淺談現(xiàn)代化工廠潔凈室的設(shè)計
四川華銳凈化 2019-03-31 13:44:22 閱讀
摘要：本文主要的工作目的是通過主要空氣凈化設(shè)備使空氣依次通過過濾效率由低到高的初、中、高三級過濾器，將其吸附在過濾器上微粒，經(jīng)過加熱（冷卻）、加（去）濕等一系列處理過程，設(shè)計出潔凈度達到千級的、對工作環(huán)境溫濕度有嚴格控制的潔凈室。
關(guān)鍵字：組合式凈化空調(diào)機組高效送風口回風口空氣吹淋室余壓閥
1 引言
隨著現(xiàn)代工業(yè)高速發(fā)展，其產(chǎn)品技術(shù)含量更為復(fù)雜，為適應(yīng)愈來愈多的行業(yè)依賴于潔凈無塵室內(nèi)生產(chǎn)和裝配自己的產(chǎn)品，保證設(shè)備的質(zhì)量穩(wěn)定和高使用壽命。我單位在產(chǎn)品組裝時 由于對環(huán)境的要求越來越高，為保證產(chǎn)品質(zhì)量，需要在潔凈的工況進行生產(chǎn)，為此我設(shè)計了一個潔凈度達到千級的、對工作環(huán)境溫濕度有嚴格控制的潔凈室。
2 潔凈室設(shè)計簡介
2.1空氣潔凈度標準
空氣潔凈技術(shù)就是建立潔凈環(huán)境的技術(shù)，潔凈環(huán)境的主要品質(zhì)是空氣潔凈度?？諝鉂崈舳仁侵笣崈艨諝猸h(huán)境中空氣含塵量多少的程度，含塵濃度高的潔凈度低，含塵濃度低的則潔凈度高，空氣潔凈度標準或級別，就是以含塵濃度來劃分的。也就是把從某一個低的含塵濃度起到不超過另一個高的含塵濃度止，這一個含塵濃度范圍定為某一個空氣潔凈度級別，空氣潔凈度級別是評價空氣潔凈環(huán)境的核心指標。我國《潔凈廠房設(shè)計規(guī)范》規(guī)定了潔凈廠房空氣潔凈度等級標準，見表1。
表1：潔凈廠房空氣潔凈度等級
空氣潔凈度等級 相當于ISO級別 塵粒粒徑(μm) 塵粒數(shù)(個/m3)
含塵濃度
100級 5 ≥0.5 ≤3,520
≥5 ≤29
1000級 6 ≥0.5 ≤35,200
≥5 ≤2,93
10000級 7 ≥0.5 ≤352,000
≥5 ≤2,930
空氣潔凈技術(shù)的目的，就是要最大限度地將空氣介質(zhì)中的懸浮微粒過濾清除。
2.2潔凈室設(shè)計原理
所謂潔凈室就是為保持室內(nèi)要求的潔凈度等級，采用空氣過濾等措施所盡力創(chuàng)造的室內(nèi)空間，是空氣潔凈技術(shù)創(chuàng)造潔凈微環(huán)境的最重要、最具代表性的措施。具體的說，就是使空氣依次通過過濾效率由低到高的初、中、高三級過濾器，利用微粒的慣性作用和擴散作用將其吸附在過濾器上，再經(jīng)過加熱（冷卻）、加（去）濕等一系列處理過程，將凈化后的空氣通過通風管道送入潔凈室，以達到潔凈室內(nèi)空氣潔凈度等級的要求。
3 潔凈室主要參數(shù)設(shè)計
注油間潔凈室屬于潔凈廠房設(shè)計范疇，對于潔凈廠房所代表的工業(yè)潔凈室，是以控制無生命的灰塵微粒的污染為主要任務(wù)。二者有機結(jié)合起來，為人們提供了一個溫濕度適宜、空氣潔凈的工作環(huán)境 。如無特指，下文中的潔凈室皆是指注油間潔凈室。
3.2潔凈室主要參數(shù)計算
潔凈室的主要性能指標有：潔凈度、溫濕度、照度、噪聲等。下面主要講述潔凈室室內(nèi)潔凈度的計算及校核。
3.2.1取值
換氣次數(shù)
