng)新(xīn)型气流形式下所需换气次数则可(kě)求得不同发尘量下的洁净室净化體(tǐ)积。為(wèi)计算方便, 若进一步取洁净室高2.5m, 就求得洁净室的允许净化面积。

据以上步骤, 可(kě)求得不同送风量、不同发尘量下采用(yòng)新(xīn)型气流组织的洁净室最大允许净化面积。

三、测试结果及分(fēn)析

1、洁净度测点布置和实测结果

我们以前述实际工程為(wèi)例进行了测试。垂直方向分(fēn)别為(wèi)0.5m，1m，1.5m，2.2m四个平面进行测试。其中在lm和1.5班高处分(fēn)别布置63 个测点, 在0.5m和2.2m高处分(fēn)别布置45测点。测足时, 每个测点采样三次, 取平均值為(wèi)该点浓度值:。测定仪器梁用(yòng)经校验的Y09-4型尘埃粒子计数器, 测定数据按美國(guó)209D的规定进行处理(lǐ)。1.0m和1.5m高度测点布置见图5，0.5m和2.2m

高度侧点布置见图6。因篇福关系, 测定详细结果略, 仅给出M, S, σ , T 的统计值。

2、换气次数测定

对送风口风速采用(yòng)均布九点法测定, 如图7所示, 两个送风口风速测定值见表2。 则换气次数為(wèi):

从测试数据可(kě)以看出, 粒子分(fēn)布有(yǒu)如下规律:

、在送风扩散板下有(yǒu)一明显的送风有(yǒu)流區(qū), 该區(qū)内粒子浓度较低, 且从上到下沿射流方向粒子浓度逐步增大。

、靠近边墙在回风口下方, 有(yǒu)一部分(fēn)“ 回流區(qū)” , 回流區(qū)浓度在1.0m 和1.5m高处较低, 在0.5m高处由于受四角和四壁中部涡流區(qū)的影响反而较高。

(3)、送风过滤器搭接中部有(yǒu)一祸流區(qū)存在, 浓度较高.

(4)、四角回风口下方有(yǒu)明显的回风口區(qū)存在, 在2.2m高以上回风口的影咱较大, 粒子浓度也较高。

(5)、两侧墙中部的涡流區(qū)浓度较高, 从下到上, 涡流區(qū)逐渐缩小(xiǎo)。

(6)、送回风对角線(xiàn)上顶部2.2m以上有(yǒu)涡流區(qū)存在, 说明送回风气流没有(yǒu)从顶部直接“ 短路’

(7)、侧试数据表明, 即使考虑5倍的动静比, 也能(néng)达到100000的级精度要求。

(8)、净化效果评价: 用(yòng)工作區(qū)浓度C_W 和回风區(qū)浓度C_R之比对该气流形式作一评价。

C_W取1.0m标高的63个点平均值, 由测定结果知C_W =208粒/升·≥0.5μm, 回风口區(qū)浓度 取前面2 .2m标高处回风口區(qū)浓度1点,5点,42点,45点四点平均值, 代入数据知: C_R=270粒/升· ≥0.5μm。

则C_W/C_R =208/ 270=0.77

说明工作區(qū)浓度低于回风口區(qū)浓度, 该种气流组织的净化效果还是很(hěn)好的。

四、结论

1、对于小(xiǎo)面积100000级洁净室, 上送上回气流组织具有(yǒu)节约投资、方便施工、且不浪费能(néng)量的优点, 值得在工程中推广。

2、得出了不同发尘量, 不同送风量下用(yòng)上送上回气流组织允许的最大净化面积, 可(kě)供设计时参考。

3、测试结果表明, 本工程实例采用(yòng)上送上回气流组织是成功的, 其净化效果也是良好的。

五、参考文(wén)献从略。