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非單(dān)向流潔淨室、輻流潔淨室、混合流潔淨室的原理(lǐ)及其淨(jìng)化效果比較

更新(xīn)時間:2021-11-22  |  點擊率:9199

一、非單向流潔淨(jìng)室
1、原理
非單向流潔淨(jìng)室的原理是靠(kào)潔淨送風氣流擴(kuò)散、混合、不斷稀(xī)釋室內空氣,把室內汙染逐漸排(pái)出,達到平衡。簡言之,非單(dān)向流(liú)潔淨室的原理就是稀釋作用,如下圖所(suǒ)示(shì)。由此看(kàn)來,非單向流潔淨室是氣流以不均勻(yún)的速度(dù),呈不平行流動,並伴有回(huí)流或渦(wō)流的潔淨室。要想保(bǎo)證有很好的稀釋作用,需選擇擴散性能好的送風口,以及合理布置送風口及回風口。


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2、特性指標
(1)換氣次(cì)數
換氣次數就是潔淨室送風量除以其淨容積。而潔淨室淨容積是不變的。所以,換氣次數的大(dà)小(xiǎo)也反映出潔淨室送(sòng)風量的大小,其作(zuò)用是保證有足夠的潔淨稀釋氣流。在工程設(shè)計中,換氣次數是按照相關標準的推薦值來取用的。可見,換氣次(cì)數大,用於(yú)稀(xī)釋室內微粒汙染的潔淨送風量就大,就有可能使室內潔淨度提高。這裏為什麽說“有可能"提(tí)高室(shì)內潔淨度?因為如果送回風口布置不合理,即使換氣次數大,也未必能有好的效果,這(zhè)就關係到潔淨室氣流組織的問題。
(2)氣流組織
潔淨室的氣流組織,是通過正確選擇送回風口形式(shì)且(qiě)合理布置,使潔淨送風(fēng)氣流很好地擴散(sàn)、稀釋汙染物並(bìng)盡可能減少渦流,能使稀釋後的氣流很快的排入回風口。所以,同樣的(de)換氣次數,送風口多點,布(bù)置均衡點,加之回風口也能與送風口相適應,控製汙染的能力就會增強。氣流組織可采用數(shù)值模擬方法,得到速度矢量分布圖來進(jìn)行(háng)分析。雖然與實際有不少偏差,但由於計算機技術快速發展,CFD軟件的不斷開發,數值模擬在潔淨技術領城受到(dào)不少技術人員的青睞(lài)。氣流組織也可通過(guò)測定流速場流線來進行分析(xī)。
(3)自淨(jìng)時間
非單向流潔淨室是靠潔淨送風(fēng)氣流的稀釋作用,把室內(nèi)含塵濃度(dù)降到所需要求。在降低含塵濃度的過程中,有的潔淨室所花的時間少,有(yǒu)的多。這與送(sòng)回風口形式、布置的位置及換氣次數有(yǒu)關。把潔淨室從某種汙染狀態到達要求的潔淨狀態所需要的時間稱為自淨時(shí)間。自(zì)淨時間是潔淨室從汙染狀態回複到穩(wěn)定的所需潔(jié)淨狀(zhuàng)態(tài)的能力(lì)的體現,自淨時間越短,說明潔淨室(shì)控(kòng)製汙染的能力(lì)越強。

當送(sòng)回風口的形式、數量及布置位置確定後,換氣次數越大(能耗越大),自淨時間就越短。所以,在(zài)確(què)定自淨時間時應根據潔淨室的性質、用戶的需求綜合考慮。有的潔淨室用戶,如潔淨手術室,要求的自淨時間短,在兩台手術之間使潔淨手術室盡可能快的回複到所要求的潔淨狀態,提(tí)高手術室的(de)使用率。而對於固體製劑生(shēng)產車間,就沒必要(yào)要求太短的自(zì)淨時間,上班(bān)開機後,到正式生產需較長的準備時間。

亂流潔淨室的自淨時間一般不超過30min。自淨時間可用下式計算:

