洁净技术讲稿1158276.pptx

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1、空空 气气 洁洁 净净 技技 术术11 11 洁净室不均匀分布计算洁净室不均匀分布计算 乱乱流流洁洁净净室室的的气气流流分分布布是是不不均均匀匀的的，尘尘源源发发散散的的尘尘粒粒的的分分布布也也不不可可能能均均匀匀，洁洁净净室室微微粒粒实实际际上上是是不不均均匀匀分分布布的的。本本章介绍三区不均匀分布计算方法。章介绍三区不均匀分布计算方法。11.1 11.1 不均匀分布的影响不均匀分布的影响 洁洁净净室室微微粒粒实实际际分分布布的的不不均均匀匀性性，会会给给按按均均匀匀分分布布理理论论计计算算的的含含尘尘浓浓度度结结果果带带来来偏偏差差。一一般般而而言言，室室内内气气流流和和尘尘粒粒分布越不均

2、匀，实测值和按均匀分布理论计算的值相差就越大。分布越不均匀，实测值和按均匀分布理论计算的值相差就越大。这这里里讲讲的的不不均均匀匀分分布布，仍仍假假定定发发尘尘是是均均匀匀的的，只只是是尘尘粒粒分分布布不不均均匀匀，而而且且是是区区域域不不均均匀匀分分布布（不不是是指指每每一一点点不不均均匀匀），即区域之间有浓度差。，即区域之间有浓度差。影响室内含尘浓度不均匀分布有下列因素：影响室内含尘浓度不均匀分布有下列因素：（1 1）气流组织的影响（包括送风方式和风口位置）气流组织的影响（包括送风方式和风口位置）不不同同的的气气流流组组织织在在这这方方面面差差别别还还不不是是很很显显著著，实实测测结结果果

3、表表明明，侧侧送送方方式式实实测测值值一一般般高高于于均均匀匀计计算算值值，（气气流流分分布布不不均均匀匀，稀稀释释效效果果减减弱弱时时）局局部部孔孔板板、顶顶送送散散流流器器实实测测值值对对于于计计算算值值正正负负偏偏差差均均存存在在；全全面面孔孔板板方方式式实实测测均均低低于于计计算算值值，说说明明均均匀匀性性更好。更好。风风口口位位置置的的影影响响要要明明显显得得多多，所所造造成成的的涡涡流流区区内内实实测测值值比比计算值高很多。计算值高很多。（2 2）送风口数量的影响）送风口数量的影响 实实测测表表明明，在在相相同同的的过过滤滤器器及及换换气气次次数数条条件件下下，送送风风口口少少时时

4、，室室内内含含尘尘浓浓度度要要比比按按均均匀匀分分布布法法的的计计算算值值高高（风风口口少少，乱乱流流成成分分大大，涡涡流流区区大大），风风口口多多则则结结果果相相反反（涡涡流流区区小小，速速度度场均匀，乱流度降低）。场均匀，乱流度降低）。（3 3）换气次数的影响）换气次数的影响 使使气气流流和和浓浓度度达达到到均均匀匀，必必须须有有足足够够的的气气流流量量去去冲冲淡淡稀稀释释，n小小实实测测大大于于计计算算值值，n二二者者接接近近，当当n=70次次/h，二二者者不不相相上上下下，n继继续续增增加加，实实测测一一般般低低于于计计算算值值，原原因因为为充充分分稀稀释释，风风口口数量增多，气流的挤

5、压作用加强。数量增多，气流的挤压作用加强。（4 4）送风口形成的影响）送风口形成的影响 不同形式的送风口对乱流洁净室有明显的影响（图不同形式的送风口对乱流洁净室有明显的影响（图11-111-1）。）。实实测测效效果果：A型型最最差差，差差于于理理论论值值；B型型与与理理论论值值相相近近；C型型最最好，略优于均匀分布的理论值。好，略优于均匀分布的理论值。11.2 11.2 三区不均匀分布模型三区不均匀分布模型 （图图11-311-3）由由于于气气流流组组织织的的因因素素，室室内内分分成成三三个个区区，出出发发点点为为：主主流流区区内内工工作作区区以以上上有有一一定定风风速速，尘尘源源Ga不不可可

