洁净室原理及应用教程

空气洁净技术（建筑环境与设备工程16学时）赵加宁第3章洁净室的工作原理及其应用洁净室控制微粒污染的主要途径：1.控制污染源，减少污染发生量；2.迅速有效地排除室内已经发生的污染；3.有效地阻止室外的污染侵入。（或有效地防止室内污染逸至室外）3.1非单向流洁净室流体力学的概念：1.稳定流与不稳定流（按照运动要素流速、加速度等有无时间因素）2.渐变流（流线之间基本是等距的，流线接近直线）与突变流（按照流线形状）渐变流中包含有均匀流（渐变流的极限情况）与非均匀流3.层流与紊流（按照有无质点交换）3.1非单向流洁净室一、非单向流洁净室原理主要特点：从来流到出流之间气流的流通断面是变化的。流态实质：急变流，紊流，稳定流。3.1非单向流洁净室二、非单向流洁净室风口•高效过滤器顶送（有扩散板和无扩散板），见图2-1；•流线型散流器顶送，见图2-2；•局部孔板送风，见图2-3；•侧送，见图2-4。3.1非单向流洁净室非单向流洁净室的作用原理是：当一股干净气流从送风口送入室内时，迅速向四周扩散、混合。同时把差不多同样数量的气流从回风口排走，这股干净气流稀释着室内污染的空气，把原来含尘浓度很高的室内空气冲淡了，一直达到平衡。所以气流扩散的越快，越均匀，那么稀释的效果当然越好。非单向流洁净室的原理就是稀释作用。3.1非单向流洁净室三、非单向流洁净室的效果根据非单向流洁净室的工作原理，它可以达到的洁净度一般为1000~10000（6-7）级，如果设计合理，部分情况下可达100（5）级。室内换气次数越大，一般来说，所得洁净度也越高。3.2单向流洁净室一、单向流洁净室的分类1、垂直单向流洁净室（1）顶棚满布高效过滤器送风，全地板格栅回风这是典型的垂直单向流洁净室，见图。优点是：可获得均匀向下的单向气流，因而自净能力强，能够达到最高的洁净度级别。缺点是：顶棚结构较复杂，造价和维护费用高，高效过滤器堵漏较困难。3.2单向流洁净室一、单向流洁净室的分类1、垂直单向流洁净室（2）侧布高效过滤器顶棚阻尼层送风，全地板格栅回风（3）顶棚和侧面双布高效过滤器送风，全地板格栅回风（4）全顶棚送风，两侧下回风3.2单向流洁净室一、单向流洁净室的分类2、水平单向流洁净室（1）送风墙满布高效过滤器水平送风，全墙面回风（2）“隧道”式单向流送风3.2单向流洁净室二、单向流洁净室的原理1、基本原理在单向流洁净室内，干净气流不是一股或几股，而是充满全室断面，所以这种洁净室不是靠掺混作用，而是靠推出作用将室内脏空气沿整个断面排至室外，从而达到净化室内空气的目的。3.2单向流洁净室二、单向流洁净室的原理2、主要特点（1）全室断面上的流速比较均匀。（2）至少在工作区内流线平行。流线平行指时均流线彼此平行。（3）至少在工作区内没有涡流。3.2单向流洁净室三、单向流洁净室的三项特性指标（流线平行度、非单向流度、下限风速）1、流线平行度流线平行的作用是保证尘源散发的尘粒不做垂直于流向的传播。如果这种传播范围在允许范围之内，则流线稍有倾斜也应该是许可的。这样，对于单向流洁净室就有一个允许的流线平行度。工作区是主要工艺进行的区域，所以洁净度级别是用工作区的含尘浓度表示的。我国对洁净室工作区的规定是：自地面向上0.8–1.5m，因工作台面可能低到0.75m，因此，这里更严格地取为0.75m。3.2单向流洁净室三、单向流洁净室的三项特性指标2、非单向流度（1）脉动速度u—瞬时流速；—时均速；—脉动速度。