洁净技术讲稿8-9.pptx

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1、空空 气气 洁洁 净净 技技 术术8 洁净室原理洁净室原理主主要要介介绍绍不不同同类类型型洁洁净净室室的的特特点点，创创造造洁洁净净环环境境的的原原理，以及保证洁净室达到一定洁净级别的其它措施。理，以及保证洁净室达到一定洁净级别的其它措施。8.1 控制污染的途径控制污染的途径洁洁净净室室分分工工业业洁洁净净生生物物洁洁净净室室，工工业业用用的的以以控控制制非非生生物物微微粒粒污污染染为为主主的的是是以以工工业业洁洁净净室室，典典型型如如集集成成电电路路、胶胶片片、录录音音带带、录录象象带带生生产产、精精密密加加工工等等生生产产车车间间，制制药药工工业业（含含化化妆妆品品工工业业）、食食品品工工

2、业业，虽虽是是工工业业用用途途，但但以以控控制制生生物物微微粒粒为为主主，属属生生物物洁洁净净室室，另另外外手手术术室室，无无菌菌病病房房，都都是是生生物物洁洁净净室室。应应该该指指出出，所所谓谓生生物物洁洁净净室室控控制制的的是是生生物物微微粒粒与与工工业业洁洁净净室室控控制制的的微微粒粒，对对过过滤滤器器而而言言都都是是微微粒粒，除除去去（过过滤滤）效效率率的的高高低低主主要要取取决决于于粒粒径径，所所以以控控制制微微粒粒污污染染的的途途径径是是一一样样的的：过过滤滤、相相应应类类型型的的气气流流组组织织。对对于于生生物物洁洁净净室室而而言言还还辅辅助助有有其其它它灭灭菌菌措措施施，如如定

3、定期期药药物物薰薰蒸蒸（甲甲醛醛），药剂清洗，紫外灯照射等。药剂清洗，紫外灯照射等。控控制制微微粒粒污污染染的的途途径径分分几几个个方方面面（保保证证洁洁净净度度的的措措施）。施）。1）防防止止、阻阻止止室室外外微微粒粒进进入入室室内内（若若室室内内有有辐辐射射的的有有害害物物，防防止止扩扩散散到到室室外外）。建建筑筑结结构构方方面面门门窗窗的的严严密密性性，布布局局合合理理，对对净净化化系系统统而而言言靠靠气气流流组组织织，新新风风量维持室内正压（负压）。量维持室内正压（负压）。设缓冲室或气闸室。设缓冲室或气闸室。2）控控制制污污染染源源，减减少少微微粒粒发发生生量量。建建筑筑方方面面：不不

4、产产尘尘、不不易易积积尘尘、易易清清扫扫、无无棱棱角角、油油漆漆或或特特殊殊涂涂料料、灯灯具具、吊吊顶顶做做法法，规规定定：本本专专业业人人员员，物物品品进进入入，空空气气吹吹淋淋减少发生量。减少发生量。3）迅速有效排除室内已经发生的污染。工艺、人员发迅速有效排除室内已经发生的污染。工艺、人员发尘，阻止其扩散，快速排走或稀释到允许浓度；足够尘，阻止其扩散，快速排走或稀释到允许浓度；足够大风量的洁净空气，合理的气流组织，为最主要的部大风量的洁净空气，合理的气流组织，为最主要的部分。兼顾经济性。分。兼顾经济性。8.2 乱流洁净室原理乱流洁净室原理8.2.1乱流洁净室原理乱流洁净室原理洁洁净净室室按

5、按气气流流组组织织来来分分，最最初初分分二二种种：一一种种称称层层流流即即后后来来称称为为单单向向流流或或平平行行流流洁洁净净室室；另另一一种种与与之之相相对对应应气气流流流流向向不不平平行行，方方向向不不单单一一，故故称称之之为为乱乱流流洁洁净净室室，按按流流态态与与层层流流相相对对应应为为紊紊流流，而而日日文文中中乱乱流流就就是是紊紊流流的的意意思思。实实际际上上，从从流流体体力力学学角角度度用用雷雷诺诺数数Re的的大大小小来来区区分分层层流流紊紊流流，层层流流洁洁净净室室和和紊紊流流洁洁净净室室的的流流态态均均属属紊紊流流。所所以以，为为区区别别层层流流的的含含意意用用单单向向流流，乱乱

6、流流也也称非单向流。现在已有第三种，称辐射流，与前二者有区别。称非单向流。现在已有第三种，称辐射流，与前二者有区别。乱流洁净室的送回风形式：乱流洁净室的送回风形式：1）离离效效过过滤滤器器顶顶送送、侧侧下下回回。（视视顶顶棚棚大大小小1个个或或数数个个，带带扩扩散板或无扩散板）图散板或无扩散板）图8-4（a）2）密密集集流流线线型型散散流流器器顶顶送送、侧侧下下回回。图图8-4（b）该该种种散散流流器器专专用于净化空调，风量大，下送型。用于净化空调，风量大，下送型。3）洁净室气经高效过滤后由局部孔板顶送。图）洁净室气经高效过滤后由局部孔板顶送。图8-4（c）4）侧送同侧下回。图侧送同侧下回。图

