潔凈室氣流組織

1、潔凈室氣流組織摘要：潔凈室為了到達(dá)其所要求的潔凈度級別需要三個條件：一是性能良好的高效過濾器，二是足夠的送風(fēng)量，三是合理的氣流流型；而使用合理的氣流流型能夠有效地減少送風(fēng)量。本文主要表達(dá)潔凈室涉及到的氣流組織，以及矢流潔凈室用于醫(yī)院潔凈病房空調(diào)的可行性，并闡述了空態(tài)下矢流潔凈室內(nèi)潔凈度的測量結(jié)果、矢流潔凈病房靜態(tài)下氣流場的測量結(jié)果和矢流潔凈病房點污染源散發(fā)實驗結(jié)果。關(guān)鍵詞：潔凈室、氣流組織、矢流潔凈室潔凈室就其控制的對象來說,分工業(yè)潔凈室和生物潔凈室兩大類。各類潔凈室控制微粒污染的途徑是相同的,這類途徑主要表達(dá)在以下幾方面1：1、有效地阻止室外的污染侵入室內(nèi)或有效地防止室內(nèi)污染物擴(kuò)散至室外。這

2、是潔凈室控制污染的最主要途徑,主要涉及空氣凈化處理的方法、室內(nèi)的正壓等。2、迅速有效地排除室內(nèi)已經(jīng)發(fā)生的污染,這主要涉及室內(nèi)的氣流組織,也是表達(dá)潔凈室功能的關(guān)鍵。3、控制污染源,減少污染發(fā)生量,這主要涉及發(fā)生污染的設(shè)備的設(shè)置與管理和進(jìn)入潔凈室的人與物的凈化。文檔來自于網(wǎng)絡(luò)搜索潔凈室氣流組織的類型按其氣流狀態(tài)來區(qū)分,主要分為非單向流潔凈室、單向流潔凈室和矢流潔凈室也稱輻流潔凈室2。資料個人收集整理，勿做商業(yè)用途1、非單向流潔凈室的工作原理也稱亂流潔凈室原理非單向流潔凈室的主要特點是從來流到出流從送風(fēng)口到回風(fēng)口之間氣流的流通截面是變化的,潔凈室截面比送風(fēng)口截面大得多,因而不能在全室截面或者在全室工

3、作區(qū)截面形成勻速氣流。所以,送風(fēng)口以后的流線彼此有很大或者越來越大的夾角,曲率半徑很小,氣流在室內(nèi)不可能以單一方向流動,將會彼此撞擊,將有回流、渦旋產(chǎn)生。這就決定非單向流潔凈室的流態(tài)實質(zhì)是突變流非均勻流。所以,概括地說,非單向流潔凈室的作用原理是當(dāng)一股干凈氣流從送風(fēng)口送入室內(nèi)時,迅速向四周擴(kuò)散、混合,同時把差不多同樣數(shù)量的氣流從回風(fēng)口排走,這股干凈氣流稀釋著室內(nèi)污染的空氣,把原來含塵濃度很高的室內(nèi)空氣沖淡了,一直到達(dá)平衡。所以,氣流擴(kuò)散得越快,越均勻,稀釋的效果就越好。非單向流潔凈室的原理就是稀釋作用。2、單向流潔凈室的工作原理曾被稱做層流潔凈室在潔凈室內(nèi),從送風(fēng)口到回風(fēng)口,氣流流經(jīng)途中的斷面

4、幾乎沒有什么變化,加上送風(fēng)靜壓箱和高效過濾器的均壓均流作用,全室斷面上的流速比擬均勻,在工作區(qū)內(nèi)流線單向平行,沒有渦流，這些被稱作單向流潔凈室的三大特點3。這里的流線單向平行,是指時均流線彼此平行,方向單一。在單向流潔凈室內(nèi),干凈氣流不是一股或幾股,而是充滿全室斷面,所以這種潔凈室不是靠潔凈氣流對室內(nèi)臟空氣的摻混稀釋作用,而是靠潔凈氣流推出作用將室內(nèi)臟空氣沿整個斷面排至室外,到達(dá)凈化室內(nèi)空氣的目的。所以,前聯(lián)邦德國有人稱單向流潔凈室的氣流為“活塞流、“平推流,前蘇聯(lián)稱之為“被擠壓的弱空氣射流。干凈空氣就好比一個空氣活塞,沿著房間這個“氣缸,向前下進(jìn),沒有返回,把原有的含塵濃度高的空氣擠壓出房間

5、。文檔收集自網(wǎng)絡(luò)，僅用于個人學(xué)習(xí)3、矢流潔凈室的工作原理也稱輻流潔凈室矢流潔凈室是晚于非單向流潔凈室和單向流潔凈室多年后出現(xiàn)的一種具有節(jié)能意義的新型潔凈室。它是在世界能源供給矛盾日趨鋒利的情況下應(yīng)運而生的。目前在國外有所應(yīng)用,而國內(nèi)幾乎為空白。所謂矢流潔凈室,就是因為送風(fēng)氣流不是單一的方向,而是任何方向都有。其凈化機(jī)理既不同于非單向流潔凈室的稀釋摻混作用,也不同于單向流潔凈室時均流線平行的活塞作用。它的流線既不平行,這一點和非單向流潔凈室相同,但不同的是流線不發(fā)生交叉,因此不是靠摻混作用,仍然靠推出作用,只是不同于單向流的平推,而是斜推,它是靠氣流的“斜推,將室內(nèi)空氣排至室外以到達(dá)凈化空氣的目