6、能能逆逆气气流流不不断断地地均均匀匀把把尘尘粒粒分分散散到到全全主主流流区区，该该区区浓浓度度最最低低；涡涡流流区区内内尘尘源源散散发发的的尘尘粒粒，部部分分随随着着涡涡流流由由下下而而上上，再再由由上上而而下下，较较均均匀匀地地进进入入送送风风气气流流全全边边界界层层内内；有有一一个个较较小小的的、含含尘尘浓浓度度不不同同于于主主流流区区和和涡涡流流区区的的回回风风口口区区存存在在。测测表表明明，一一个个换换气气次次数数几几百百次次的的两两侧侧下下回回风风垂垂直直单单向向流流室室，主主流流区区内内工作区的含尘浓度相当于回风口区的工作区的含尘浓度相当于回风口区的70%70%左右。左右。11.3

7、 11.3 三区不均匀分面的数学模型三区不均匀分面的数学模型 按按三三区区模模型型，回回风风口口区区含含尘尘浓浓度度Nc由由两两部部分分组组成成，一一是是主主流流区区浓浓度度Na，二二是是由由主主流流区区尘尘源源Ga散散发发的的尘尘粒粒被被回回风风口口区区总总风量混合后的浓度，即风量混合后的浓度，即（11-111-1）其其它它两两区区含含尘尘浓浓度度通通过过联联立立微微分分方方程程求求解解，主主流流区区浓浓度度Na，涡涡流区流区Nb。（11-2）（11-3）若令若令为主流区发尘量占总发尘量的比值。为主流区发尘量占总发尘量的比值。粒粒/L.min，粒粒/L.min，粒粒/L.min解解（11-2

8、11-2）（11-311-3）两两微微分分方方程程，当当 ，则有则有 （11-1011-10）（11-1111-11）由于回风口区范围较小，由于回风口区范围较小，忽略其容积，则主流区和忽略其容积，则主流区和涡流区的平均含尘浓度近涡流区的平均含尘浓度近似室平均浓度。似室平均浓度。（11-1211-12）令令代代入入 ，粒粒/L.min，则则（11-1211-12）式为）式为（11-1311-13）称为洁净室称为洁净室Nn通式通式 11.4 11.4 Nn通式的物理意义通式的物理意义 （11-1311-13）（1 1）在尘粒均匀分布条件下，通式变为：）在尘粒均匀分布条件下，通式变为：（11-141

9、1-14）令（令（11-1311-13）式右边）式右边主流区发尘量主流区发尘量/总发尘量；总发尘量；主流区引带风量主流区引带风量/送风量。送风量。可以表示含尘浓度均匀分布和不均匀分布两种条件下可以表示含尘浓度均匀分布和不均匀分布两种条件下的相差程度，因的相差程度，因Ns很小，用很小，用Nv表示不均匀分布计算的含尘浓度，表示不均匀分布计算的含尘浓度，则则 （11-1611-16）称为不均匀系数。称为不均匀系数。（2）上上式式是是统统一一描描述述乱乱流流洁洁净净室室和和单单向向流流洁洁净净室室的的Nn关关系系的的通通式式，送送风风方方式式、人人员员多多少少对对Nn的的关关系系影影响响都都能能通通过

10、过通通式式反映出来。反映出来。对对单单向向流流洁洁净净室室，假假定定满满布布比比100%，（无无边边框框），整整个个高高度和断面无涡流，因此度和断面无涡流，因此Vb=0,则则Nv=Ns。假假定定过过滤滤器器不不是是100%满满布布，有有一一定定满满布布比比，这这时时就就有有涡涡流流区，满布比越小，区，满布比越小，、Vb 要增大，要增大，要减小，则要减小，则Nv要增大。要增大。对对于于不不同同的的乱乱流流洁洁净净室室，主主流流区区的的大大小小、涡涡流流区区的的大大小小和和引引带风量的大小不同，在含尘浓度上的差别就反映出来了。带风量的大小不同，在含尘浓度上的差别就反映出来了。11.5 11.5 不