7、8-4(d)常常见见的的乱乱流流形形式式有有a.带带扩扩散散板板散散流流器器顶顶送送和和b密密集集流流线线型型散散流流器器顶顶送送。从从图图8-4可可看看出出洁洁净净空空气气从从高高效效过过滤滤器器风风口口或或局局部部孔孔板板送送出出后后，流流动动截截面面突突然然扩扩大大，属属不不均均匀匀流流动动，在在一一些些部部位位形形成成涡涡流流，由由于于送送出出气气流流要要卷卷积积周周围围空空气气，洁洁净净气气流流能能完完全全笼笼罩罩的的面面积积很很少少，或或者者说说到到工工作作区区时时气气流流的的洁洁净净度度已已不不如如气气流流出出口口时时高高，如如d图图侧侧送送同同侧侧下下回回的的方方式式对对于于普

8、普通通空空调调是是一一种种理理想想的的气气流流组组织织，工工作作区区处处于于回回流流区区送送风风，温温度度与与室室温温之之间间的的温温差差已已充充分分衰衰减减，不不会会对对工工作作区区形形成成干干扰扰。但但对对于于净净化化空空调调而而言言，该该气气流流组组织织则则应应是是较较差差的的一一种种方方式式，到到达达工工作作区区时时，送送风风射射流流已已经经历历了了很很长长的的射射程程，充充分分卷卷绕绕了了周周围围的的空空气气，稀稀释释了了微微粒粒的的浓浓度度，送送到到工工作作区区的的已已不不是是最最洁洁净净的的空空气气，但但它它也也符符合合乱乱流流洁洁净净室室的的原原理理，实质就是稀释作用，换气量越

9、大越好。实质就是稀释作用，换气量越大越好。8.2.2 乱流洁净室的风口乱流洁净室的风口（1）送风口（无扩散板）送风口（无扩散板）由由于于乱乱流流洁洁净净室室是是通通过过稀稀释释作作用用使使整整个个室室内内的的含含尘尘浓浓度度降降低低，达达到到期期允允许许值值，因因此此，希希望望其其送送风风口口的的扩扩散散性性能能要要强强，而而高高效效过过滤滤器器本本身身作作为为送送风风口口其其扩扩散散角角较较小小，只只有有十十几几度度，扩扩散散作作用用范范围围有有限限，因因而而当当风风口口密密度度较较小小或或间间距距较较大大时时，采采取取加加扩扩散散板板送送风风的的方方式式，提提高高其其扩扩散散性性能能，使使

10、每每个个风风口口能能负负责责更更大大的的区区域域，图图8-8为为无无扩扩散散板板时时高高效效过过滤滤器器风风口口的的送送风风扩扩散散角角示示意意图图，较较小小，当当风风口口密密度度大大时时可可以以，当当风风口口较较少少时时如如图图8-7，大大部部分分区区域域的的空空气气得得不不到到较较好好的的稀稀释释，图图8-9为为无无扩扩散散板板高高效效过过滤滤器器风风口口的的速速度度场场，高高效效风风口口尺尺寸寸为为484484mm，四四条条点点划划线线为为实实测测速速度度相相同同点点的的连连线线（等等速速线线），从从图图中中可可看看出出，在在距距地地面面1m处处，气气流流速速度为度为0.5m/s的作用范

11、围仅的作用范围仅0.50.6m。（1）送风口（有扩散板）送风口（有扩散板）图图8-10为为带带扩扩散散板板高高效效过过滤滤器器风风口口速速度度场场，图图中中速速度度场场表表示示有有误误，速速度度场场对对称称轴轴选选错错了了，但但可可看看出出，气气流流作作用用范范围围大大多多了了，0.3m/s速速度度的的作作用用范范围围可可达达近近2m，但但速速度度衰衰减减比比无无扩扩散散板板大大，图图8-9距距地地1m时时，中中心心部部位位速速度度达达0.75m/s，而而带带扩扩散散板板中中心心约约0.5m/s，这这种种扩扩散散板板由由于于四四周周也也是是孔孔板板形形式式因因而而速速度度很很小小，两两风风口口

12、中中间间的的上上部部空空间间的的稀稀释释作作用用仍仍很很弱弱，仍仍可可能能留留有有死死角角，对对其其进进行行改改进进，图图8-11正正下下方方是是孔孔板板，四四面面侧侧边边为为条条缝缝形形，并并使使四四周周的的条条缝缝的的出出风风速速度度高高于于孔孔板板的的出出风风速速度度，使使得得洁洁净净空空气气能能送送到到洁洁净净室室的的各各个个角角落落，稀稀释释效效果果更更好。好。（2）回风口）回风口对对于于乱乱流流洁洁净净室室，由由于于是是顶顶送送，应应该该使使气气流流方方向向与与微微粒粒的的沉沉降降方方向向相相一一致致，所所以以一一般般均均采采用用下下部部回回风风，即即侧侧墙墙下下部部设设回回风风口