換氣次數(shù)是潔凈度的量化指標，每一種潔凈度級別均對應(yīng)著不同的換氣次數(shù)。按照《潔凈廠房設(shè)計規(guī)范》，無特殊要求的千級潔凈室的換氣次數(shù)可取n＝50～60次/h，本次設(shè)計取n＝55次/h。
送風量QS
QS=V*n=65*2.8*55=10000 m3/h
新風量Qx
新風的冷（熱）濕負荷很大，可占到整個潔凈室的1/2以上，為節(jié)約能源，就要盡可能地減小新風量。按照《潔凈廠房設(shè)計規(guī)范》，當室內(nèi)人數(shù)為3人時，最小新風量為：Qx1=40x3=120 m3/h；當維持室內(nèi)+15Pa壓力時，最小新風量為：Qx2=65x2.8x2.5=455 m3/h，則新風量為：
Qx=Max(Qx1, Qx2)=455 m3/h，取500m3/h。
3.2.2校核
由于潔凈室內(nèi)設(shè)備布置的不均勻性和室內(nèi)工作人員動作的不可避免性，室內(nèi)微粒的分布呈不均勻性，因此按照不均勻分布理論校核含塵濃度。
由《空氣潔凈技術(shù)原理》，查得：
Nv=ψ（Ns +）粒/L ………………………………………(1)
其中，Ns =M（1-s）（1-ηn）粒/L…………………………………(2)
Nv：塵粒不均勻分布條件下室內(nèi)穩(wěn)定含塵濃度，粒/L
Ns：送風含塵濃度，粒/L
M：設(shè)計大氣塵濃度，取M=106粒/L
n：換氣次數(shù)，次/h，本次設(shè)計取n=55次/h
ψ：不均勻系數(shù)，可由表2確定：
s：回風占送風量的比值，s =（10000-500）/10000=0.95
ηn:新風通路上的過濾器效率
由于新風的含塵濃度遠遠大于回風，為最經(jīng)濟有效地保護空調(diào)機組內(nèi)的高中效過濾器，新風過濾器選用G3（粗效）+F6（中效）組合式過濾器，η1=0.2，空調(diào)機組內(nèi)設(shè)F8（高中效過濾器）η2=0.5，潔凈室內(nèi)設(shè)H12（高效過濾器），η3=0.9999，
則計算得：ηn=1-（1-η1）（1-η2）（1-η3）=0.99996
G：單位容積發(fā)塵量，粒/m3·min
根據(jù)《空氣潔凈技術(shù)原理》圖13-1查得：
工人著一般尼龍服，輕微勞動時，潔凈室單位容積發(fā)塵量為： G=1.2x104粒/m3·min
將以上數(shù)值分別帶入公式1和2，則有：
Nv=16.4粒/L=16400粒/m3
3.2.3結(jié)論
由于Nv=16400粒/m3，小于表一關(guān)于千級潔凈室含塵濃度的規(guī)定，因此當潔凈室內(nèi)最多3人工作，工人著一般尼龍服，輕微勞動時，取換氣次數(shù)n=55次/h可以滿足千級潔凈室對潔凈度的要求。
4 潔凈室主要空氣凈化設(shè)備
4.1組合式凈化空調(diào)機組
組合式空調(diào)機組由新回風混合段、初效過濾段、風機段、熱濕處理段、高中效過濾段、整流出風段組成。它的主要選型參數(shù)為：風量、風壓、制冷（熱）量、加濕量、噪聲指標等，下面主要介紹一下風量和風壓的參數(shù)計算。
風量
由前面計算，得送風量QS=10000 m3/h，新風量Qx= 500m3/h，則：回風量QH= QS -QS =9500 m3/h。
風壓
《潔凈廠房設(shè)計規(guī)范》規(guī)定：“空氣過濾器的終阻力宜按初阻力的兩倍計算”，初阻力為：高效過濾器200～250Pa，中效過濾器80～100Pa，粗效過濾器50Pa，三級過濾器初阻力之和為330～400Pa，終阻力為660～800Pa，再加上空調(diào)機組本身的阻力約為250～300Pa，管道阻力200Pa，則空調(diào)機組內(nèi)風機的全壓應(yīng)為1110～1300Pa。
