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1、空空 气气 洁洁 净净 技技 术术 （建筑环境与设备工程（建筑环境与设备工程 16学时）学时）赵加宁赵加宁第第3章章 洁净室的工作原理及其应用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：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；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；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。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）（或有效地防止室内污染逸至室外）3.1 非单向流洁净室非单向流洁净室流体力学的概念：流体力学的概念：1.稳稳定定流流与与不不稳稳定定流流（按按照照运运动动
2、要要素素流流速速、加加速速度度等等有有无无时时间间因因素）素）2.渐渐变变流流（流流线线之之间间基基本本是是等等距距的的，流流线线接接近近直直线线）与与突突变变流流（按照流线形状）（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）层流与紊流（按照有无质点交换）3.1 非单向流洁净室非单向流洁净室一、非单向流洁净室原理一、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。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。流态实质：急变流，紊流，稳定
3、流。3.1 非单向流洁净室非单向流洁净室二、非单向流洁净室风口二、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，见图流线型散流器顶送，见图2-2；局部孔板送风，见图局部孔板送风，见图2-3；侧送，见图侧送，见图2-4。3.1 非单向流洁净室非单向流洁净室 非非单单向向流流洁洁净净室室的的作作用用原原理理是是：当当一一股股干干净净气气流流从从送送风风口口送送入入室室内内时时，迅迅速速向向四四周周扩扩散散、混混合合。同同时时把把差差不不多多同同样样数数量量的的气气流流从从回回风风口口排排走走，这这股股干干净净气气流流
4、稀稀释释着着室室内内污污染染的的空空气气，把把原原来来含含尘尘浓浓度度很很高高的的室室内内空空气气冲冲淡淡了了，一一直直达达到到平平衡衡。所所以以气气流流扩扩散散的的越越快快，越越均均匀匀，那那么稀释的效果当然越好。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。非单向流洁净室的原理就是稀释作用。3.1 非单向流洁净室非单向流洁净室三、非单向流洁净室的效果三、非单向流洁净室的效果 根根据据非非单单向向流流洁洁净净室室的的工工作作原原理理，它它可可以以达达到到的的洁洁净净度度一一般般为为1 00010 000（6-7）级级，如如果果设设计计合合理理，部部分分情情况况下下可可达达100（
5、5）级级。室室内内换换气气次次数数越越大大，一一般般来来说说，所所得得洁洁净净度度也也越越高。高。3.2 单向流洁净室单向流洁净室一、单向流洁净室的分类一、单向流洁净室的分类 1、垂直单向流洁净室、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）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。这是典型的垂直单向流洁净室，见图。优优点点是是：可可获获得得均均匀匀向向下下的的单单向向气气流流，因因而而自自净净能能力力强强，能够达到最高的洁净度级别。能够达到最高的洁净度级别。缺缺点点是是：顶顶棚棚结结构构较较复复杂杂，造造价价和和维维护护费费用用高高，高高效效过
6、过滤器堵漏较困难。滤器堵漏较困难。3.2 单向流洁净室单向流洁净室一、单向流洁净室的分类一、单向流洁净室的分类 1、垂直单向流洁净室、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）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）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）全顶棚送风，两侧下回风3.2 单向流洁净室单向流洁净室一、单向流洁净室的分类一、单向流洁净室的分类 2、水平单向流洁净室、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）送风墙满布高效过滤器水平送风，全墙面回风（
7、2）“隧道隧道”式单向流送风式单向流送风3.2 单向流洁净室单向流洁净室二、单向流洁净室的原理二、单向流洁净室的原理 1、基本原理、基本原理 在在单单向向流流洁洁净净室室内内，干干净净气气流流不不是是一一股股或或几几股股，而而是是充充满满全全室室断断面面，所所以以这这种种洁洁净净室室不不是是靠靠掺掺混混作作用用，而而是是靠靠推推出出作作用用将将室室内内脏脏空空气气沿沿整整个个断断面面排排至至室室外外，从从而而达到净化室内空气的目的。达到净化室内空气的目的。3.2 单向流洁净室单向流洁净室二、单向流洁净室的原理二、单向流洁净室的原理 2、主要特点、主要特点（1）全室断面上的流速比较均匀。）全室断
