空气洁净技术讲稿

（2）室内单位容积发尘量计算
室内发尘人是主要尘源，建筑表面是次要尘源，将其折算成 人的发尘量，方便计算，对人的发尘量进行研究的人，所结果 很多，综合众多结论，取静止状态105粒/min人的发尘量，条件 是在洁净室穿洁净工作服；轻度劳动动作时的发尘量为静止时 的5倍；极轻劳动强度（坐着操作，很少起来活动）发尘量为静 止时的3倍，3×105粒/min人；活动较频繁，劳动强度略大时取 7倍静止时的发尘量。而建筑表面的发尘量，经测试统计每8m2 地面的对应的室内表面的发尘量（顶棚，侧墙表面）与1个人静 止的发尘量相当，为了方便计算，将两种发尘量统一到一个单 位容积发尘量中，取洁净室高2.5m，则每m2一个人静止时单位 容积发尘量
风口位置的影响要明显得多，所造成的涡流区内实测值比计 算值高很多。
（2）送风口数量的影响
实测表明，在相同的过滤器及换气次数条件下，送风口少时， 室内含尘浓度要比按均匀分布法的计算值高（风口少，乱流成 分大，涡流区大），风口多则结果相反（涡流区小，速度场均 匀，乱流度降低）。
（3）换气次数的影响
使气流和浓度达到均匀，必须有足够的气流量去冲淡稀释，n 小实测大于计算值，n↑二者接近，当n=70次/h，二者不相上下， n继续增加，实测一般低于计算值，原因为充分稀释，风口数量 增多，气流的挤压作用加强。
Nv实际为Na、Nb的平均值。
13.2.2 n的计算
在洁净室计算中最常用的是求风量，即n，N值往
往认为已知。如洁净级别定好后，该级别最高允许浓
度值为定值，N取其1/2~1/3即可（以抵抗扰量），对
乱流室
Nv
Ns
60G 103 n
则
nv
60G 103 N Ns
n
13.2.3 ψ的计算
ψ涉及
1
Ns
Ga
Gb
Q Q
Vb V
（11-12）
令 Q Q
Q Q 1 Q
Q nV 60
代入
Ga , Gb
，
G0 G V
粒/L.min，则（11-12）式为
N
Ns
60G 103 n
1
1
Vb V
称为洁净室N－n通式
（11-13）
11.4 N－n通式的物理意义
N
Ns
60G 103 n
1
1
1105 0.4 105 粒/m3.min
2.5 1
亦既单位体积一个人的发尘量。
设βm2地面代表的室内表面的发尘量为1个人的发尘量，
则室内建筑表面在发尘量方面相当的人员数为 F/β
总的当量人员密度
F P
q
1 P （人/m2）
F F
考虑了建筑表面发尘后室内单位容积发尘量
Gm0.4 105q Nhomakorabea（4）送风口形成的影响
不同形式的送风口对乱流洁净室有明显的影响（图11-1）。
实测效果：A型最差，差于理论值；B型与理论值相近；C型最 好，略优于均匀分布的理论值。
11.2 三区不均匀分布模型
（图11-3）由于气流组织的因素，室内分成三个区， 出发点为：①主流区内工作区以上有一定风速，尘源 Ga不可能逆气流不断地均匀把尘粒分散到全主流区， 该区浓度最低；②涡流区内尘源散发的尘粒，部分随 着涡流由下而上，再由上而下，较均匀地进入送风气 流全边界层内；③有一个较小的、含尘浓度不同于主 流区和涡流区的回风口区存在。测表明，一个换气次 数几百次的两侧下回风垂直单向流室，主流区内工作 区的含尘浓度相当于回风口区的70%左右。
粒/L.min，
G0 G 粒/L.min V
解（11-2）（11-3）两微分方程，当
t ，则有
Nb
N sQ QGa
Q
Gb Ga
Gb
Na
NsQ
QGa
Q
Gb
（11-10） （11-11）
由于回风口区范围较小，N 忽略其容积，则主流区和
Na
Va V
Nb
Vb V
涡流区的平均含尘浓度近 似室平均浓度。
dt
Va
Va
Va
（11-2）
dNb Gb NcQ NbQ
dt Vb Vb
Vb
Ga Q
Gb NaQ Q Q NbQ
Vb Vb
Vb
Vb
（11-3）
若令 G0 Ga Gb Ga G0 Gb 1 G0
β为主流区发尘量占总发尘量的比值。
Ga Q Q
Ga
粒/L.min，
Gb Q
Gb
一次性射器为主的工厂，十万级的洁净车间内，有多台注塑机，