4.2高效送風口
裝設(shè)在潔凈室內(nèi)的高效送風口是保護潔凈室不受污染的最后一道屏障，因此它的性能直接關(guān)系到潔凈室的含塵濃度是否合格。它不僅要有較高的過濾效率，內(nèi)設(shè)η3=0.9999 的H12型高效過濾器，還要有較好的均壓、擴散性能，使送出的潔凈氣流更加均勻、穩(wěn)定。在相同的過濾器和換氣次數(shù)條件下，送風口越多，氣流擠壓作用越明顯，從而使室內(nèi)塵濃降低。
5 潔凈室空氣凈化系統(tǒng)原理圖
一定量的新鮮空氣經(jīng)過初步過濾后進入到組合式空氣處理機組，與從潔凈室內(nèi)回收的一部分空氣一起，通過風機加壓、熱濕處理、殺菌、過濾、均流、消聲等一系列處理過程，將潔凈無菌、清新怡人的空氣通過潔凈風管送入潔凈室，通過氣流的“稀釋”作用降低潔凈室的室內(nèi)含塵濃度。為平衡壓力，潔凈室內(nèi)的“多余”空氣經(jīng)由余壓閥排向室外。
根據(jù)《通風與空調(diào)工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范》，空調(diào)送風主管內(nèi)的風速為v1= 8～10m/s，無送回風口的支管風速為v2=5～7m/s，有送回風口的支管風速為v3=3～5m/s，前面計算得送風量QS=10000 m3/h，則單個高效送風口處的送風量QDS=QS/8=1250m3/h，帶入公式風管截面積S=Q/v ，得到v1、v2、v3處的送風管管徑分別：320x320、500x500、630x500。由于真空泵間內(nèi)遍布注油間抽真空系統(tǒng)的設(shè)備及工藝管道，因此將空調(diào)機組高架至下標2.5m處安裝，這樣既有效利用了真空泵間的空間，又節(jié)省了送、回風管道。
關(guān)鍵字：組合式凈化空調(diào)機組高效送風口回風口空氣吹淋室余壓閥
1 引言
隨著現(xiàn)代工業(yè)高速發(fā)展，其產(chǎn)品技術(shù)含量更為復(fù)雜，為適應(yīng)愈來愈多的行業(yè)依賴于潔凈無塵室內(nèi)生產(chǎn)和裝配自己的產(chǎn)品，保證設(shè)備的質(zhì)量穩(wěn)定和高使用壽命。我單位在產(chǎn)品組裝時 由于對環(huán)境的要求越來越高，為保證產(chǎn)品質(zhì)量，需要在潔凈的工況進行生產(chǎn)，為此我設(shè)計了一個潔凈度達到千級的、對工作環(huán)境溫濕度有嚴格控制的潔凈室。
2 潔凈室設(shè)計簡介
2.1空氣潔凈度標準
空氣潔凈技術(shù)就是建立潔凈環(huán)境的技術(shù)，潔凈環(huán)境的主要品質(zhì)是空氣潔凈度?？諝鉂崈舳仁侵笣崈艨諝猸h(huán)境中空氣含塵量多少的程度，含塵濃度高的潔凈度低，含塵濃度低的則潔凈度高，空氣潔凈度標準或級別，就是以含塵濃度來劃分的。也就是把從某一個低的含塵濃度起到不超過另一個高的含塵濃度止，這一個含塵濃度范圍定為某一個空氣潔凈度級別，空氣潔凈度級別是評價空氣潔凈環(huán)境的核心指標。我國《潔凈廠房設(shè)計規(guī)范》規(guī)定了潔凈廠房空氣潔凈度等級標準，見表1。
表1：潔凈廠房空氣潔凈度等級
空氣潔凈度等級 相當于ISO級別 塵粒粒徑(μm) 塵粒數(shù)(個/m3)
含塵濃度
100級 5 ≥0.5 ≤3,520
≥5 ≤29
1000級 6 ≥0.5 ≤35,200