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式中t為非單向流潔淨室的自淨時(shí)間(min);
NO為潔(jié)淨室原始含塵濃度(粒/L),實際情況(kuàng)表明,隻要開機前係統已經停止運行(háng)幾個小時,最後NO將(jiāng)趨近於室外大氣含塵濃度M,潔淨室(shì)一般都位於汙染較輕的地區(qū),建(jiàn)議取M=2*105粒/L;
N為潔淨室穩態時的含塵濃度(粒/L);不能取級別上限濃度,宜取上限濃度的1/3~1/2;
n為換氣次(cì)數(次/h)。
自淨時間除與上述因素有關外,還與末端(duān)過濾器有關。同樣一間潔淨室(有回風循(xún)環的係統),末端(duān)采用高效過(guò)濾器時,自淨時間短;采用亞高(gāo)效過濾器時,自淨時間長。所以在設計時,應多與潔淨(jìng)室用戶溝通,考慮各種因素,確(què)定經濟合理的自淨時間。
3、淨化效果
非單向流潔淨室能達(dá)到1000級及其以下的潔淨度(dù)。試驗(yàn)對所建造的某1000級潔淨室(8m
2)做(zuò)潔淨度檢測(cè)時發現,在空態下,有(yǒu)部分測點的微(wēi)粒濃(nóng)度(≥0.5μm)小(xiǎo)於100級的上限值,渦流區內的測點濃度(dù)大(dà)於100級的(de)上限(xiàn)值,當(dāng)自淨時間較長時,隻有一個(gè)檢測(cè)人員貼牆站立不動,進行反複檢測,把移動(dòng)測點後的第一個檢測數據刪掉(因為檢測人員的移動,導致第一(yī)個數據不穩(wěn)定),每個測(cè)點都從第二個數據開始記錄,取三次檢測數據的平均值作為該(gāi)測點的微(wēi)粒濃度值。經計算發現,全室測點(diǎn)(10點)的濃度平均值接近於100級(jí)的上限值。但這也不能說明該潔淨室達到100級(空態),因為根據規範要求:①每(měi)個采樣點的平均粒子濃度Ci應小於或等於潔淨度(dù)等級規定的限值。②全部采樣點的平均粒(lì)子濃度N的95%置信度上限值,應小於或等(děng)於潔淨度等級(jí)規定的限值。很顯然不能滿足規範的(de)規定。盡(jìn)管(guǎn)隻有8m2的潔淨室,氣流組織設計(jì)得很順暢,也不能(néng)滿足100級的要求。在檢測中發現,隻要檢測人員稍(shāo)有小幅的動作(zuò),粒子濃度很快增加(jiā)。說明非單向流(liú)的氣流組(zǔ)織控製汙染的能力比起單向流來要(yào)弱很多,這是由“稀(xī)釋"原(yuán)理所決定的。
二、輻(fú)流潔淨室
輻流潔淨室也被稱為(wéi)矢流潔淨室。在同樣的送風量下,淨化效果比非單向流頂送下側回要好得多。同樣的潔淨度要求下,所需送風量很小,節能效果非常(cháng)顯著。
1、原理
這種潔淨(jìng)室,送風口與回風口(kǒu)需(xū)安裝在(zài)異側,對(duì)角布置。送風口擴散孔(kǒng)板一般做(zuò)成1/4圓弧形(xíng),通過這種(zhǒng)送風口送出輻射(shè)狀的潔淨氣流向斜下方回風口處流動,把汙染物“斜推"
向回風口區域,最後排出室內。如下圖所示(shì)。


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2、淨化效(xiào)果(guǒ)
輻流潔淨室能達到1000級及其以(yǐ)下(xià)的(de)潔淨度。但淨化效果比傳統的非(fēi)單向流潔淨室好。
3、工程應用分析
試驗利用地下室改建製劑(jì)車間,應用了這一氣流組織形式。因把高效過濾(lǜ)器做成圓弧狀,難度較大,相配套(tào)的風口結構(gòu)也比(bǐ)較複雜,需非標(biāo)製作。於(yú)是,采用了另一思路,仍然使(shǐ)用普通高效過濾(lǜ)器(qì)送(sòng)風口,把擴散(sàn)孔板(bǎn)做成(chéng)圓弧狀,並使阻尼加(jiā)大。如下圖所示。

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圖a所示是(shì)應用在淨高2.3m的地下室內,圖b所示(shì)是應用在淨高隻有2.1m的地下室內。這兩個工程的地下室進深都較(jiào)長,所以,把送風主管安裝(zhuāng)於內側,用彩鋼夾芯板做出淨寬600mm左右的(de)夾道,人可進入調節風量。高效過濾器送風口通過軟接頭及支管與主風管相連。室內用(yòng)彩鋼夾(jiá)芯板裝修,采用走廊回(huí)風(因該製劑屬於單品(pǐn)種,不會(huì)發生交叉(chā)汙染)。這兩種氣流組織形式,其淨化效果比(bǐ)傳統亂流潔淨室還要好。且圖b所示的潔淨室淨化效果(guǒ)要優於(yú)圖a所示,可能是送風口距工作麵(miàn)較近所致。

這種低層高(gāo)的建築空間,采(cǎi)用輻流氣流組織,取得了很好的淨化效(xiào)果,降低了潔淨室改造的(de)空間要求。特別是(shì)地下建築噪聲不好控製,應用這種氣流組織,風量可以減少,因而係統產生的噪(zào)聲也將降低。
三、混合流(liú)潔淨室
混合流潔淨室是在潔淨室內既有單向流,又有非單向流的潔淨室。單向流(liú)營造局部(bù)百級環境,非單向流營造局部百級的背景潔淨環境。這種潔淨室也是一種具有節能意義的潔淨室,體現了潔(jié)淨度按需營造(zào)的節能思想。這種潔淨(jìng)室也就是經常說的在1000級下的局部百級或在10000級下的局部百級潔淨室。
1、工程應用
在潔淨室中,某個生產工藝需百級潔淨度,而周邊其他(tā)工藝區域隻要求較低的潔淨度時,就可應用混合流氣流組織方案。如青黴(méi)素分裝工藝、大輸液灌裝工藝都需要百級潔淨環境(jìng),而周邊隻需要1萬級的潔淨環(huán)境。醫院I級潔淨(jìng)手術室,手術區需要100級潔淨環境,而周邊區隻要求(qiú)1000級潔淨環境,這些潔淨(jìng)室都需要采用混合流氣流組織(zhī)。
2、設計施工(gōng)中(zhōng)的常見錯誤及改進措施
百級環境需單向流的氣流組織來營造,在一個(gè)低級別潔淨環境中(zhōng)營(yíng)造局部(bù)百級,回風口的設置(zhì)位置非常重要。工程設計中常(cháng)見的錯誤是回風(fēng)口的位置設置不(bú)合理,導致氣流過早彎曲,使工作麵達不到100級(jí)。造成這種錯誤的原因,首(shǒu)先是沒有很好地理解(jiě)平行的“活塞"流控製汙染的原理,認為在工作麵(miàn)上方安裝層流罩就能實現局部百(bǎi)級;其次是由於生產工藝的原因,導致回風(fēng)口的安裝位置受到限製。如果(guǒ)設計人員對(duì)生產(chǎn)工藝不(bú)熟悉,又(yòu)沒有設(shè)計經驗,那麽就很難想出改進措施,所以導致工(gōng)作麵達(dá)不(bú)到(dào)百級要求。





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