小面積千級無塵車間氣流組織設計

欧洲杯外围塞淨化 2021-06-05 10:50 閱讀

小面積千級無塵車間氣流組織設計小面積千級無塵車間氣流組織設計

以自行設計的實驗台爲例, 通過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 級無塵車間的這種新型氣流組織形式。分析了新型氣流組織下換氣次數。對這種氣流組織形式在小面積無塵車間中的應用作了可行性和經濟性分析。

1  問題的提出

《设计规范》GBJ 73 —84 规定:1000 级无尘车间送风方式为孔板顶棚送风, 条形布置高效过滤器顶棚送风或者间隔布置带扩散板的高效过滤器顶棚送风。回风方式为相对两侧墙下部均匀布置回风口回风, 换气次数不小于50 次/h 。这种送、回风方式可造成室内良好的气流流型, 室内大部分区域(包括人的工作区)处于主流区, 要求的洁净度指标可在较小的送风量下达到。显然, 它是一种比较理想的气流流型。

然而, 1000 級無塵車間是亂流(非單向流)無塵車間中最高的潔淨度等級。這種無塵車間往往面積較小, 且被套在一個大的潔淨度較低的房間內。對于這種獨立的、分散的、小面積的無塵車間, 它的氣流組織形式應該如何呢?

该實驗台布置如图1 。

  由于在實際應用過程中有些情況會受到房間和無塵車間(www..com)空間的限制, 不能布置兩側回風, 所以采用上送風單側回風的形式。

2  兩種氣流組織形式下室內潔淨度、容積發塵量與換氣次數的

關系

2 .1  常規氣流組織形式

1000 级无尘车间常规送、回风方式下造成的室内气流分布见图2[2]。室内大部分区域, 尤其是工作区(距地面1 ~ 1 .5 m 左右的区域)处于主流区。因为通常

所指的洁净度指标是指工作区洁净度, 所以, 在此流型下, 洁净度、容积发尘量与换气次数的關系也即主流区浓度、容许发尘量与换气次数的關系。

        

此關系式[1]可表示为:

式中: Na ———主流区含尘浓度, 粒/ L(≥0 .5 μm);

Ns ———高效过滤器出口含尘浓度, 粒/ L(≥0 .5 μm);

G ———无尘车间单位容积发尘量,粒/(min?m3)(≥0 .5 μm);

n ———送风换气次数, 次/h ;

β ———主流區發塵量與總發塵量之比;

———渦流區至主流區的引帶風量與送風量之比。

根据室内气流分布, β 取0 .6(两侧回风取值);取1 .3 ;Ns 取1 .5 粒/ L(≥0 .5 μm)。

将以上数据代入式(1), 得Na — G — n 關系如下:

对于1000 级无尘车间, 取Na = 17 .5 粒/L(≥0 .5 μm), 则式(2)变为:

2 .2  新型气流组织形式

新型气流组织形式下室内流场分布见图3[2]。因为室内较大一部分区域(包括一大部分工作区)处于涡流区, 所以洁净度、容积发尘量与换气次数的關系也即涡流区浓度、容积发尘量与换气次数的關系, 该關系式[1]可表示如下:

式中:Nb —涡流区含尘浓度, 粒/L(≥0 .5 μm)。其他参数的意义同前。

              

根据室内气流分布, β取0 .5(单侧回风取值);取1 .3 ;Νs 取1 .5 粒/L(≥0 .5 μm)。

将以上数据代入式(4), 得Nb — G — n 關系:

取Nb =17 .5 粒/ L (≥0 .5 μm), 则式(5)变为:

由式(3)和式(6)可知, 在室内发尘量相同的前提下, 要满足同样的洁净度, 新型气流组织所需换气量要比常规气流组织所需换气量大。如果常规气流组织下换气次数为n1 , 新型气流组织下换气次数为n2 ,则n1 与n2 關系为:

3 新型氣流組織形式用于小面積1000 級無塵車間的技術經濟分析

由以上分析可知, 要满足相同的洁净度, 新型气流组织下送风换气量要比常规气流组织下送风换气量大一倍。对于大面积无尘车间来讲, 采用新型气流组织运行费用大得惊人, 这显然是不可取的。然而, 对于小面积无尘车间, 情况就不同了。小面积无尘车间净化空间体积较小, 要求的送风量并不大, 而无尘车间系统的阻力却比大。这就要求选择高压头风机, 而高压力风机提供的风量也不会太小, 往往是提供的风量远大于无尘车间要求的送风量, 在此情况下, 或者采用节流的方法降低风量, 或者在大风量下运行系统。因此, 如果在小面积无尘车间中采用新型气流组织形式,和常规气流组织形式相比, 风机型号并不需要加大,运行耗电量也不会增加, 而系统初投资却可大大减少。显然, 这是一种最为适宜的选择。我们以上述實驗台为例对此问题作一分析。无尘车间体积为2.3 m ×1.7m ×2.2 m =8.6m3 , 若按1000 级最小换气次数50 次/h 计算, 所需送风量为430 m3/h , 而空气循环系统阻力至少在150 ~ 200 Pa左右。风机的选择应同时满足送风量和克服系统阻力的要求, 即风机的压力为150 ~ 200 Pa , 此压力对应的送风量为1200 ~ 2 000m3/h , 大大超过要求的送风量, 这就说明用单侧回风不用增加系统初投资, 反而可以节省系统初投资。在此情况下, 选择新型气流组织显然是经济、实用并能满足洁净度要求的。

4  實測結果分析

为了证明以上分析的正确性, 对图1 所示的无尘车间洁净度进行了实测。测试是在模拟动态工况下进行的。测试仪器采用Y09 9 型激光粒子计数器。在无尘车间地面以上1.2 m左右的高度布置6 个测点, 测点布置见图4 , 每个测点测3 次, 取其平均值作为最终结果, 洁净度测定结果见表1 , 测试时换气次数n 2= 83 次/h 。按规范规定, 对于1000 级无尘车间来说, ≥0.5 μm的粒子浓度应≤35个/L[3]。由测定结果可知, 无尘车间洁净度完全满足1000 级的要求, 证明新型气流组织形式是适用的。

5  結論

(1)对于10 m3以下的小面积1000 级无尘车间, 送风方式采用带扩散板的高效过滤器顶棚送风, 回风方式可采用单侧墙下部均匀布置回风口。与常规气流组织形式相比, 这种气流组织可大大节省系统初投资, 而系统的运行费用不会增加, 是一种较为理想气流组织形式。

(2)要滿足相同的潔淨度等級, 新型氣流組織下送風換氣量要比常規氣流組織下送風換氣量大一倍。因此, 對于大面積1000 級無塵車間, 這種氣流組織形式是不可取的。

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