发热最很大，单位面积冷负荷达756W/m2，为一般制药车间3~4
倍，按消除余热余湿的送风量达n=59次/h，远高于洁净需求的
风量。风量问题也已能解决，新风量的大小还应确定，净化空
调的新风量的确定与普通空调相同，考虑满足（1）人的卫生要
求，（2）维持正压，（3）保证局部排风。(1)与(2)+(3)之中选
0.5
F d
1 （13-8）
F—每个风口负担的面积，m2
d—风口的当量直径，m
（3）Vb/V 涡流区容积与全室容积之比，主流区为Va， 回风口区Vc可忽略，主流区Va的大小也与过滤器风口 的数目有关，见表13-14。如V=30m3，当7个过滤器风 口时，Va=26m3，Vb=4m3。
11.3 三区不均匀分面的数学模型
按三区模型，回风口区含尘浓度Nc由两部分组成，一是主
流区浓度Na，二是由主流区尘源Ga散发的尘粒被回风口区总风
量混合后的浓度，即
Nc
Na
Ga Q Q
（11-1）
其它两区含尘浓度通过联立微分方程求解，主流区浓度Na，涡
流区Nb。
dNa NsQ NbQ Na Q Q
②假定过滤器不是100%满布，有一定满布比，这时就有涡流
区，满布比越小， 、Vb 要增大，β要减小，则Nv要增大。
③对于不同的乱流洁净室，主流区的大小、涡流区的大小和 引带风量的大小不同，在含尘浓度上的差别就反映出来了。
11.5 不均匀分布计算和均匀分布计算对比
研究者用两种方法计算出N、Nv值，再用实测方法 测出不同洁净室的平均含尘浓度，结果表明，按不均 匀分布计算的结果更接近实际，就是说按不均匀分布 计算在一般情况下会比按均匀分布计算的结果更准确 一些。但不排除在某些情况下，也会出现相反的情况。
度的计算
均匀分布时
N
Ns
60G 103 n
不均匀分布时
Nv
Ns
60G 103 n
其中
N s Nr ns1 r Mn1 s1 n
Nr≈N或Nv
对高效净化系统Ns很小，即使在全新风时即 (1-s）=1，
Ns为每升几粒，远小于
60G
10
3
，所以
n
Nv
N s
60G 103 n
N
（13-6）
极轻劳动时则每人所需新风
Q 0.022 30 0.001 0.0003
m3/h.人
劳动加重时该值还应加大。
为了便于使用，表13-10给出新风比与换气次数的关系，取不同 的新风标准，不同的人员密度在不同的n下的新风比均给出。
13.2 高效空气净化系统的计算
13.2.1 N的计算 利用均匀分布和不均匀分布计算理论的内容，对室内含尘浓
1
Vb V
4个参数。
（1） Ga 为主流区发尘量占总发尘量之比，主要受顶棚 G0 风口多少的影响，即每个过滤器风口负担的面积，
表13-11给出取值范围，过滤器风密度大时0.8~0.9，单向流可最 大到0.99。
（2） ，送风气流引带涡流区到主流区的气流与送风量之比，
也与风口的密度有关，该值可能大于1，表13-12给出顶送时的 不同值，侧送时按公式（13-8） 计算。
常用范围的N－n关系可查图13-4。查图计算值与实际参 数计算值偏差一般在10%左右。
对不均匀分布，室内分三个区，还可推出
回风口区
Nc
G0 Q
Ns
G0为为总发尘量 粒/min
G0 G V
粒/m3min
主流区
Na
1
1
N c
1
1
G0 Q
Ns
涡流区
Nb
1
1
N c
1
1
Ns
G0 Q
13.1.2 室内单位容积发尘量
设计时工程尚没建成，无法确定具体的室内发尘量， 只能事先给定，依据为大量类似系统的实测结果。
（1）室内尘源
主要是人(占到80~90%)和建筑表面(10~15%)，具 体发尘设备及工艺一般不允许设在洁净室，若或必须 在室内，定有相应的局部排风罩等设备，一般不会增 加尘源。至于纸张在撕破和揉破时的发尘量是很大， 表13-1中最大的实测值达到3.9×106粒/min.张，只能在 规章制度中禁止在室内有撕揉纸动作，不能把它作为 尘源之一，因很少碰到。
13.1.1 室外大气浓度的确定
第二章给出许多实测数据，室外大气浓度因地区而
