小面积千级无尘车间气流组织设计

2022-11-08 09:45:00

以自设计的试验台为例,通过测量上下回气流组织形式下的粒子浓度,介绍了适合小型1000级无尘车间的新型气流组织形式。分析了新气流组织下的通风次数。本文分析了该气流组织在小型无尘车间中的应用。

1 问题的提出

《洁净厂房设计规范》GBJ73-84规定,1000级无尘车间的送风方式为孔板吊顶送风,条形布置高效过滤器吊顶送风或间隔布置带扩散板的高效过滤器吊顶送风。回风方式是将回风口回风均匀布置在两侧墙体下部,通风次数不少于50次/h。这种送回风方式方式可以造成良好的室内气流。室内大部分区域(包括人工作区)位于主流区域,所需的洁净度指标可以在较小的送风量下实现。显然是理想的气流。

然而,1000级无尘车间是乱流(非单向流)无尘车间中的清洁度水平。这种无尘车间通常面积较小,并被困在一个清洁度较低的大房间里。这种独立、分散、小型无尘车间的气流组织形式应如何?

实验台布置如图1所示。

由于在实际应用过程中,有些情况会受到房间和无尘车间空间的限制,两侧回风无法布置,因此采用上送风单侧回风的形式。

2 室内种气流组织形式下,室内清洁度、体积粉尘量与通风次数的关系

2.1 常规气流组织形式

1000级无尘车间常规送货,回风造成的室内气流分布见图2[2]。大部分室内区域,特别是工作区域(距地面1~1.5m左右区域)位于主流区域。因为通常是这样。

所指的洁净度指标是指工作区域的洁净度。因此,在这种流型下,洁净度、体积粉尘量与通风次数之间的关系,即主流区域的浓度、允许粉尘量与通风次数之间的关系。

可表示为:

式中:Na———主流区域粉尘浓度,粒/L(≥0.5μm);

Ns———高效过滤器出口粉尘浓度,颗粒/L(≥0.5μm);

G———无尘车间单位容积粉尘量,颗粒/(min·m3)(≥0.5μm);

n———送风次数/次/次/h;

β———主流区粉尘量与总粉尘量之比;

———涡流区至主流区的引带风量与送风量之比。

根据室内气流分布,β取0.6(两侧回风值).3;Ns取1.5粒/L(≥0.5μm)。

代入上述数据(1),得到Na—G—n关系如下:

1000级无尘车间,取Na=17.5粒/L(≥0.5μm),(2)变为:

2.2 新的气流组织形式

室内流场分布见图3[2]。因为洁净室。www.iwuchen.com大部分区域(包括大部分工作区域)位于涡流区域,因此清洁度、体积粉尘量与通风次数之间的关系,即涡流区域浓度、体积粉尘量与通风次数之间的关系,可表示如下:

式中:Nb—涡流区的粉尘浓度L(≥0.5μm)。其他参数的意义与以前相同。

根据室内气流分布,β取0.5(单侧回风值).3;Νs取1.5粒/L(≥0.5μm)。

以上数据代入式(4),得到Nb—G—n关系:

取Nb=17.5粒/L(≥0.5μm),规则(5)变为:

根据公式(3)和公式(6),在室内粉尘量相同的前提下,为了满足相同的清洁度,新气流组织所需的通风量大于传统气流组织所需的通风量。如果传统气流组织下的通风次数为n1、新气流组织下的换气次数为n2,则n1与n2关系为:

3型气流组织形式用于小面积1000级无尘车间的技术经济分析

从以上分析可以看出,为了满足相同的清洁度,新气流组织下的送风量是传统气流组织下的两倍。对于大面积无尘车间,新气流组织的运行成本惊人,这显然是不可取的。然而,对于小型无尘车间,情况却有所不同。小型无尘车间净化空间小,所需送风量小,但无尘车间系统阻力大。这就要求选择高压头风机,高压风机提供的风量不会太小,往往提供的风量远远大于无尘车间要求的送风量。在这种情况下,要么采用节流的方法来减少风量,要么在大风下运行系统。

因此,如果在小型无尘车间采用新的气流组织形式,与传统的气流组织形式相比,风机型号不需要增加,运行功耗不会增加,但系统的初始投资可以大大降低。显然,这是合适的选择之一。我们以上述实验台为例,对这个问题进行了分析。无尘车间的体积为2.3m×1.7m×2.2m=8.6m3.1000级无尘车间小换气次数为50次/h所需送风量为430m3/h,空气循环系统的阻力至少为150~200Pa风机的选择应同时满足送风量和克服系统阻力的要求,即风机压力为150~200Pa,压力对应的送风量为1200~2000m3/h,大大超过了所需的送风量,这表明单侧回风不需要增加系统的初始投资,但可以节省系统的初始投资。在这种情况下,选择一个新的气流组织显然是经济、实用和满足清洁度要求的。

4 实测结果分析

为了证明上述分析的正确性,测量了图1所示的无尘车间的清洁度。该测试是在模拟动态条件下进行的。使用测试仪器Y099激光粒子计数器。无尘车间地面以上11个.2m左右高度布置6个测点。测点布置见图4。每个测点测量3次。以平均值为终结果。洁净度测定结果见表1。测试时通风次数n2=83次/h。1000级无尘车间按规范规定,≥0.5μm粒子浓度应为≤35个/L[3]。根据测定结果,无尘车间的清洁度完全满足1000级的要求,证明适用于新型气流组织。

5 结论

(1)对于10m3以下小面积1000级无尘车间采用带扩散板的高效过滤器天花板送风,回风方式可采用单侧墙下部均匀布置。与传统的气流组织形式相比,这种气流组织可以大大节省系统的初始投资,系统的运行成本不会增加,是一种理想的气流组织形式。

(2)为了满足相同的清洁度水平,新气流组织下的送风量是传统气流组织下的两倍。因此,对于大面积的1000级无尘车间,这种气流组织形式是不可取的。