潔凈棚專題
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潔凈棚的工作原理
10-100 級的潔凈棚：要使內部凈化級別達到100級或以上就要使室內的潔凈氣流形成單向垂直流。就是說在潔凈室內的氣流在同一截面的任意一點氣流的方向和速度保持 一致，這樣就可以使潔凈氣流象活塞一樣將室內的塵埃粒子以快的速度帶走。要實現垂直流就要將高效過濾器布滿屋頂，才能實現單向垂直流，達到潔凈度100 級或以上的級別。
1K- 100K潔凈棚：其氣流組織方向和Class1-100潔凈棚不同，內部的氣流是以不均勻的速度呈不平行流動，伴有回流和渦流，它主要靠潔凈的氣流不斷稀釋內部空氣，將內部的污染逐漸排出，來實現潔凈效果。要實現潔凈棚的等級不同，主要是依靠單位時間內所送風量的不同來實現的。
潔凈棚形式：可分為全封閉式、半封閉式。
全封閉式-多應用于高要求場合或科研單位。
潔凈棚氣流工作原理
氣流→空氣凈化系統凈化處理→風機加壓送風→風機過濾單元→潔凈棚→帶走塵土（細菌）。重復以上進程，即可到達凈化目的。
潔凈棚的氣流以一個方向流動（或是垂直的或是水平的），并以一般是0.3米/秒至0.5米/秒（60英尺/分鐘至100英尺/分鐘）的均速流過整個空間。氣流由潔凈棚吊頂的風機過濾單元(帶高效過濾器)向棚內送風。氣流有如一個空氣活塞，向下流經棚內，帶走污染物，然后從地面排出。
潔凈棚優點：
構造簡單、系統建造成本低，擴充比較容易，在某些特殊用途場所，可并用超凈工作臺，提高潔凈棚的潔凈等級。
潔凈棚控制微粒污染的主要途徑：
1.控制污染源，減少污染發生量；
2.迅速有效地排除室內已經發生的污染；
3.有效地阻止室外的污染侵入。（或有效地防止室內污染逸至室外）
流體力學的概念：
1.穩定流與不穩定流；（按照運動要素流速、加速度等有無時間因素）
2.漸變流（流線之間基本是等距的，流線接近直線）與突變流；（按照流線形狀）
漸變流中包含有均勻流（漸變流的極限情況）與非均勻流；
3.層流與紊流（按照有無質點交換）。
一、非單向流潔凈棚原理
主要特點：從來流到出流之間氣流的流通斷面是變化的。也稱亂流。流態實質：急變流，紊流，穩定流。
（1）孔板頂送有全孔板頂送與局部孔板頂送之分。全孔板頂送風速小，氣流分布均勻，可達到1000級潔凈度。局部孔板頂送與全孔板頂送比，風速大，在墻側有渦流并部分沿測墻向上翻卷，經頂棚到中間，隨潔凈氣流向下流，混入和污染潔凈氣流。其潔凈度可達10000級。
（2）流線型散流器頂送此種氣流組織方式適用于4米以上的高大廠房。
（3）高效過濾器風口頂送高效過濾器布置在送風口，一般帶擴散板，可獲得1000級到100000級潔凈度，是一種常用的氣流組織形式。
（4）側送一般采用側送，同側下側回。此種形式適用于層高較低的廠房，多用于舊廠房改造。側送室內渦流多，潔凈度只能達到10000級，但工程造價低。
非單向流潔凈棚的作用原理是：當一股干凈氣流從送風口送入室內時，迅速向四周擴散、混合。同時把差不多同樣數量的氣流從回風口排走，這股干凈氣流稀釋著室內污染的空氣，把原來含塵濃度很高的室內空氣沖淡了，一直達到平衡。所以氣流擴散的越快，越均勻，那么稀釋的效果當然越好。
非單向流潔凈棚的原理就是稀釋作用。
根據非單向流潔凈棚的工作原理，它可以達到的潔凈度一般為1000~10000（6-7）級，如果設計合理，部分情況下可達100（5）級。室內換氣次數越大，一般來說，所得潔凈度也越高。
二、層流潔凈棚
