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小面積千級無(wú)塵車(chē)間氣流組織設計

來(lái)源：山東康德萊凈化工程有限公司 時(shí)間：2020-10-09 13:52:48 瀏覽次數：

以自行設計的實(shí)驗臺為例, 通過(guò)測定上送單側下回氣流組織形式下的粒子濃度, 介紹了適合于小面積1000 級無(wú)塵車(chē)間的這種新型氣流組織形式。分析了新型氣流組織下?lián)Q氣次數。對這種氣流組織形式在小面積無(wú)塵車(chē)間中的應用作了可行性和經(jīng)濟性分析。
 
1 　問(wèn)題的提出
《潔凈廠(chǎng)房設計規范》GBJ 73 —84 規定:1000 級無(wú)塵車(chē)間送風(fēng)方式為孔板頂棚送風(fēng), 條形布置高效過(guò)濾器頂棚送風(fēng)或者間隔布置帶擴散板的高效過(guò)濾器頂棚送風(fēng)?；仫L(fēng)方式為相對兩側墻下部均勻布置回風(fēng)口回風(fēng), 換氣次數不小于50 次/h 。這種送、回風(fēng)方式可造成室內良好的氣流流型, 室內大部分區域(包括人的工作區)處于主流區, 要求的潔凈度指標可在較小的送風(fēng)量下達到。顯然, 它是一種比較理想的氣流流型。
然而, 1000 級無(wú)塵車(chē)間是亂流(非單向流)無(wú)塵車(chē)間中最高的潔凈度等級。這種無(wú)塵車(chē)間往往面積較小, 且被套在一個(gè)大的潔凈度較低的房間內。對于這種獨立的、分散的、小面積的無(wú)塵車(chē)間, 它的氣流組織形式應該如何呢?
該實(shí)驗臺布置如圖1 。
 

 由于在實(shí)際應用過(guò)程中有些情況會(huì )受到房間和無(wú)塵車(chē)間空間的限制, 不能布置兩側回風(fēng), 所以采用上送風(fēng)單側回風(fēng)的形式。
 
2 　兩種氣流組織形式下室內潔凈度、容積發(fā)塵量與換氣次數的關(guān)系
2 .1 　常規氣流組織形式
1000 級無(wú)塵車(chē)間常規送、回風(fēng)方式下造成的室內氣流分布見(jiàn)圖2[2]。室內大部分區域, 尤其是工作區(距地面1 ～ 1 .5 m 左右的區域)處于主流區。因為通常
所指的潔凈度指標是指工作區潔凈度, 所以, 在此流型下, 潔凈度、容積發(fā)塵量與換氣次數的關(guān)系也即主流區濃度、容許發(fā)塵量與換氣次數的關(guān)系。
        

此關(guān)系式[1]可表示為:
 

式中: Na ———主流區含塵濃度, 粒/ L(≥0 .5 μm);
Ns ———高效過(guò)濾器出口含塵濃度, 粒/ L(≥0 .5 μm);
G ———無(wú)塵車(chē)間單位容積發(fā)塵量,粒/(min·m3)(≥0 .5 μm);
n ———送風(fēng)換氣次數, 次/h ;
β ———主流區發(fā)塵量與總發(fā)塵量之比;
———渦流區至主流區的引帶風(fēng)量與送風(fēng)量之比。
根據室內氣流分布, β 取0 .6(兩側回風(fēng)取值);取1 .3 ;Ns 取1 .5 粒/ L(≥0 .5 μm)。
將以上數據代入式(1), 得Na — G — n 關(guān)系如下:
 

對于1000 級無(wú)塵車(chē)間, 取Na = 17 .5 粒/L(≥0 .5 μm), 則式(2)變?yōu)?
 

2 .2 　新型氣流組織形式
新型氣流組織形式下室內流場(chǎng)分布見(jiàn)圖3[2]。因為潔凈室www.iwuchen.com內較大一部分區域(包括一大部分工作區)處于渦流區, 所以潔凈度、容積發(fā)塵量與換氣次數的關(guān)系也即渦流區濃度、容積發(fā)塵量與換氣次數的關(guān)系, 該關(guān)系式[1]可表示如下:
 

式中:Nb —渦流區含塵濃度, 粒/L(≥0 .5 μm)。其他參數的意義同前。
              

根據室內氣流分布, β取0 .5(單側回風(fēng)取值);取1 .3 ;Νs 取1 .5 粒/L(≥0 .5 μm)。
將以上數據代入式(4), 得Nb — G — n 關(guān)系:
 

取Nb =17 .5 粒/ L (≥0 .5 μm), 則式(5)變?yōu)?
 