11、均匀分布计算和均匀分布计算对比不均匀分布计算和均匀分布计算对比 研研究究者者用用两两种种方方法法计计算算出出N、Nv值值，再再用用实实测测方方法法测测出出不不同同洁洁净净室室的的平平均均含含尘尘浓浓度度，结结果果表表明明，按按不不均均匀匀分分布布计计算算的的结结果果更更接接近近实实际际，就就是是说说按按不不均均匀匀分分布布计计算算在在一一般般情情况况下下会会比比按按均均匀匀分分布布计计算算的的结结果果更更准准确确一一些些。但但不不排排除除在在某某些些情情况况下下，也也会会出出现现相相反反的的情情况。况。（表（表11-311-3）13 13 洁净室的设计计算洁净室的设计计算13.1 13.1 室

12、内外计算参数的确定室内外计算参数的确定 净化空调系统本身就是空调系统，只不过增净化空调系统本身就是空调系统，只不过增设了一些过滤设备，但由于满足净化所要求的送风量设了一些过滤设备，但由于满足净化所要求的送风量远远大于消除余热余温的需要，所以也不提送风量差远远大于消除余热余温的需要，所以也不提送风量差的要求了，送风量肯定满足消除余热余湿要求，而且的要求了，送风量肯定满足消除余热余湿要求，而且一般都用二次回风系统，将新风和一部分回风处理到一般都用二次回风系统，将新风和一部分回风处理到露点，再与更多的回风混合送风室内，所以保证温湿露点，再与更多的回风混合送风室内，所以保证温湿度是附带完成的，主要测重

13、洁净度的保证，所以这里度是附带完成的，主要测重洁净度的保证，所以这里提的参数主要指含尘浓度。提的参数主要指含尘浓度。13.1.1 13.1.1 室外大气浓度的确定室外大气浓度的确定 第第二二章章给给出出许许多多实实测测数数据据，室室外外大大气气浓浓度度因因地地区区而而异异，但但大大多多不不超超过过10106 6粒粒/L（严严重重污污染染的的浓浓度度），所所以以，(1)(1)对对于于高高效效净净化化系系统统，特特别别是是百百级级以以上上的的洁洁净净室室，新新风风浓浓度度应应取取M=10106 6粒粒/L，一一方方面面，为为了了安安全全起起见见，取取不不利利状状况况值值，再再者者对对高高效效系系统

14、统，新新风风经经三三级级过过滤滤后后，在在M106粒粒/L范范围围内内，M值值对对室室内内浓浓度度的的影影响响已已不不大大。(2)(2)对对于于中中效效过过滤滤的的空空气气净净化化系系统统，两两级级过过滤滤器器的的效效率率不不高高、穿穿透透率率较较大大，M取取值值对对洁洁净净室室内内的的影影响响较较大大，所所以以不不能能取取最最不不利利的的室室外外浓浓度度值值作作M值值，应应根根据据工工程程所所在在环环境境分分别别取取值值，工工业业城城市市3103105 5粒粒/L，郊郊区区2102105 5，农农村村10105 5。13.1.2 13.1.2 室内单位容积发尘量室内单位容积发尘量 设设计计时

15、时工工程程尚尚没没建建成成，无无法法确确定定具具体体的的室室内内发发尘尘量量，只只能能事事先先给给定定，依依据据为为大大量量类类似似系系统统的的实实测测结结果。果。（1 1）室内尘源）室内尘源 主主要要是是人人(占占到到8090%)8090%)和和建建筑筑表表面面(1015%)(1015%)，具具体体发发尘尘设设备备及及工工艺艺一一般般不不允允许许设设在在洁洁净净室室，若若或或必必须须在在室室内内，定定有有相相应应的的局局部部排排风风罩罩等等设设备备，一一般般不不会会增增加加尘尘源源。至至于于纸纸张张在在撕撕破破和和揉揉破破时时的的发发尘尘量量是是很很大大，表表13-113-1中中最最大大的的