13、口，例例如如省省中中医医院院洁洁净净手手术术室室在在苏苏州州人人民民医医院院洁洁净净手手术术室室四四个个墙墙角角设设回回风风口口（换换气气次次数数大大，回回风风口口又又有有速速度度限限制制）。在在普普通通空空调调中中看看到到大大量量的的上上送送上上回回方方式式送送回回风风口口甚甚至至在在同同一一水水平平面面，就就气气流流组组织织而而言言，这这不不是是最最佳佳方方案案，但但有有时时受受到到种种种种限限制制如如装装修修（侧侧墙墙不不允允许许，风风道道不不允允许许穿穿过过等等），只只能能采采用用此此种种方方式式。而而洁洁净净室室是是首首先先考考虑虑保保证证洁洁净净度度的的，外外部部美美观观并并不不重

14、重要要，所所以以即即使使造造价价大大也也要要做做成成上上送送下下回回的的方方式式，而而不不会会设设计计成成上上送送上上回回式式，这这是是因因为为送送风风气气流流尽尽管管也也承承担担消消除除内内负负荷荷的的任任务务，但但主主要要是是稀稀释释室室内内的的含含尘尘浓浓度度的的，使使达达到到洁洁净净级级别别，一一般般而而言言，在在室室内内为为动动态态运运行行情情况况，到到达达下下部部的的气气流流的的含含尘尘浓浓度度要要高高于于上上部部，那那么么由由于于是是上上部部回回风风，气气流流不不要要返返回回到到顶顶棚棚，尽尽管管回回风风口口肯肯定定会会设设在在周周边边，但但回回风风气气流流在在上上升升排排出出过

15、过程程中中仍仍然然有有可可能能污污染染所所经经过过的的工工作作区区，这这是是不不允允许许的的，有有一一种种上上回回方方式式是是可可行行的的，洁洁净净室室下下回回到到洁洁净净室室走走廊廊，再再由由走走廊廊上上部部回回风风排排走走，可可避避免免在在下下部部设设回风管道。回风管道。（3）乱流洁净室的效果）乱流洁净室的效果测测试试研研究究表表明明，乱乱流流洁洁净净室室能能达达到到的的最最高高洁洁净净度度为为1000级级，室室内内 0.5m微微粒粒不不超超过过 35粒粒/升升。由由于于其其作作用用原原理理的的局局部部性性，再再高高级级别别实实现现不不了了。在在实实际际工工程程中中需需要要时时可可由由其其

16、它它方方式式，乱乱流流中中设设置置局局部部单单向向流流（层层流罩）。流罩）。8.3 单向流洁净室原理单向流洁净室原理8.3.1 单向流洁净室的分类单向流洁净室的分类 也也称称平平行行流流洁洁净净室室，原原称称层层流流洁洁净净室室。分分为为两两种种：垂垂直直、水水平平单向流洁净室。单向流洁净室。（1）垂直单向流洁净室）垂直单向流洁净室顶顶棚棚满满布布高高效效过过滤滤器器送送风风，有有四四种种形形式式图图8-12，图图8-13，地地板板全全部部为为格格棚棚回回风风口口，送送风风气气流流从从顶顶部部静静压压箱箱经经过过高高效效过过滤滤器器后后像像活活塞塞一一样样推推向向地地面面，被被风风机机吸吸入入

17、地地板板下下回回风风负负压压的的静静压压层层。房房间间的的任任何何位位置置都都可可获获得得高高洁洁净净度度的的气气流流，因因而而工工艺艺设设备备可可以以任意布置。造价高、维护费用高、更换、检漏困难；任意布置。造价高、维护费用高、更换、检漏困难；顶顶棚棚上上部部侧侧面面布布置置高高效效过过滤滤器器，顶顶棚棚阻阻尼尼层层送送风风，全全地地板板格格栅栅回回风风，图图8-14，空空气气进进入入静静压压层层之之前前先先通通过过侧侧面面布布置置的的高高效效过过滤滤器器，然然后后经经顶顶部部的的开开孔孔率率很很大大的的孔孔板板送送到到室室内内。为为了了使使孔孔板板出出风风口口均均匀匀，在在孔孔板板上上设设置

18、置一一用用尼尼龙龙纱纱网网和和轻轻型型框框架架阻阻尼尼层层，这样空气送入室内也能形成活塞式的单向流，较第一种造价低。这样空气送入室内也能形成活塞式的单向流，较第一种造价低。顶顶棚棚和和侧侧面面双双布布高高效效过过滤滤器器送送风风，全全地地板板格格栅栅回回风风（图图8-15），相相当当于于在在第第一一种种方方式式基基础础上上又又加加了了一一级级高高效效过过滤滤，其其目目的的除除了了可可获获得得更更高高的的洁洁净净度度外外，还还要要减减少少顶顶棚棚高高效效过过滤滤器器的的更更换换和和检检漏漏，实实际际上上顶顶棚棚上上的的高高效效过过滤滤器器已已不不容容尘尘了了，只只更更换换侧侧面面的的高高效效过过