≥5 ≤2,93
10000級 7 ≥0.5 ≤352,000
≥5 ≤2,930
空氣潔凈技術(shù)的目的，就是要最大限度地將空氣介質(zhì)中的懸浮微粒過濾清除。
2.2潔凈室設(shè)計原理
所謂潔凈室就是為保持室內(nèi)要求的潔凈度等級，采用空氣過濾等措施所盡力創(chuàng)造的室內(nèi)空間，是空氣潔凈技術(shù)創(chuàng)造潔凈微環(huán)境的最重要、最具代表性的措施。具體的說，就是使空氣依次通過過濾效率由低到高的初、中、高三級過濾器，利用微粒的慣性作用和擴散作用將其吸附在過濾器上，再經(jīng)過加熱（冷卻）、加（去）濕等一系列處理過程，將凈化后的空氣通過通風管道送入潔凈室，以達到潔凈室內(nèi)空氣潔凈度等級的要求。
3 潔凈室主要參數(shù)設(shè)計
注油間潔凈室屬于潔凈廠房設(shè)計范疇，對于潔凈廠房所代表的工業(yè)潔凈室，是以控制無生命的灰塵微粒的污染為主要任務(wù)。二者有機結(jié)合起來，為人們提供了一個溫濕度適宜、空氣潔凈的工作環(huán)境 。如無特指，下文中的潔凈室皆是指注油間潔凈室。
3.2潔凈室主要參數(shù)計算
潔凈室的主要性能指標有：潔凈度、溫濕度、照度、噪聲等。下面主要講述潔凈室室內(nèi)潔凈度的計算及校核。
3.2.1取值
換氣次數(shù)
換氣次數(shù)是潔凈度的量化指標，每一種潔凈度級別均對應(yīng)著不同的換氣次數(shù)。按照《潔凈廠房設(shè)計規(guī)范》，無特殊要求的千級潔凈室的換氣次數(shù)可取n＝50～60次/h，本次設(shè)計取n＝55次/h。
送風量QS
QS=V*n=65*2.8*55=10000 m3/h
新風量Qx
新風的冷（熱）濕負荷很大，可占到整個潔凈室的1/2以上，為節(jié)約能源，就要盡可能地減小新風量。按照《潔凈廠房設(shè)計規(guī)范》，當室內(nèi)人數(shù)為3人時，最小新風量為：Qx1=40x3=120 m3/h；當維持室內(nèi)+15Pa壓力時，最小新風量為：Qx2=65x2.8x2.5=455 m3/h，則新風量為：
Qx=Max(Qx1, Qx2)=455 m3/h，取500m3/h。
3.2.2校核
由于潔凈室內(nèi)設(shè)備布置的不均勻性和室內(nèi)工作人員動作的不可避免性，室內(nèi)微粒的分布呈不均勻性，因此按照不均勻分布理論校核含塵濃度。
由《空氣潔凈技術(shù)原理》，查得：
Nv=ψ（Ns +）粒/L ………………………………………(1)
其中，Ns =M（1-s）（1-ηn）粒/L…………………………………(2)
Nv：塵粒不均勻分布條件下室內(nèi)穩(wěn)定含塵濃度，粒/L
Ns：送風含塵濃度，粒/L
M：設(shè)計大氣塵濃度，取M=106粒/L
n：換氣次數(shù)，次/h，本次設(shè)計取n=55次/h
ψ：不均勻系數(shù)，可由表2確定：
s：回風占送風量的比值，s =（10000-500）/10000=0.95
ηn:新風通路上的過濾器效率
由于新風的含塵濃度遠遠大于回風，為最經(jīng)濟有效地保護空調(diào)機組內(nèi)的高中效過濾器，新風過濾器選用G3（粗效）+F6（中效）組合式過濾器，η1=0.2，空調(diào)機組內(nèi)設(shè)F8（高中效過濾器）η2=0.5，潔凈室內(nèi)設(shè)H12（高效過濾器），η3=0.9999，
則計算得：ηn=1-（1-η1）（1-η2）（1-η3）=0.99996