由式(3)和式(6)可知, 在室內發(fā)塵量相同的前提下, 要滿(mǎn)足同樣的潔凈度, 新型氣流組織所需換氣量要比常規氣流組織所需換氣量大。如果常規氣流組織下?lián)Q氣次數為n1 , 新型氣流組織下?lián)Q氣次數為n2 ,則n1 與n2 關(guān)系為:
 

3 新型氣流組織形式用于小面積1000 級無(wú)塵車(chē)間的技術(shù)經(jīng)濟分析
由以上分析可知, 要滿(mǎn)足相同的潔凈度, 新型氣流組織下送風(fēng)換氣量要比常規氣流組織下送風(fēng)換氣量大一倍。對于大面積無(wú)塵車(chē)間來(lái)講, 采用新型氣流組織運行費用大得驚人, 這顯然是不可取的。然而, 對于小面積無(wú)塵車(chē)間, 情況就不同了。小面積無(wú)塵車(chē)間凈化空間體積較小, 要求的送風(fēng)量并不大, 而無(wú)塵車(chē)間系統的阻力卻比大。這就要求選擇高壓頭風(fēng)機, 而高壓力風(fēng)機提供的風(fēng)量也不會(huì )太小, 往往是提供的風(fēng)量遠大于無(wú)塵車(chē)間要求的送風(fēng)量, 在此情況下, 或者采用節流的方法降低風(fēng)量, 或者在大風(fēng)量下運行系統。
因此, 如果在小面積無(wú)塵車(chē)間中采用新型氣流組織形式,和常規氣流組織形式相比, 風(fēng)機型號并不需要加大,運行耗電量也不會(huì )增加, 而系統初投資卻可大大減少。顯然, 這是一種最為適宜的選擇。我們以上述實(shí)驗臺為例對此問(wèn)題作一分析。無(wú)塵車(chē)間體積為2.3 m ×1.7m ×2.2 m =8.6m3 , 若按1000 級無(wú)塵車(chē)間最小換氣次數50 次/h 計算, 所需送風(fēng)量為430 m3/h , 而空氣循環(huán)系統阻力至少在150 ～ 200 Pa左右。風(fēng)機的選擇應同時(shí)滿(mǎn)足送風(fēng)量和克服系統阻力的要求, 即風(fēng)機的壓力為150 ～ 200 Pa , 此壓力對應的送風(fēng)量為1200 ～ 2 000m3/h , 大大超過(guò)要求的送風(fēng)量, 這就說(shuō)明用單側回風(fēng)不用增加系統初投資, 反而可以節省系統初投資。在此情況下, 選擇新型氣流組織顯然是經(jīng)濟、實(shí)用并能滿(mǎn)足潔凈度要求的。
4 　實(shí)測結果分析
為了證明以上分析的正確性, 對圖1 所示的無(wú)塵車(chē)間潔凈度進(jìn)行了實(shí)測。測試是在模擬動(dòng)態(tài)工況下進(jìn)行的。測試儀器采用Y09 9 型激光粒子計數器。在無(wú)塵車(chē)間地面以上1.2 m左右的高度布置6 個(gè)測點(diǎn), 測點(diǎn)布置見(jiàn)圖4 , 每個(gè)測點(diǎn)測3 次, 取其平均值作為最終結果, 潔凈度測定結果見(jiàn)表1 , 測試時(shí)換氣次數n 2= 83 次/h 。按規范規定, 對于1000 級無(wú)塵車(chē)間來(lái)說(shuō), ≥0.5 μm的粒子濃度應≤35個(gè)/L[3]。由測定結果可知, 無(wú)塵車(chē)間潔凈度完全滿(mǎn)足1000 級的要求, 證明新型氣流組織形式是適用的。
 

 
5 　結論
(1)對于10 m3以下的小面積1000 級無(wú)塵車(chē)間, 送風(fēng)方式采用帶擴散板的高效過(guò)濾器頂棚送風(fēng), 回風(fēng)方式可采用單側墻下部均勻布置回風(fēng)口。與常規氣流組織形式相比, 這種氣流組織可大大節省系統初投資, 而系統的運行費用不會(huì )增加, 是一種較為理想氣流組織形式。
(2)要滿(mǎn)足相同的潔凈度等級, 新型氣流組織下送風(fēng)換氣量要比常規氣流組織下送風(fēng)換氣量大一倍。因此, 對于大面積1000 級無(wú)塵車(chē)間, 這種氣流組織形式是不可取的。
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