19、滤滤器器就就行行了，维护费用较第一种小些。了，维护费用较第一种小些。全全顶顶棚棚送送风风，两两侧侧下下回回风风（图图8-17），较较前前三三种种形形式式，相相对对简简易易了了些些，省省去去了了回回风风地地板板格格栅栅和和静静压压层层及及龙龙骨骨支支架架等等费费用用，因因此此有有人人称称其其为为准准层层流流（单单向向流流）洁洁净净室室，实实践践表表明明，这这种种洁洁净净室室在在室室宽宽小小于于6米米时时可可以以达达到到100级。级。（2）水平单向流洁净室）水平单向流洁净室有两种形式：有两种形式：送送风风侧侧墙墙满满布布高高效效过过滤滤器器水水平平送送风风，对对面面全全墙墙面面回回风风（图图8-1

20、8），送送风风气气流流像像活活塞塞水水平平推推进进，回回风风墙墙一一般般满满布布中中效效过过滤滤器器或或亚亚高高效效过过滤滤器器。这这种种气气流流组组织织方方式式较较垂垂直直平平行行流流无无论论从从一一次次投投资资还还是是运运行行维维护护费费用用都都节节省省，但但动动态态情情况况沿沿送送风风气气流流方方向向会会形形成成不不同同的的洁洁净净度度，紧紧靠靠送送风风墙墙的的区区域域洁洁净净度度最最高高，邻邻近近回回风风墙则微粒浓度最高，因此布置工艺时应按主次排序。墙则微粒浓度最高，因此布置工艺时应按主次排序。“隧道式隧道式”单向流送风单向流送风（图图8-19）所所谓谓隧隧道道式式（单单向向流流）是是

21、取取一一端端向向很很远远延延伸伸、没没有有尽尽头头的的意意思思，具具体体是是指指有有高高效效过过滤滤器器送送风风墙墙但但对对面面没没有有回回风风墙墙，空空气气一一直直向向前前送送，没没有有回回路路（回回风风），因因而而高高效效过过滤滤器器过过滤滤的的是是周周围围环环境境的的空空气气。很很显显然然，隧隧道道式式单单向向流流洁洁净净室室应应设设在在洁洁净净环环境境之之内内，只只不不过过它它创创造造的的环环境境洁洁净净度度再再高高一一些些。实实际际上上，上上述述各各种种单单向向流流洁洁净净室室都都处处在在较较洁洁净净的的大大空空间间之之中中或或处处在在洁洁净净房房间间的的包包围围之之中。中。（3）局

22、部单向流（层流）罩）局部单向流（层流）罩 前前述述垂垂直直、水水平平单单向向流流洁洁净净室室是是在在整整个个房房间间内内实实现现单单向向流流，在在实实际际应应用用中中还还有有许许多多工工艺艺要要求求在在大大洁洁净净室室中中的的局局部部要要求求更更高高的的洁洁净净度度，如如在在十十万万级级洁洁净净室室中中有有一一条条百百级级的的作作业业线线，由由层层流流罩罩实实现现，罩罩下下部部刚刚性性，人人员员活活动动区区可可以以柔柔性性，用用透透明明薄薄膜膜与与周周围围隔隔开开，原原理理与与单向流洁净室是一样的。单向流洁净室是一样的。8.3.2 单向流洁净室原理单向流洁净室原理 在在单单向向流流洁洁净净室室

23、内内，由由于于送送风风面面（顶顶棚棚或或墙墙面面）满满布布高高效效过过滤滤器器，所所以以气气流流是是充充满满全全室室断断面面的的，气气流流沿沿断断面面没没有有变变化化，断断面面流流速速均均匀匀，流流线线方方向向一一致致并并平平行行，没没有有乱乱流流室室的的那那种种涡涡流流产产生生，是是为为单单向向流流的的特特征征。由由于于送送风风气气流流像像活活塞塞一一样样向向前前平平推推，所所以以它它的的净净化化原原理理不不是是靠靠稀稀释释作作用用，而而是是靠靠活活塞塞一一样样的的平平推推将将室室内内含含尘尘浓浓度度高高的的空空气气沿沿整整个个断断面面推推出出室室外外，因因而而可可以以达达到到较较高高的的洁

24、洁净净度度。图图8-22形形象象地地图图示示单单向向洁洁净净室室的的原原理理，由由于于要要实实现现断断面面流流速速均均匀匀的的向向前前平平推推作作用用，气气流流量量相相当当大大，垂垂直直单单向向流流换换气气次次数数250500次次/h，水水平平单单向向流流200300次次/h，而而乱乱流流洁洁净净室室相相对对小得多，小得多，1560次次/h，洁净空调运行费用高也体现在这里。洁净空调运行费用高也体现在这里。现现在在单单向向流流的的概概念念有有所所松松动动，指指在在有有限限的的区区域域内内的的全全部部空空气气沿沿平平行行流流线线以以等等速速流流动动，就就是是说说不不一一定定在在整整个个房房间间都都

