乱流洁净室自净时间和污染时间的计算

一、概念
洁净室在其空气净化系统运行之后，室内含尘浓度从一个较高的数值下降到稳定的值，所需的时间即为自净时间，这个时间越短越好。如果因污染而使室内含尘浓度由一个较低的稳定值回升到较高的稳定值，所需的时间即为污染时间。所不同的是，如果是因停机而造成污染，其污染时间越长越好，说明系统和建筑的严密性好；如果是在洁净室运行之中，由于增加了发尘源或发尘量，而使室内含尘浓度上升到一个新的稳定值，则所需的时间即是发尘污染时间，越短越好，说明干净气流能很快起到冲淡稀释作用。下面要计算的是自净时间和发尘污染时间。停机污染时间由于受到系统和建筑的影响，比较复杂，难于计算。
下图是实际的开机自净曲线和停机污染曲线的例子。

高效空气净化系统具有自净时间和污染时间的概念，而中效空气净化系统室内含尘浓度随着室外大气含尘浓度的变化而变化，因此无所谓自净时间和污染时间。
二、自净时间的计算
从乱流洁净室含尘浓度的瞬时式可见，任意时刻的含尘浓度Nt和时间t都是未知数，是不能直接求解自净时间或污染时间的。由下面一个简化的方法。

   

对于高效空气净化系统的洁净室，ηr＞0.999，同时对于s≤1的情况，［1-s（1-ηr）］≈1，所以上面公式简化为

     

还可以进一步简化，可以设Nt/N为比1稍大的数，可认为含尘浓度已达到稳定。因而可得

   
所以

   

该式在单对数纸上将成为直线，如下图。因通常均有N0/N≥1，故取值时可略去1。

为了求自净时间，先要求出，N0是洁净室原始含尘浓度，如果不是事先已知，则应加以确定。实际情况表明，只要开机前系统已经停止运行几个小时，则不管什么系统的洁净室，最后N0将趋近于室外大气含尘浓度M。从下表可以看出，对于一般围护结构的洁净室，N0约可达到M的80%，因为N0差别不大，对于自净时间的影响也不大，为了方便计算，可以取N0=M。

     

M的确定可按实际确定。
M是洁净室稳定时含尘浓度，应根据要求或计算确定，具体方法另讨论。
根据由上图求出nt，则 ，t 的单位是min

下表列出了18例开机自净时间的计算值和实测值的对比，可见两者是较相近的。

下图是根据国外的实验数据绘出的，由于是对同一个洁净室改变换气次数做的实验，因此换气次数和自净时间的关系更单一，更可信。
       

现在计算一下关于开门入室带入污染而需的自净时间。
已知因开门室内浓度比上升到

    ，要求恢复到以内的自净时间。

   

如果洁净室为1000级，n按60次/h计算，带入上式得
   

对于带进的污染不仅在于增加含尘浓度而且带走了异性颗粒，则自净时间超过2min是不希望的，一般单向流的自净时间不超过2min，所以希望以2min为限度。因此上述结果说明进门的污染是危险的，所以这种情况要设缓冲室。
从上述一系列计算可以看出，乱流洁净室含尘浓度达到稳定状态的时间是很短的，在停机后污染及其严重的条件下，即

   

在这种条件下，当换气次数达20次/h，开机后自净时间不超过1h；当换气次数达30次/h，自净时间不超过40min；当换气次数达50次/h，开机后自净时间不超过22min。但是这样严重的污染是极其罕见的。一般情况下

，则按以上换气次数，自净时间将不超过41min、28min、17min。过去由于没有能够系统普测，对乱流洁净室的效果估计不足的，因而不区分不同的室内原始含尘浓度和稳定浓度之比，不区分换气次数多少，而笼统的提出乱流洁净室自净时间要1h，必须设值班风机的看法。现在从理论实践两方面证明乱流洁净室的开机自净时间不长，这就表明，除非停机后工作无法收藏，特别怕污染以外，在一般情况下可以不设值班风机，只要提前开机半小时就可以使洁净室投入工作了。
三、发尘污染时间的计算
由于发尘污染，污染前的稳定浓度成为原始浓度N0,污染后新的稳定浓度是N，所以＜1。这样，公式

 

就可以改写成

 

同样可设为略小于1的数，认为此时含尘浓度已趋于稳定，于是上式可得

 
此式在单对数纸上也是直线，相当于自净时间那条线的延长，只是横坐标由变为