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洁净室不均匀分布计算理论--不均匀分布的影响

更新时间:2023-11-22  |  点击率:593

洁净室内微粒分布的不均匀性,不可避免的给按均匀分布理论计算含尘浓度的结果带来偏差。一般来说,室内气流和尘粒分布越不均匀,实测值和按均匀分布理论计算的值相差就越大。
现在讲的不均匀分布,仍然假定发尘是均匀的、稳定的,只是尘粒的分布不均匀。即使是这种不均匀分布也不是指每一点的不均匀分布,而是指区域不均匀分布,就是有区域浓度差。后者更有实际意义。
1、气流组织的影响(包括送风方式和风口位置)
不同的气流组织对室内浓度场均匀程度是有影响的,但一般来说,现有的气流组织方式在这方面的差别还不是很显著的。实测结果的趋势是,侧送方式实测含尘浓度一般高于按均匀分布法的计算值,不过只有气流分布不均匀,使稀释效果减弱时,实测值才高于计算值。局部孔板、顶送和散流器等方式的实测值对于计算值的正负偏离都存在,这说明在均匀性上略优于侧送。在全孔板方式中,实测值几乎都低于计算值,说明均匀性可能更好。
风口位置的影响要明显得多。例如顶部送风口,如果位置在靠近房间一侧的顶棚上,送风风速再大一些,则造成室内气流极不均匀,可能出现几个涡流区,实测含尘浓度比计算值高得多。
2、送风口数量的影响
送风口数量不同对于气流分布的均匀性也有显著影响,下表就是根据实验结果整理出来的。

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从表中可见,在相同的过滤器和换气次数条件下,送风口少时,平均室内含尘浓度要比按均匀分布法的计算值高,这是因为风口少,乱流成分大,涡流区大,均匀性差。风口多则平均含尘浓度逐渐比计算值低,这是因为涡流区小了,速度场因而较均匀,乱流度减小,而且由于风口多,气流挤压作用增加了。在同样换气次数下,增加风口就降低了风速,这对减少微粒在工作表面的沉积是有利的。
3、换气次数的影响
换气次数对室内气流和浓度的均匀分布有较大影响,因为要使气流和浓度达到均匀分布,必须有足够的气流量去冲淡稀释,而且要使被冲淡稀释的区域尽可能大,直到全室范围。换气次数少,不仅流量不足,而且风口数量也少,可能造成较大较多的涡流区,因此实测含尘浓度一般都大于计算值,因为实际上并未达到均匀稀释的效果。不过当换气次数在10次/h以上时,这种差别一般就不大。随着换气次数的增加,稀释趋于均匀和达到全室的程度,实测值和计算值逐渐接近,大约在70次/h左右,两者不相上下。继续增大换气次数,出现相反的情况,实测值一般低于计算值,这是因为不仅已达到充分均匀稀释,而且由于风量的加大,风口数量必然增加,则气流的挤压作用加强,实际含尘浓度比只按均匀稀释的还要低。总之,换气次数的影响尤其表现在两头,即小换气次数时,实测含尘浓度比计算值高,大换气次数时,实测含尘浓度比计算值低。当然,这是一般的规律,不应绝对化。
4、送风口形式的影响
不同形式的送风口对乱流室有明显影响。在下图列出了几种主要送风形式。
       
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A型:普通扩散板风口,主要为直下气流
B1型:有周边水平出流的扩散板风口,主要为直下气流和水平气流
B2型:散流器风口,主要为斜流
C型:半球形风口,气流为各向同性的辐流
通过实验,得出以下几点:
(1)各种风口自净时间不同,以属于推出气流的C型最好,略优于均匀分布的理论值;属于积极搅拌气流的B型次之,和理论值接近;属于普通气流的A型最差,差于理论值,见下图。
   
QQ截图20231107171555.png
(2)室内发尘时,以C型的室内含尘浓度低。
(3)对于积极搅拌气流的B型,由于诱导吸引等作用,可能使头部发尘对工作台上方有影响。
(4)对于普通的A型,对头、足部分的扩散性能较好,但由于对室内端头气流弱并有上升气流,发尘后室内各点容易出现高浓度。
(5)当有人经常走动等外来干扰时,不论哪种风口的作用差别都不大,而外来干扰较少时,C型风口显示出优点。