25、保保证证具具备备单单向向流流的的特特征征，而而在在一一部部分分区区域域如如工工作作区区空空间间保保证证单单向向流流也也算算作作单单向向流流洁洁净净室室，所所以以送送风风顶顶棚棚或或墙墙面面的的高高效效过过滤滤器器未未完完全全布布满满，即即满满布布比比不不足足80%，以以及及密密集集布布置置的的流流线线性性散散流流器器顶顶送送以以及及全全孔板顶送，只要风量足够大，都可实现单向流。孔板顶送，只要风量足够大，都可实现单向流。8.4 单向流洁净室的三顶特性指标单向流洁净室的三顶特性指标 前前面面提提到到单单向向流流洁洁净净室室的的特特征征：流流动动断断面面不不变变，流流速速均均匀匀、平平行行，没没涡涡

26、流流，要要保保证证活活塞塞作作用用，需需大大风风量量，所所以以描描述述单单向向流流洁洁净净室室效效果果，可可用用流流线线平平行行度度、乱乱流流度度和和下下限限风风速速三三个个指指标标。8.4.1 流线平行度流线平行度 该指标考核洁净室内尘源散发的尘粒有无可能垂直气流方向该指标考核洁净室内尘源散发的尘粒有无可能垂直气流方向作横向传播，或传播范围是否在允许范围之内。如图作横向传播，或传播范围是否在允许范围之内。如图8-20、图、图8-21，实际平行流线有横向的分速度，只是大小不同，以垂直平实际平行流线有横向的分速度，只是大小不同，以垂直平行流洁净室为例，工作区范围为距地行流洁净室为例，工作区范围为

27、距地75180cm，尘源为人员，尘源为人员，活动范围（工位）活动范围（工位）1米，要求避免尘粒作横向传播的概念：本人米，要求避免尘粒作横向传播的概念：本人所发尘料被送风带走，不会传到左右工位，图所发尘料被送风带走，不会传到左右工位，图8-25人站立操作，人站立操作，从高度从高度180cm处发出的尘粒，允许横传的最大距离为处发出的尘粒，允许横传的最大距离为50cm，与与水平高的夹角为水平高的夹角为 ，此为最低限度值，为第一个要，此为最低限度值，为第一个要求。另外流线间倾斜程度不能太大，每求。另外流线间倾斜程度不能太大，每cm距离流线的夹角的增距离流线的夹角的增大不超过大不超过0.5，以免产生涡流

28、，以免产生涡流。8.4.2 乱流度乱流度 考考核核洁洁净净室室由由于于速速度度场场不不均均匀匀导导致致速速度度的的脉脉动动性性增增强强而而引引起起质质点点不不能能按按原原流流线线运运动动，参参混混到到其其它它位位置置，导导致致污污染染。图图8-30为为空空调调房房间间速速度度场场脉脉动动实实测测结结果果，实际脉动是三维的。乱流度表达式实际脉动是三维的。乱流度表达式单向流洁净室要求单向流洁净室要求u0.2 8.4.3 下限风速下限风速（1）单向流洁净室气流速度的作用单向流洁净室气流速度的作用 前前面面提提到到单单向向流流洁洁净净室室的的换换气气次次数数很很大大，一一般般为为150次次/h以以上上

29、，这这个个风风量量由由洁洁净净室室送送风风的的垂垂直直（水水平平）截截面面的的平平均均风风速速为为准准来来计计算算的的，而而乱乱流流洁洁净净室室的的换换气气次次数数则则由由稀稀释释污污染染物物到到允允许许浓浓度度计计算算的的。对对于于单单向向流流洁洁净净室室Q=3600vF，应应有有vvmin，vmin是是在在运运行行中中必必须须要要保保证证的的最最小小风风速速，称称为为下下限限风风速速，现现讨讨论论下下限限速速确定的因素，也就是在单向流洁净室维持一定流速的作用。确定的因素，也就是在单向流洁净室维持一定流速的作用。1)当当污污染染气气流流多多方方向向散散布布时时，送送风风气气流流要要能能有有效

30、效控控制制污污染染的的范范围，包括纵向的高度和横向距离（围，包括纵向的高度和横向距离（0.5m）。）。2)当当污污染染气气流流与与送送风风气气流流方方向向相相同同，送送风风气气流流要要有有效效地地控控制制其其在下游扩散的范围。在下游扩散的范围。3)当当污污染染气气流流与与送送风风气气流流方方向向逆逆向向时时，送送风风气气流流能能控控制制其其上上升升或前进的距离。或前进的距离。4)在洁净室被污染的情况下，在短时间内使室内空气自净。在洁净室被污染的情况下，在短时间内使室内空气自净。四四项项均均能能求求出出一一个个风风速速，四四个个风风速速中中最最大大者者（同同时时满满足足）即即为为下限风速。下限风

31、速。（2）控制多方位污染的风速）控制多方位污染的风速多多方方位位污污染染指指从从尘尘源源向向三三维维方方向向散散发发的的（微微粒粒）污污染染，包包括括静静止的尘源和活动的尘源（人）。止的尘源和活动的尘源（人）。1)控制尘源的污染包络线（静止）控制尘源的污染包络线（静止）如如图图，v为为送送风风平平行行气气流流的的速速度度，点点源源向向四四周周发发散散污污染染气气流流，流量为流量为Q，球坐标下则平行流场的流函数为球坐标下则平行流场的流函数为（1）点源流场的流函数点源流场的流函数 （2）叠加流场的流函数为叠加流场的流函数为 （3）当送风气流速度等于污染气流速度时，在当送风气流速度等于污染气流速度时