層流潔凈棚的進風面布滿高效過濾器，整個送風面是一個大送風口，送風氣流經靜壓箱和高效過濾器的均壓均流作用，從送風口到回風口氣流流線彼此平行，充滿全室斷面，以均速向前推進，就像個大活塞，把室內原污染空氣排入回風口，從而達到凈化室內空氣的目的。由于氣流的流線始終是平行的，無渦流，因此層流亦稱平行流潔凈棚。根據氣流組織形式分垂直層流潔凈棚和水平直層流潔凈棚。
1、垂直單向流潔凈棚
（1）頂棚滿布高效過濾器送風，全地板格柵回風
這是典型的垂直單向流潔凈棚，見圖。
優點是：可獲得均勻向下的單向氣流，因而自凈能力強，能夠達到最高的潔凈度級別。
缺點是：頂棚結構較復雜，造價和維護費用高，高效過濾器堵漏較困難。
（2）側布高效過濾器頂棚阻尼層送風，全地板格柵回風
（3）頂棚和側面雙布高效過濾器送風，全地板格柵回風
（4）全頂棚送風，兩側下回風
2、水平單向流潔凈棚
（1）送風墻滿布高效過濾器水平送風，全墻面回風
（2）“隧道”式單向流送風
基本原理
在單向流潔凈棚內，干凈氣流不是一股或幾股，而是充滿全室斷面，所以這種潔凈棚不是靠摻混作用，而是靠推出作用將室內臟空氣沿整個斷面排至室外，從而達到凈化室內空氣的目的。
3、主要特點
（1）全室斷面上的流速比較均勻。
（2）至少在工作區內流線平行。流線平行指時均流線彼此平行。
（3）至少在工作區內沒有渦流。
4、單向流潔凈棚的三項特性指標
（流線平行度、非單向流度、下限風速）
1、流線平行度
流線平行的作用是保證塵源散發的塵粒不做垂直于流向的傳播。如果這種傳播范圍在允許范圍之內，則流線稍有傾斜也應該是許可的。這樣，對于單向流潔凈棚就有一個允許的流線平行度。
工作區是主要工藝進行的區域，所以潔凈度級別是用工作區的含塵濃度表示的。我國對潔凈棚工作區的規定是：自地面向上0.8–1.5m，因工作臺面可能低到0.75m，因此，這里更嚴格地取為0.75m。
（1）脈動速度
U=ū+△u
u—瞬時流速；
ū—時均速；
△u—脈動速度。
（2）非單向流度
公式
βu—非單向流度；
ui—各測點的速度；
ū—時均速；
n—測點數。
對于單向流潔凈棚，應不大于0.25，否則說明該單向流潔凈棚的性能較差。
3、下限風速
（1）單向流潔凈棚氣流速度的作用
1）污染氣流多方位散布：
2）污染氣流與送風氣流同向：
3）污染氣流與送風氣流逆向：
4）全室被污染：
（2）控制多方位污染
對于人體，風速達0.22m/s時，在距人體0.3m處，污染濃度已降低到5（100）級以下。
（3）控制同向污染
根據前面分析，若1.8m高度位置散發的塵粒，希望不會超過該人的工作范圍而進入相鄰工作人員的范圍（人體正中至兩邊的最大距離為0.5m），以至于造成污染，則送風速度應不小于0.3m/s。
（4）控制逆向污染
垂直單向流潔凈棚
垂直單向流潔凈棚的主要逆向污染是從熱源上升的氣流，因此，其必要的送風速度應根據熱源參數確定。
水平單向流潔凈棚
水平單向流潔凈棚的主要逆向污染是人行走引起的二次氣流，因此，其必要的送風速度應根據二次氣流的流速確定。
（5）滿足合適的自凈時間
在全室被污染的情況下，要能以合適的時間，迅速地使室內空氣自凈，這就與潔凈棚氣流的流速有很大關系。氣流速度大，自凈能力強，自凈時間短，但不經濟。研究發現，氣流速度大約在0.25m/s以后，自凈時間基本趨于一致，達一分鐘左右，再提高速度，縮短自凈時間的作用已不明顯。
（6）綜合分析
上面討論的四方面控制污染所需的風速相差不大，綜合分析，將下限風速分別劃出三檔。
醫藥工業潔凈廠房氣流組織與送風
《潔凈廠房設計規范》規定：
1-4級應垂直單向流
5級應垂直單向流或水平單向流
6-9級宜非單向流
潔凈棚工作原理原文鏈接：http://m.bmtsd.com/product/gongzuoyuanli.html
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