洁净室气流组织原理及其应用

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）

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）。

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。也称乱流。流态实质：急变流，紊流，稳定流。

（1）孔板顶送有全孔板顶送与局部孔板顶送之分。全孔板顶送风速小，气流分布均匀，可达到1000级洁净度。局部孔板顶送与全孔板顶送比，风速大，在墙侧有涡流并部分沿测墙向上翻卷，经顶棚到中间，随洁净气流向下流，混入和污染洁净气流。其洁净度可达10000级。

（2）流线型散流器顶送此种气流组织方式适用于4米以上的高大厂房。

（3）高效过滤器风口顶送高效过滤器布置在送风口，一般带扩散板，可获得1000级到100000级洁净度，是一种常用的气流组织形式。

（4）侧送一般采用侧送，同侧下侧回。此种形式适用于层高较低的厂房，多用于旧厂房改造。侧送室内涡流多，洁净度只能达到10000级，但工程造价低。

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。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。

二、层流洁净室层流洁净室的进风面布满高效过滤器，整个送风面是一个大送风口，送风气流经静压箱和高效过滤器的均压均流作用，从送风口到回风口气流流线彼此平行，充满全室断面，以均速向前推进，就像个大活塞，把室内原污染空气排入回风口，从而达到净化室内空气的目的。由于气流的流线始终是平行的，无涡流，因此层流亦称平行流洁净室。

根据气流组织形式分垂直层流洁净室和水平直层流洁净室。

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。

（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

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

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、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。

4、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。

（1）脉动速度U=ū+△uu—瞬时流速；ū—时均速；△u—脉动速度。

（2）非单向流度公式

βu—非单向流度；ui—各测点的速度；ū—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。

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：

（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）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。

（4）控制逆向污染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。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。

（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。

（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。

医药工业洁净厂房气流组织与送风

《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

原文来源：http://www.iwuchen.com/