32、，在z轴方向的轴方向的污染气流即被抑制在污染气流即被抑制在a点，称为驻点，其它方向的污染点，称为驻点，其它方向的污染气流被抑制在气流被抑制在b点，点，c点点，送风平行气流到达，送风平行气流到达a点后点后开始折拐，沿着开始折拐，沿着b、c、d等点前进，这说明污染气流到等点前进，这说明污染气流到达达a、b、c这条线时，各方向的分速度均已消失，污染这条线时，各方向的分速度均已消失，污染气流不能穿越这条流线，而被包络在这一流线的下方，气流不能穿越这条流线，而被包络在这一流线的下方，因此，把这条流线称为污染包络线。因为包络线是通因此，把这条流线称为污染包络线。因为包络线是通过过a、b、c点的流线，对于点

33、的流线，对于a点，点，=180，其流函数，其流函数值值 （4）代入（代入（3）式）式 （5）实实际际上上污污染染源源不不会会是是一一个个点点，应应有有一一定定大大小小，设设其其半半径径为为r，在在r球面上的速度为球面上的速度为v，则代入（则代入（5）式化简得）式化简得（6）这这就就是是通通过过a、b、c各各点点的的流流线线也也就就是是污污染染包包络络线线的的轨轨迹迹方方程程。由由（6）式式给给出出的的包包络络线线和和实实测测出出的的微微粒粒分分布布边边界界线线差差别别较较大大，其其原原因因是是污污染染气气流流的的速速度度衰衰减减比比按按球球面面计计算算慢慢得得多多；污污染染气气流流横横向向伸伸

34、展展的的范范围围比比计计算算的的包包络络线线范范围围大大得得多多，所所以以根根据据实实测结果对（测结果对（6）式进行修正，在为一个半经验公式）式进行修正，在为一个半经验公式（7）R称为污染半径称为污染半径 从从（7）式式可可看看出出r（污污染染源源大大小小）对对R的的影影响响要要大大于于v的的影影响响。按按我我们们前前面面讲讲过过在在工工作作区区高高度度范范围围，不不允允许许污污染染源源散散布布的的物物质质扩扩散散到到0.5m以以外外（横横向向），这这时时=90，R50cm代代入入（7）式式可可得得污污染染气气流流的的速速度度与与送送风风气流的速度比与气流的速度比与r的关系的关系（8-8）从从

35、上上式式可可看看出出，若若要要保保证证污污染染半半径径不不大大于于50cm，如如果果污污染染源源半半径径为为10cm，则则送送风风气气流流速速度度必必须须为为污污染染气气流流速速度度的的1.3倍倍以以上上，当当污污染染源源的的半半径径很很小小时时，可可以以允允许取较小的速度。许取较小的速度。2)控制人发尘的影响半径所需的速度（动态尘源）控制人发尘的影响半径所需的速度（动态尘源）表表8-2是人做不同动作时的单位时间发尘量值，大是人做不同动作时的单位时间发尘量值，大体在每分钟每人几万到几百万之间。体在每分钟每人几万到几百万之间。5组数据来自日本组数据来自日本文献。但人是活动的，不可能作出污染包络线

36、，但可文献。但人是活动的，不可能作出污染包络线，但可以测出其在各种风速下发尘的影响半径。图以测出其在各种风速下发尘的影响半径。图8-36为实测为实测结果曲线，结果曲线，a、b为测点距人体为测点距人体5cm，c、d为为30cm，从从d图可看出当送风速度达到图可看出当送风速度达到0.24m/s左右，反复蹲立的发左右，反复蹲立的发尘量到尘量到30cm处已降到处已降到0.2粒粒/L，而反复旋转发尘量已降而反复旋转发尘量已降到到0.5粒粒/升，已远低于升，已远低于100级洁净室的上限浓度。级洁净室的上限浓度。（3）控制同向污染扩散范围所需的风速）控制同向污染扩散范围所需的风速由由于于污污染染扩扩散散方方

37、向向与与送送风风气气流流相相同同，若若送送风风速速度度较较小小，将将不不能能有有效效控控制制其其沿沿途途横横向向扩扩散散的的可可能能，实实验验结结果果表表明明要要控控制制污污染染在在下下游游扩扩散散范范围围在在左左右右各各0.5m之之间间，送送风风速速度度不不能能小小于于0.3m/s，图图8-37即为实验曲线。即为实验曲线。（4）控制逆向污染所需风速）控制逆向污染所需风速1)对对于于垂垂直直单单向向流流洁洁净净室室，其其逆逆向向污污染染气气流流就就是是从从热热源源上上升升的的热热气气流流，热热气气流流上上升升的的速速度度与与热热源源的的特特征征尺尺寸寸以以及及表表面面温温度度与与室室温温之之差

