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洁净室均匀分布计算理论--乱流洁净室含尘浓度瞬时式

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2023/8/15 15:50:28

为了计算乱流洁净室室内的含尘浓度和换气次数,必须确定尘粒在洁净室内的分布状况。一般分为均匀分布和不均匀分布两种类型。
均匀分布,就是假定室内灰尘是均匀分布的,如果有灰尘发生源,则发生的尘粒由于扩散和气流的带动和冲淡,能很快在室内达到平衡。
为了简化计算,还进一步假定:通风量是稳定的;发尘量是常数;大气尘浓度是常数;忽略室内外灰尘的密度和分散度的变化对过滤器效率的影响;忽略渗入的灰尘量和管道产生的可能性;忽略灰尘在管道内和室内的沉降。此外,设新风通路上过滤器的总效率为ηn,回风通路上过滤器的总效率为ηr,则
ηn=1-(1-η1)(1-η2)(1-η3)(1-ηn)=(1-η1)(1-η2)(1-η3)
或ηr=(1-η1)(1-η2)(1-η3)(1-ηr)=(1-η1)(1-η2)(1-η3)
对于新风过滤器组合η1=1-(1-η10)(1-η20)(1-η30)
式中,η10、η20、η30分别为组合内的粗效、中效和高中效或亚高效过滤器效率。
根据前面的基本图示和上述假定,可见:
1、进入室内的尘粒由三部分组成。
(1)由回风带进室内的灰尘。单位时间的回风量为SnV*103/60(L/min);单位时间内,经回风通路上过滤器(回风口过滤器、中间过滤器和末级过滤器)过滤后,进入室内的尘粒数量为SnV*103/60Nt(1-ηr)(粒/min)。因此,Δt时间内,室内每升空气中由于回风而增加的尘粒数量为SnNt/60(1-ηr)Δt(粒/min)。
(2)由新风带进室内的尘粒。单位时间的新风量为nV*103/60(1-s)(L/min);单位时间内,经新风通路上的过滤器即初级过滤器、中间过滤器和末级过滤器过滤后,进入室内的尘粒数量为MnV*103/60(1-s)(1-ηn)(粒/min)。因此,Δt时间内室内每升空气中由于新风而增加的尘粒数量为Mn(1-s)(1-ηn)/60Δt(粒/L)。
(3)在Δt时间内,由于室内发尘而使室内每升空气增加的尘粒,数量为G*10-3Δt(粒/L)。
2、由室内排出的尘粒包括,有组织的回风(有的还有排风)排出的尘粒和无组织的换气排出(压出)的灰尘。
单位时间通风换气量为nV*103/60(L/min),因此Δt时间内室内每升空气由通风换气排出的尘粒数量为nNt/60Δt(粒/L)。
根据以上分析的进出洁净室的尘粒数量可知,在Δt时间内洁净室内含尘浓度的变化为
ΔNt=(进入的含尘浓度)-(排出的含尘浓度)
  
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移项整理,并以
q21.png


 q22.png



对上式变量分离并积分,得到

  
q23.png

式中,C是积分常数,它由初始条件决定。当t=0的时候,有三种情况:
(1)以系统开始运行计算时间,则t=0时室内含尘浓度即为洁净室运行前瞬时的含尘浓度,由于渗漏等因素,这一含尘浓度是较大的。
(2)以系统经一定运行时间,达到含尘浓度稳定后的任一时刻开始计算时间,则t=0时的室内含尘浓度即为达到稳定的含尘浓度,对于洁净室级别不同的洁净室这一浓度也是不同的。
(3)以系统运行中间某一时刻计算时间,t=0时室内含尘浓度即系统运行到这一时刻的室内含尘浓度。
总之,可以把t=0时的室内含尘浓度称为原始含尘浓度,以N0表示。即
t=0,Nt= N0
代入上式则可求出C,代回原式即得
 
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所以洁净室含尘浓度的瞬时式是

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