uuuuu3.2单向流洁净室三、单向流洁净室的三项特性指标2、非单向流度（2）非单向流度—非单向流度；ui—各测点的速度；—时均速；n—测点数。对于单向流洁净室，应不大于0.25，否则说明该单向流洁净室的性能较差。unuuiu2)(uuu3.2单向流洁净室三、单向流洁净室的三项特性指标3、下限风速（1）单向流洁净室气流速度的作用1）污染气流多方位散布：2）污染气流与送风气流同向：3）污染气流与送风气流逆向：4）全室被污染：3.2单向流洁净室三、单向流洁净室的三项特性指标3、下限风速（2）控制多方位污染对于人体，风速达0.22m/s时，在距人体0.3m处，污染浓度已降低到5（100）级以下。3.2单向流洁净室三、单向流洁净室的三项特性指标3、下限风速（3）控制同向污染根据前面分析，若1.8m高度位置散发的尘粒，希望不会超过该人的工作范围而进入相邻工作人员的范围（人体正中至两边的最大距离为0.5m），以至于造成污染，则送风速度应不小于0.3m/s。3.2单向流洁净室三、单向流洁净室的三项特性指标3、下限风速（4）控制逆向污染l垂直单向流洁净室垂直单向流洁净室的主要逆向污染是从热源上升的气流，因此，其必要的送风速度应根据热源参数确定。l水平单向流洁净室水平单向流洁净室的主要逆向污染是人行走引起的二次气流，因此，其必要的送风速度应根据二次气流的流速确定。3.2单向流洁净室三、单向流洁净室的三项特性指标3、下限风速（5）满足合适的自净时间在全室被污染的情况下，要能以合适的时间，迅速地使室内空气自净，这就与洁净室气流的流速有很大关系。气流速度大，自净能力强，自净时间短，但不经济。研究发现，气流速度大约在0.25m/s以后，自净时间基本趋于一致，达一分钟左右，再提高速度，缩短自净时间的作用已不明显。3.2单向流洁净室三、单向流洁净室的三项特性指标3、下限风速（6）综合分析上面讨论的四方面控制污染所需的风速相差不大，综合分析，将下限风速分别划出三档。表3-1下限风速建议值洁净室下限风速（m/s）条件《医药工业洁净厂房设计规范》值（m/s）垂直单向流0.120.3不大于0.5平时无人或很少有人进出，无明显热源无明显热源的一般情况有人、有明显热源，如0.5仍不行，则宜控制热源尺寸和加以隔热不小于0.25水平单向流0.30.35不大于0.5平时无人或很少有人进出一般情况要求更高或人员进出频繁的情况不小于0.5表3-2医药工业洁净厂房气流组织与送风量空气洁净度100级10000级100000级大于100000级气流流型垂直单向流水平单向流非单向流非单向流非单向流气流组织型式主要送风方式1.顶送(高效过滤器占顶棚面积≥60%)2.侧布高效过滤器顶棚设阻尼层送风1.侧送(送风墙满布高效过滤器)2.侧送(高效空气过滤器占送风墙面积≥40%)1.顶送2.上侧墙送风1.顶送2.上侧墙送风1.顶送2.上侧墙送风主要回风方式1.相对两侧墙下部均布回风口2.格棚地面回风1.回风墙满布回风口2.回风墙局部布置回风口1.单侧墙下部布置回风口2.走廊回风(走廊内均布回风口或端部集中回风)1.单侧墙下部布置回风口2.走廊回风(走廊内均布回风口或端部集中回风)3.顶部布置回风口(有粉尘和有害物质的洁净室除外)1.单侧墙下部布置回风口2.走廊回风(走廊内均布回风口或端部集中回风)3.顶部布置回风口(室内粉尘量大和有害物质的洁净室除外)送风量气流流经室内断面风速(m/s)不小于0.25不小于0.5换气次数(次/h)不小于25不小于15不小于12《洁净厂房设计规范》规定：1-4级应垂直单向流5级应垂直单向流或水平单向流6-9级宜非单向流