38、差有有关关，表表8-3就就是是计计算算出出扼扼制制热热气气流流污污染染扩扩散散所所需需的的送送风风速速度度和和热热源源参参数数的的关关系系表表，可可看看出出t大大和和当当量量直直径径大大都都需需要要较大的送风速度。较大的送风速度。2)对对于于水水平平单单向向流流洁洁净净室室，其其逆逆向向污污染染气气流流是是人人员员行行走走引引起起的的二二次次气气流流，在在第第6章章已已作作介介绍绍，人人员员行行走走形形成成的的二二次次气气流流速速度度约约为为人人行行速速度度的的0.20.4倍倍，vmax=0.21+0.13v，人人行行v=1m/s，二二次次气气流流vmax=0.34m/s，人人行行v=2m/s

39、，vmax=0.48m/s，要要控控制制人人行行走走速度。速度。（5）满足合适的自净时间所需的风速）满足合适的自净时间所需的风速 洁洁净净室室自自净净时时间间即即空空气气置置换换的的时时间间长长短短与与单单位位时时间间的的换换气气次次数数成成反反比比，换换气气次次数数大大自自净净时时间间短短，换换气气次次数数又又体体现现在在送送风风速速度度上上，图图8-28为为自自净净时时间间与与送送风风速速度度的的关关系系实实验验曲曲线线，当当v=0.25m/s时时，自自净净时时间间为为60s，再加大速度，自净时间的缩短已不明显。再加大速度，自净时间的缩短已不明显。（6）建议速度）建议速度 四四种种情情况况

40、各各有有所所需需的的风风速速，若若四四种种情情况况同同时时存存在在，则则选选其其中中最最大大的的风风速速作作为为下下限限风风速速，表表8-4把把各各种种情情况况所所需需的的风风速速列列在在一一起起，表表8-5则则是是区区分分不不同同情情况况给给出出下下限限风风速速的的建建议议值值，对对垂垂直直单单向向流流0.25m/s，水水平平单单向向流流0.35m/s。8.5 辐流洁净室原理辐流洁净室原理8.5.1 辐流洁净室的形式辐流洁净室的形式 一一种种新新的的洁洁净净室室形形式式，在在国国内内最最早早出出现现是是92年年哈哈建建大大硕硕士士论论文文，现现在在没没有有见见到到实实用用阶阶段段的的报报导导

41、。图图8-39为为辐辐流流洁洁净净室室立立体体示示意意图图，其其送送风风装装置置为为制制成成截截面面扇扇形形的高效过滤风口，回风在对侧下部回风。的高效过滤风口，回风在对侧下部回风。8.5.2 辐流洁净室原理及特点辐流洁净室原理及特点 由由于于送送风风、回回风风方方式式及及大大风风量量决决定定了了它它的的净净化化原原理理即即不不同同于于单单向向流流的的“活活塞塞”平平推推作作用用，也也不不靠靠送送风风与与室室内内空空气气充充分分混混合合来来稀稀释释微微粒粒浓浓度度，而而是是一一种种斜斜推推作作用用，使使污污染染空空气气从从斜斜下下方方排排出出，图图8-40，8-41分分别别为为计计算算模模拟拟流

42、流场场和和实实验验流流场场，可可看看出出，气气流流遇遇到到阻阻挡挡物物时时才才有有局局部部涡涡流流产产生生，所所以以理理论论和和实实验验都都持持斜斜推推的的原原理理。其其实实测测用用的的辐辐流流洁洁净净室室是是模模拟拟室室1.51.51米米，其其浓浓度度场场亦亦是是通通过过实实测测和和计计算算模模拟拟两两种种方方式式进进行行的的，图图8-42为为实实测测浓浓度度场场，污污染染源源为为芭芭兰兰香香，点点燃燃后后扩扩散散烟烟气气，在在送送风风气气流流作作用用下下形形成成污污染染包包络络线线，即即污污染染粒粒子子扩扩散散不不出出去去被被推推走走，包包络络线线范范围围内内粒粒子子最最大大浓浓度度277

43、3粒粒/L，与与计计算算模模拟拟浓浓度度场场相相吻吻合合，其其特特点点：流流线线不不交交叉叉，与与单单向向流流相相似似，所所不不同同是是弯弯曲曲的的，能能在在较较短短的的路路径径将将污污染染物物排排出出；回回风风口口对对流流场场和和浓浓度度场场的的影影响响较较小小，但但决决定定大大流流向向趋趋势势；能能实实现现100级级，为为实实验验结结果果。建建议议的的设设计计参参数数：房房间间高高长长比比0.51，太太高高会会影影响响斜斜推推效效果果，扇扇形形送送风风口口面面积积约约为为所所在在墙墙面面积积1/3，送送风风速速度度0.450.55m/s，造造价价低低于于单单向向流，但高效过滤器需特制。流，

44、但高效过滤器需特制。8.6 洁净室的压力洁净室的压力 洁洁净净室室在在功功能能上上三三个个特特点点：防防止止产产尘尘、阻阻止止进进尘尘、有有效效排排尘尘。维维持持洁洁净净室室压压力力是是保保证证洁洁净净室室免免受受相相邻邻环环境污染的重要措施。境污染的重要措施。8.6.1 静压差的物理意义静压差的物理意义 静静压压差差是是指指洁洁净净室室与与相相邻邻房房间间通通过过送送回回风风人人为为维维持持的的一一个个相相对对压压差差，所所反反映映的的实实际际是是在在正正常常状状态态下下一一定定风风量量通通过过洁洁净净室室与与邻邻室室之之间间的的门门窗窗缝缝隙隙或或孔孔口口时时的的阻阻力力值值，若若突突然然