16、实实测测值值达达到到3.9103.9106 6粒粒/min.张张，只只能能在在规规章章制制度度中中禁禁止止在在室室内内有有撕撕揉揉纸纸动动作作，不不能能把把它它作作为尘源之一，因很少碰到。为尘源之一，因很少碰到。（2 2）室内单位容积发尘量计算）室内单位容积发尘量计算 室室内内发发尘尘人人是是主主要要尘尘源源，建建筑筑表表面面是是次次要要尘尘源源，将将其其折折算算成成人人的的发发尘尘量量，方方便便计计算算，对对人人的的发发尘尘量量进进行行研研究究的的人人，所所结结果果很很多多，综综合合众众多多结结论论，取取静静止止状状态态10105 5粒粒/min人人的的发发尘尘量量，条条件件是是在在洁洁净净

17、室室穿穿洁洁净净工工作作服服；轻轻度度劳劳动动动动作作时时的的发发尘尘量量为为静静止止时时的的5 5倍倍；极极轻轻劳劳动动强强度度（坐坐着着操操作作，很很少少起起来来活活动动）发发尘尘量量为为静静止止时时的的3 3倍倍，3103105 5粒粒/min人人；活活动动较较频频繁繁，劳劳动动强强度度略略大大时时取取7 7倍倍静静止止时时的的发发尘尘量量。而而建建筑筑表表面面的的发发尘尘量量，经经测测试试统统计计每每8 8m2地地面面的的对对应应的的室室内内表表面面的的发发尘尘量量（顶顶棚棚，侧侧墙墙表表面面）与与1 1个个人人静静止止的的发发尘尘量量相相当当，为为了了方方便便计计算算，将将两两种种发

18、发尘尘量量统统一一到到一一个个单单位位容容积积发发尘尘量量中中，取取洁洁净净室室高高2.52.5m，则则每每m2一一个个人人静静止止时时单位容积发尘量单位容积发尘量 粒粒/m3.min亦既单位体积一个人的发尘量。亦既单位体积一个人的发尘量。设设m2地面代表的室内表面的发尘量为地面代表的室内表面的发尘量为1 1个人的发尘量，个人的发尘量，则室内建筑表面在发尘量方面相当的人员数为则室内建筑表面在发尘量方面相当的人员数为 F/总总的的当当量量人人员员密密度度 （人（人/m2）考虑了建筑表面发尘后室内单位容积发尘量考虑了建筑表面发尘后室内单位容积发尘量（13-113-1）图图13-113-1为为按按公

19、公式式13-113-1绘绘制制的的单单位位容容积积发发尘尘量量线线算算图图，横横坐坐标标用用实实际际人人员员密密度度值值，纵纵坐坐标标为为单单位位容容积积发发尘尘量量，乘乘以以室室体体积积即即为为室室内内发发尘尘量量，当当P/F=0时时，左左边边纵纵坐坐标标为为0.50.510104 4正正是是单单位位地地面面对对应应的的建建筑筑表表面面的的发发尘尘量量值值。而而图图右右侧侧三三个个纵纵坐坐标标是是人人不不同同活活动动强强度度时时的的单单位位容容积积室室内内发发尘尘量量，分分别别为为5 5倍倍、3 3倍倍和和7 7倍值。室内发尘量已解决。倍值。室内发尘量已解决。13.1.3 13.1.3 新风

20、比新风比 洁洁净净室室确确定定送送风风量量的的需需求求有有两两个个：一一是是满满足足消消除除余余热热余余温所需的风量，即暖通空调中讲的温所需的风量，即暖通空调中讲的 kg/s，另另一一个个就就是是满满足足净净化化要要求求所所需需的的风风量量，风风量量计计算算方方法法即即Nn通通式式，求求出出n即即相相当当于于风风量量。一一般般后后者者远远大大于于前前者者，所所以以由由洁洁净净要要求求确确定定风风量量。但但也也不不排排除除例例外外，一一资资料料：福福建建一一中中外外合合资资生生产产一一次次性性射射器器为为主主的的工工厂厂，十十万万级级的的洁洁净净车车间间内内，有有多多台台注注塑塑机机，发发热热最