8、面上的流速比较均匀。（2）至至少少在在工工作作区区内内流流线线平平行行。流流线线平平行行指指时时均均流流线线彼彼此平行。此平行。（3）至少在工作区内没有涡流。）至少在工作区内没有涡流。3.2 单向流洁净室单向流洁净室三、单向流洁净室的三项特性指标三、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）（流线平行度、非单向流度、下限风速） 1、流线平行度、流线平行度 流流线线平平行行的的作作用用是是保保证证尘尘源源散散发发的的尘尘粒粒不不做做垂垂直直于于流流向向的的传传播播。如如果果这这种种传传播播范范围围在在允允许许范范围围之之内内，则则流流线线稍稍有有倾倾斜斜也也应应该该是是许许可
9、可的的。这这样样，对对于于单单向向流流洁洁净净室室就就有一个允许的流线平行度。有一个允许的流线平行度。 工工作作区区是是主主要要工工艺艺进进行行的的区区域域，所所以以洁洁净净度度级级别别是是用用工工作作区区的的含含尘尘浓浓度度表表示示的的。我我国国对对洁洁净净室室工工作作区区的的规规定定是是：自自地地面面向向上上0.8 1.5m ，因因工工作作台台面面可可能能低低到到0.75 m ，因此，这里更严格地取为因此，这里更严格地取为0.75 m。3.2 单向流洁净室单向流洁净室三、单向流洁净室的三项特性指标三、单向流洁净室的三项特性指标 2、非单向流度、非单向流度 （1）脉动速度）脉动速度 u瞬时流
10、速；瞬时流速； 时均速；时均速； 脉动速度。脉动速度。3.2 单向流洁净室单向流洁净室三、单向流洁净室的三项特性指标三、单向流洁净室的三项特性指标 2、非单向流度、非单向流度 （2）非单向流度）非单向流度 非单向流度；非单向流度； ui各测点的速度；各测点的速度； 时均速；时均速； n 测点数。测点数。 对对于于单单向向流流洁洁净净室室， 应应不不大大于于0.25，否否则则说说明明该该单单向向流洁净室的性能较差。流洁净室的性能较差。3.2 单向流洁净室单向流洁净室三、单向流洁净室的三项特性指标三、单向流洁净室的三项特性指标 3、下限风速、下限风速（1）单向流洁净室气流速度的作用）单向流洁净室气
11、流速度的作用1）污染气流多方位散布：）污染气流多方位散布：2）污染气流与送风气流同向：）污染气流与送风气流同向：3）污染气流与送风气流逆向：）污染气流与送风气流逆向：4）全室被污染：）全室被污染： 3.2 单向流洁净室单向流洁净室三、单向流洁净室的三项特性指标三、单向流洁净室的三项特性指标 3、下限风速、下限风速（2）控制多方位污染）控制多方位污染 对对于于人人体体，风风速速达达0.22m/s时时，在在距距人人体体0.3 m处处，污污染浓度已降低到染浓度已降低到5（100）级以下。）级以下。 3.2 单向流洁净室单向流洁净室三、单向流洁净室的三项特性指标三、单向流洁净室的三项特性指标 3、下限
12、风速、下限风速 （3）控制同向污染）控制同向污染 根根据据前前面面分分析析，若若1.8 m高高度度位位置置散散发发的的尘尘粒粒，希希望望不不会会超超过过该该人人的的工工作作范范围围而而进进入入相相邻邻工工作作人人员员的的范范围围（人人体体正正中中至至两两边边的的最最大大距距离离为为0.5m），以以至至于于造造成成污污染染，则送风速度应不小于则送风速度应不小于0.3m/s。 3.2 单向流洁净室单向流洁净室三、单向流洁净室的三项特性指标三、单向流洁净室的三项特性指标 3、下限风速、下限风速 （4）控制逆向污染）控制逆向污染l l 垂直单向流洁净室垂直单向流洁净室 垂垂直直单单向向流流洁洁净净室室
13、的的主主要要逆逆向向污污染染是是从从热热源源上上升升的的气气流，因此，其必要的送风速度应根据热源参数确定。流，因此，其必要的送风速度应根据热源参数确定。l l水平单向流洁净室水平单向流洁净室 水水平平单单向向流流洁洁净净室室的的主主要要逆逆向向污污染染是是人人行行走走引引起起的的二二次次气气流流，因因此此，其其必必要要的的送送风风速速度度应应根根据据二二次次气气流流的的流流速确定。速确定。 3.2 单向流洁净室单向流洁净室三、单向流洁净室的三项特性指标三、单向流洁净室的三项特性指标 3、下限风速、下限风速 （5）满足合适的自净时间）满足合适的自净时间在在全全室室被被污污染染的的情情况况下下，要
14、要能能以以合合适适的的时时间间，迅迅速速地地使使室室内内空空气气自自净净，这这就就与与洁洁净净室室气气流流的的流流速速有有很很大大关关系系。气气流流速速度度大大，自自净净能能力力强强，自自净净时时间间短短，但但不不经经济济。研研究究发发现现，气气流流速速度度大大约约在在0.25 m/s以以后后，自自净净时时间间基基本本趋趋于于一一致致，达达一一分分钟钟左左右右，再再提提高高速速度度，缩缩短短自自净净时时间间的的作用已不明显。作用已不明显。3.2 单向流洁净室单向流洁净室三、单向流洁净室的三项特性指标三、单向流洁净室的三项特性指标 3、下限风速、下限风速 （6）综合分析）综合分析 上上面面讨讨论
15、论的的四四方方面面控控制制污污染染所所需需的的风风速速相相差差不不大大，综综合合分分析析，将下限风速分别划出三档。将下限风速分别划出三档。表表3-1 下限风速建议值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表表3-2 医药工业洁净厂房气流组织与送风量医药工业洁净厂房气流组织与送风量空气洁净度
16、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 洁净厂房设计规范洁净厂房设计规范规定：规定：1-4级 应应 垂直单向流5级 应应 垂直单向流或水平单向流6-9级 宜宜 非单向流