异，但大多不超过106粒/L（严重污染的浓度），所以， (1)对于高效净化系统，特别是百级以上的洁净室，新 风浓度应取M=106粒/L，一方面，为了安全起见，取不 利状况值，再者对高效系统，新风经三级过滤后，在 M<106粒/L范围内，M值对室内浓度的影响已不大。(2) 对于中效过滤的空气净化系统，两级过滤器的效率不 高、穿透率较大，M取值对洁净室内的影响较大，所 以不能取最不利的室外浓度值作M值，应根据工程所 在环境分别取值，工业城市3×105粒/L，郊区2×105， 农村≤105。
13.1.3 新风比
洁净室确定送风量的需求有两个：一是满足消除余热余温所 需的风量，即暖通空调中讲的
G Q W 103 hR hs dR ds
kg/s，
另一个就是满足净化要求所需的风量，风量计算方法即N－n通
式，求出n即相当于风量。一般后者远大于前者，所以由洁净要
求确定风量。但也不排除例外，一资料：福建一中外合资生产
大者，(2)与(3)都能计算。满足卫生要求的新风可按稀释有害气
体所需风量计算。
Q
C
m
C0 103
一般洁净室均以稀释CO2为目标确定人员卫生所需新风，表 13-6给出CO2对人的影响，表13-9给出人呼出CO2的情况，正好 弥补暖通空调教材中缺少的数据，按每个人所需的新风量就能 确定洁净室的总新风量。m取表13-9中极轻劳动时的呼出CO2量， 0.022m3/人.h，允许浓度C取0.001m3/m3，既0.1%，室外新风的 范围CO2占0.03%~0.05%，取0.03%，即0.0003m3/m3，
Vb V
（11-13）
（1）在尘粒均匀分布条件下，通式变为：
N
Ns
60G 10-3 n
令（11-13）式右边
（11-14）
1
1
Vb V
β ——主流区发尘量/总发尘量；
——主流区引带风量/送风量。
Ψ可以表示含尘浓度均匀分布和不均匀分布两种条件下的
相差程度，因Ns很小，用Nv表示不均匀分布计算的含尘浓度，
空气洁净技术
11 洁净室不均匀分布计算
乱流洁净室的气流分布是不均匀的，尘源发散的尘粒的分 布也不可能均匀，洁净室微粒实际上是不均匀分布的。本章介 绍三区不均匀分布计算方法。
11.1 不均匀分布的影响
洁净室微粒实际分布的不均匀性，会给按均匀分布理论计 算的含尘浓度结果带来偏差。一般而言，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。
（表11-3）
13 洁净室的设计计算
13.1 室内外计算参数的确定
净化空调系统本身就是空调系统，只不过增设了 一些过滤设备，但由于满足净化所要求的送风量远远 大于消除余热余温的需要，所以也不提送风量差的要 求了，送风量肯定满足消除余热余湿要求，而且一般 都用二次回风系统，将新风和一部分回风处理到露点， 再与更多的回风混合送风室内，所以保证温湿度是附 带完成的，主要测重洁净度的保证，所以这里提的参 数主要指含尘浓度。
0.4 105
1
P F
（13-1）
图13-1为按公式13-1绘制的单位容积发尘量线算图，横坐标 用实际人员密度值，纵坐标为单位容积发尘量，乘以室体积即 为室内发尘量，当P/F=0时，左边纵坐标为0.5×104正是单位地 面对应的建筑表面的发尘量值。而图右侧三个纵坐标是人不同 活动强度时的单位容积室内发尘量，分别为5倍、3倍和7倍值。 室内发尘量已解决。
这里讲的不均匀分布，仍假定发尘是均匀的，只是尘粒分 布不均匀，而且是区域不均匀分布（不是指每一点不均匀）， 即区域之间有浓度差。
影响室内含尘浓度不均匀分布有下列因素：
（1）气流组织的影响（包括送风方式和风口位置）
不同的气流组织在这方面差别还不是很显著，实测结果表明， 侧送方式实测值一般高于均匀计算值，（气流分布不均匀，稀 释效果减弱时）局部孔板、顶送散流器实测值对于计算值正负 偏差均存在；全面孔板方式实测均低于计算值，说明均匀性更 好。
则
Nv N
（11-16）
Ψ称为不均匀系数。
N
Ns
60G 103 n
1
1
Vb V
（2）上式是统一描述乱流洁净室和单向流洁净室的N－n关系 的通式，送风方式、人员多少对N－n的关系影响都能通过通式 反映出来。
①对单向流洁净室，假定满布比100%，（无边框），整个高
度和断面无涡流，因此Vb=0, Q 0 , 0 ,则Nv=Ns。