21、最很很大大，单单位位面面积积冷冷负负荷荷达达756756W/m2，为为一一般般制制药药车车间间3434倍倍，按按消消除除余余热热余余湿湿的的送送风风量量达达n=59次次/h，远远高高于于洁洁净净需需求求的的风风量量。风风量量问问题题也也已已能能解解决决，新新风风量量的的大大小小还还应应确确定定，净净化化空空调调的的新新风风量量的的确确定定与与普普通通空空调调相相同同，考考虑虑满满足足（1 1）人人的的卫卫生生要要求求，（2 2）维维持持正正压压，（3 3）保保证证局局部部排排风风。(1)(1)与与(2)+(3)(2)+(3)之之中中选选大大者者，(2)(2)与与(3)(3)都都能能计计算算。满

22、满足足卫卫生生要要求求的的新新风风可可按按稀稀释释有有害害气气体所需风量计算。体所需风量计算。一一般般洁洁净净室室均均以以稀稀释释CO2为为目目标标确确定定人人员员卫卫生生所所需需新新风风，表表13-613-6给给出出CO2对对人人的的影影响响，表表13-913-9给给出出人人呼呼出出CO2的的情情况况，正正好好弥弥补补暖暖通通空空调调教教材材中中缺缺少少的的数数据据，按按每每个个人人所所需需的的新新风风量量就就能能确确定定洁洁净净室室的的总总新新风风量量。m取取表表13-913-9中中极极轻轻劳劳动动时时的的呼呼出出CO2量量，0.0220.022m3/人人.h，允允许许浓浓度度C取取0.0

23、010.001m3/m3，既既0.1%0.1%，室室外外新新风的范围风的范围CO2占占0.03%0.05%0.03%0.05%，取，取0.03%0.03%，即，即0.00030.0003m3/m3，极极轻轻劳劳动动时时则则每每人人所所需需新新风风 m3/h.人人劳动加重时该值还应加大。劳动加重时该值还应加大。为为了了便便于于使使用用，表表13-1013-10给给出出新新风风比比与与换换气气次次数数的的关关系系，取取不不同同的新风标准，不同的人员密度在不同的的新风标准，不同的人员密度在不同的n下的新风比均给出。下的新风比均给出。13.2 13.2 高效空气净化系统的计算高效空气净化系统的计算13

24、.2.1 13.2.1 N的计算的计算 利利用用均均匀匀分分布布和和不不均均匀匀分分布布计计算算理理论论的的内内容容，对对室室内内含含尘尘浓度的计算浓度的计算均匀分布时均匀分布时不均匀分布时不均匀分布时其中其中NrN或或Nv对高效净化系统对高效净化系统Ns很小，即使在全新风时即很小，即使在全新风时即(1-(1-s）=1，Ns为每升几粒为每升几粒，远小于远小于 ，所以，所以（13-613-6）常常用用范范围围的的Nn关关系系可可查查图图13-413-4。查查图图计计算算值值与与实实际际参参数计算值偏差一般在数计算值偏差一般在10%10%左右。左右。对不均匀分布，室内分三个区，还可推出对不均匀分布

25、，室内分三个区，还可推出回风口区回风口区 G0为为为为总总发尘量发尘量 粒粒/min 粒粒/m3min主流区主流区涡流区涡流区Nv实际为实际为Na、Nb的平均值。的平均值。13.2.2 13.2.2 n的计算的计算 在在洁洁净净室室计计算算中中最最常常用用的的是是求求风风量量，即即n，N值值往往往往认认为为已已知知。如如洁洁净净级级别别定定好好后后，该该级级别别最最高高允允许许浓浓度度值值为为定定值值，N取取其其1/21/31/21/3即即可可（以以抵抵抗抗扰扰量量），对对乱流室乱流室则则13.2.3 13.2.3 的计算的计算 涉涉及及 4 4个参数。个参数。（1 1）为为主主流流区区发发尘