45、开开启启门门窗窗，这这时时仍仍靠靠原原送送回回风风维维持持不不了了已已有有正正压压值值。静静压压差差很很容容易易测测出出，用用U型型管管或或微微压压计计都都行。行。若若形形成成静静压压差差的的两两边边的的压压力力值值分分别别为为P1、P2，则则按按流流体体力力学学知知识识（8-9）1 1突然收缩局阻突然收缩局阻 F2/F1=0 1 1=0.5=0.52 2突然扩大局阻突然扩大局阻 F1F2=0 2 2=1=1 hw沿程摩擦阻力，很短可忽略。沿程摩擦阻力，很短可忽略。通过该式可得出流量与压差的关系，由压差产生通过缝隙的通过该式可得出流量与压差的关系，由压差产生通过缝隙的 速度速度流量流量该该流流

46、量量即即为为维维持持正正压压所所需需的的风风量量，实实际际也也是是送送风风量量与与回回风风量量的的差值。差值。8.6.2 静压差的作用静压差的作用(1)防防止止污污染染从从缝缝隙隙进进入入室室内内；(2)开开门门时时保保证证气气流流是是向向外外的的，尽尽可可能能减减小小人人员员进进入入带带进进的的污污染染，对对100级级洁洁净净室室，要要求求在在开开门门时时室室内内距距门门60cm处处的的含含尘尘浓浓度度不不超超过过100级的上限浓度。级的上限浓度。8.6.3 静压差的确定静压差的确定分四种情况：分四种情况：（1）洁净室与邻室间静压差的确定）洁净室与邻室间静压差的确定目目的的：防防止止缝缝隙隙

47、渗渗透透。两两侧侧是是稳稳定定的的，一一般般所所需需压压差差很很小小，如如1个个Pa的的压压差差可可在在缝缝隙隙之之间间产产生生1.06m/s渗渗透透速速度度，但但太太小小的的压压力力很很不不稳稳定定，实实测测时时液液面面不不稳稳，1/10mmH2O柱柱根根本本看看不不出出来来，所所以以，我我们们习习惯惯上上用用5Pa即即0.5mm水水柱柱作作为为基基本本压压差差值值，而而西西方方习习惯用惯用0.05in作压差值，作压差值，1.27mmH2O，12.4Pa。（2）洁净室与室外之间静压差的确定洁净室与室外之间静压差的确定当当洁洁净净室室与与室室外外相相邻邻的的围围护护结结构构上上有有门门窗窗缝缝

48、隙隙，这这时时为为防防止止缝缝隙隙渗渗透透的的需需的的静静压压要要比比第第一一种种情情况况大大得得多多，因因为为正正压压值值要要足足以以抵抵御御室室外外可可能能形形成成的的风风压压值值。风风在在建建筑筑物物迎迎风风面面形形成成的的压压力力与与风速的平方成正比风速的平方成正比 PaC为风压系数，取为风压系数，取0.9。表表8-6为为我我国国10个个代代表表城城市市，各各个个方方向向的的风风速速值值，分分强强、中中、弱弱三三个个区区，但但有有几几个个城城市市，乌乌鲁鲁木木齐齐、西西安安、呼和浩特等与规范统计不符都为平均值。呼和浩特等与规范统计不符都为平均值。如如果果洁洁净净室室处处于于大大连连市市

49、，北北向向风风速速为为6.6m/s所所形形成成风风压压达达到到23.5Pa，室室内内的的正正压压就就必必须须高高于于此此值值，如如果果这这一一项项是是最最大大值值，可可采采取取建建清清洁洁走走廊廊的的方方式式与与室室外外隔隔开，降低压差。开，降低压差。（3）防止开门时进入气流污染的静压差）防止开门时进入气流污染的静压差由于乱流和平行流的洁净原理不同，所以分两种情况。由于乱流和平行流的洁净原理不同，所以分两种情况。1）乱流室）乱流室要计算确定人行走要引起气流速度要计算确定人行走要引起气流速度 几几个个实实测测数数据据：人人顺顺开开门门方方向向入入室室在在入入口口处处引引起起的的风风速速0.140

50、.2m/s；逆逆开开门门方方向向入入室室，在在入入口口处处引引起起的的风风速速0.080.15m/s，一一般般由由低低洁洁净净室室进进高高洁洁净净度度是是顺顺开开门门进入的。进入的。随随 人人 带带 进进 室室 内内 的的 空空 气气 量量=人人 体体 投投 影影 面面 积积0.2m/s2s=1.70.40.4=0.27m3因因乱乱流流洁洁净净室室的的原原理理是是用用洁洁净净空空气气来来稀稀释释室室内内污污染染物物的的浓浓度度，所所以以要要计计算算随随人人带带入入室室内内的的空空气气中中的的污污染染微微粒需多少空气才能将它们稀释到允许浓度。粒需多少空气才能将它们稀释到允许浓度。由常见实际工程分