G：單位容積發(fā)塵量，粒/m3·min
根據(jù)《空氣潔凈技術(shù)原理》圖13-1查得：
工人著一般尼龍服，輕微勞動時，潔凈室單位容積發(fā)塵量為： G=1.2x104粒/m3·min
將以上數(shù)值分別帶入公式1和2，則有：
Nv=16.4粒/L=16400粒/m3
3.2.3結(jié)論
由于Nv=16400粒/m3，小于表一關(guān)于千級潔凈室含塵濃度的規(guī)定，因此當潔凈室內(nèi)最多3人工作，工人著一般尼龍服，輕微勞動時，取換氣次數(shù)n=55次/h可以滿足千級潔凈室對潔凈度的要求。
4 潔凈室主要空氣凈化設(shè)備
4.1組合式凈化空調(diào)機組
組合式空調(diào)機組由新回風混合段、初效過濾段、風機段、熱濕處理段、高中效過濾段、整流出風段組成。它的主要選型參數(shù)為：風量、風壓、制冷（熱）量、加濕量、噪聲指標等，下面主要介紹一下風量和風壓的參數(shù)計算。
風量
由前面計算，得送風量QS=10000 m3/h，新風量Qx= 500m3/h，則：回風量QH= QS -QS =9500 m3/h。
風壓
《潔凈廠房設(shè)計規(guī)范》規(guī)定：“空氣過濾器的終阻力宜按初阻力的兩倍計算”，初阻力為：高效過濾器200～250Pa，中效過濾器80～100Pa，粗效過濾器50Pa，三級過濾器初阻力之和為330～400Pa，終阻力為660～800Pa，再加上空調(diào)機組本身的阻力約為250～300Pa，管道阻力200Pa，則空調(diào)機組內(nèi)風機的全壓應(yīng)為1110～1300Pa。
4.2高效送風口
裝設(shè)在潔凈室內(nèi)的高效送風口是保護潔凈室不受污染的最后一道屏障，因此它的性能直接關(guān)系到潔凈室的含塵濃度是否合格。它不僅要有較高的過濾效率，內(nèi)設(shè)η3=0.9999 的H12型高效過濾器，還要有較好的均壓、擴散性能，使送出的潔凈氣流更加均勻、穩(wěn)定。在相同的過濾器和換氣次數(shù)條件下，送風口越多，氣流擠壓作用越明顯，從而使室內(nèi)塵濃降低。
5 潔凈室空氣凈化系統(tǒng)原理圖
一定量的新鮮空氣經(jīng)過初步過濾后進入到組合式空氣處理機組，與從潔凈室內(nèi)回收的一部分空氣一起，通過風機加壓、熱濕處理、殺菌、過濾、均流、消聲等一系列處理過程，將潔凈無菌、清新怡人的空氣通過潔凈風管送入潔凈室，通過氣流的“稀釋”作用降低潔凈室的室內(nèi)含塵濃度。為平衡壓力，潔凈室內(nèi)的“多余”空氣經(jīng)由余壓閥排向室外。
根據(jù)《通風與空調(diào)工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范》，空調(diào)送風主管內(nèi)的風速為v1= 8～10m/s，無送回風口的支管風速為v2=5～7m/s，有送回風口的支管風速為v3=3～5m/s，前面計算得送風量QS=10000 m3/h，則單個高效送風口處的送風量QDS=QS/8=1250m3/h，帶入公式風管截面積S=Q/v ，得到v1、v2、v3處的送風管管徑分別：320x320、500x500、630x500。由于真空泵間內(nèi)遍布注油間抽真空系統(tǒng)的設(shè)備及工藝管道，因此將空調(diào)機組高架至下標2.5m處安裝，這樣既有效利用了真空泵間的空間，又節(jié)省了送、回風管道。
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