26、尘量量占占总总发发尘尘量量之之比比，主主要要受受顶棚顶棚 风风口口多多少少的的影影响响，即即每每个个过过滤滤器器风风口口负负担担的的面面积积，表表13-1113-11给给出出取取值值范范围围，过过滤滤器器风风密密度度大大时时0.80.90.80.9，单向流可最大到，单向流可最大到0.990.99。（2 2），送送风风气气流流引引带带涡涡流流区区到到主主流流区区的的气气流流与与送送风风量量之之比比，也也与与风风口口的的密密度度有有关关，该该值值可可能能大大于于1 1，表表13-1213-12给给出出顶顶送送时时的的不同值，不同值，侧送侧送时按公式（时按公式（13-813-8）计算。计算。（13-

27、813-8）F每个风口负担的面积，每个风口负担的面积，m2d风口的当量直径，风口的当量直径，m（3 3）Vb/V 涡涡流流区区容容积积与与全全室室容容积积之之比比，主主流流区区为为Va，回回风风口口区区Vc可可忽忽略略，主主流流区区Va的的大大小小也也与与过过滤滤器器风风口口的的数数目目有有关关，见见表表13-1413-14。如如V=30m3，当当7 7个个过过滤滤器器风口时，风口时，Va=26m3，Vb=4m3。当当 、Vb/V仍仍不不好好确确定定时时，表表13-1613-16给给出出值值的的确定方法，与确定方法，与n有关。有关。13.2.4 13.2.4 三种设计计算方法三种设计计算方法

28、区区分分具具体体情情况况，先先选选择择相相应应的的方方法法，按按可可能能存存在在的的共共有有三三种情况：种情况：（1 1）全全室室送送风风口口密密度度较较大大，主主流流区区为为主主，涡涡流流区区很很小小或或涡涡流流区区区分不明显，按平均浓度计算区分不明显，按平均浓度计算或或其中其中 对于高效系统，对于高效系统，可利用图可利用图13-4 13-4 Nn计算图查得（计算图查得（n ）。）。M对对N影响较小，影响较小，N与与G及及n有关有关（2 2）高高效效过过滤滤器器，送送风风口口密密度度较较小小，主主流流区区、涡涡流流区区区别明显，当工作区固定在主流区时区别明显，当工作区固定在主流区时（3 3）

29、当当操操作作位位置置在在涡涡流流区区，或或为为严严格格起起见见取取室室内内的的最最不利不利浓度值浓度值13.3 13.3 中效（高中效、亚高效）净化系统计算中效（高中效、亚高效）净化系统计算 指指要要求求较较高高的的能能提提出出浓浓度度要要求求的的中中效效系系统统，如如中中药药厂厂的的口口服服制制剂剂车车间间或或一一些些辅辅助助车车间间均均有有用用中中效效净净化化过过滤滤的的。与与高高效效净净化化过过滤滤一一样样也也用用不不均均匀匀分分布布计计算算公公式式，但但区区别别是是由由于于初初、中中效效两两级级或或三三级级过过滤滤的的穿穿透透率率较较大大，滤滤掉掉的的新新风风中中微微粒粒比比例例不不太

30、太大大，因因而而Ns不不但但不不能能忽忽略略，反反而而要要大大于于室室内内尘尘源源散散发发后后形形成成的的浓度浓度 至少超过至少超过5 5倍。倍。中效过滤系统的中效过滤系统的值一般达到值一般达到1.41.4，所以下式成立，所以下式成立图图13-513-5用用于于中中效效空空气气净净化化系系统统的的Nn计计算算图图，制制表表条条件件G105m3min，这这时时N与与M的的关关系系近近似似成成直直线线。图图中中含含尘尘浓浓度度已已放放大大1.51.5倍倍，相相当当于于动动态态，只只要要人人员员密密度度q1010次次/h h。求室内含尘浓度为求室内含尘浓度为90009000粒粒/L L时所需的末时所需的末级过滤器的效率。级过滤器的效率。例例5 5 已知高效净化系统洁净室静态单位容积发尘量已知高效净化系统洁净室静态单位容积发尘量G Gm m为为2102104 4粒粒/m m3 3.min.min，信风比信风比0.50.5，求达到万级的设计，求达到万级的设计换气次数。换气次数。