6、的?？梢?矢流潔凈室與單向流潔凈室凈化的原理雖不相同,但作用原理相似,這就為矢流潔凈室到達(dá)較高級別的潔凈度提供了保證。目前大量的研究說明,這種潔凈室的潔凈度級別能到達(dá)100級。在某些特定場合,如手術(shù)室等,這種送風(fēng)流型可以克服頂棚燈具或頂棚上其它設(shè)備、工作臺等對氣流的阻礙作用,優(yōu)化了潔凈室的可用空間。資料個人收集整理，勿做商業(yè)用途目前國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀是矢流潔凈室在美、日等國已有較長的歷史，1977年美國在建造月球巖石實驗室時首次安裝使用了這種潔凈室,并取得了滿意的效果,歐洲和亞洲的一些國家也相繼使用了這種潔凈室。在國內(nèi),最早研究矢流的是哈爾濱建筑大學(xué)的魏學(xué)孟老師4, 5，他們搭建了模型是煙臺，對

7、矢流潔凈室進(jìn)行了數(shù)值模擬和模型實驗研究；在哈爾濱建筑大學(xué)的魏學(xué)孟老師等人之后，天津凈化工程公司和煙臺凈化設(shè)備廠等單位也對矢流進(jìn)行了一些有益的研究工作6。資料個人收集整理，勿做商業(yè)用途針對矢流技術(shù)目前的研究現(xiàn)狀，建立矢流潔凈病房氣流運動的物理模型,對潔凈病房在空態(tài)和靜態(tài)兩種工況下室內(nèi)氣流場進(jìn)行模擬,探討在室內(nèi)加裝扇型散流孔板后室內(nèi)流場的變化、散流孔板合理開孔率、及室內(nèi)流場與房間長度的關(guān)系,還有當(dāng)在房間內(nèi)擺放病床、床頭柜、沙發(fā)、燈和增加人員的情況下,室內(nèi)流場的變化。在與計算條件相同的情況下,對矢流潔凈病房在靜態(tài)下的流場進(jìn)行測試,并與計算結(jié)果進(jìn)行比擬,檢驗數(shù)值模擬的正確性。在模型實驗室搭建完成之后，

8、首先進(jìn)行空態(tài)下矢流潔凈室內(nèi)潔凈度的測量，此實驗?zāi)康氖菫榱蓑炞C矢流潔凈室內(nèi)的潔凈度級別是否滿足設(shè)計要求以及觀察矢流潔凈室內(nèi)潔凈度分布情況和探索換氣次數(shù)和所到達(dá)的潔凈度級別的關(guān)系。實驗結(jié)果說明，在換氣次數(shù)在83次/h,室內(nèi)潔凈度滿足千級設(shè)計要求,個別地方能到達(dá)百級,證明如果提高換氣次數(shù),矢流潔凈室有可能到達(dá)百級；送風(fēng)口處潔凈度較高,回風(fēng)口處潔凈度較低,符合室內(nèi)氣流運動規(guī)律；回風(fēng)口靠近門的地方濃度較高,可能是測試時人員進(jìn)出的影響，室內(nèi)潔凈度和換氣次數(shù)有關(guān),換氣次數(shù)越大,室內(nèi)潔凈度越高,在換氣次數(shù)在146次/h時,矢流潔凈室在空態(tài)下可以到達(dá)百級,但效果不如單向流。其次進(jìn)行矢流潔凈病房靜態(tài)下氣流場的測量

9、，此實驗是驗證實驗，具體內(nèi)容是對矢流潔凈病房內(nèi)的速度場進(jìn)行測試,將測試結(jié)果和CFD數(shù)值模擬結(jié)果相比照,以驗證數(shù)值模擬的正確性；實驗結(jié)果通過CFD模擬計算與實測結(jié)果比照可知,實測特征斷面速度曲線與模擬曲線趨勢根本一致,有著較高的吻合度,說明所建矢流潔凈室模型根本適合于矢流潔凈室內(nèi)氣流場的模擬,但實測速度值較CFD模擬計算值分散,并且CFD模擬速度值和實測速度值還有一定差距,這種現(xiàn)象在其他的文獻(xiàn)7-9中也存在,其原因可能是在CFD模擬計算時矢流高效過濾器送風(fēng)口模型建立與實際風(fēng)口還存在著差異,以及實測中受到外界的不確定因素的影響。而后進(jìn)行了矢流潔凈病房點污染源散發(fā)實驗，此實驗?zāi)康氖菫榱擞^察矢流潔凈病

10、房內(nèi)點污染源散發(fā)的有害物排除情況；實驗結(jié)果為由于大致單向氣流抑制作用，塵埃粒子很難逆向擴(kuò)散，可以看到在污染源前方根本未受到污染，所以將矢流用于一些呼吸性傳染病病房，讓醫(yī)護(hù)人員位于病人的上風(fēng)側(cè)，可以保護(hù)醫(yī)護(hù)人員的平安。污染源出口處濃度值較高,塵粒隨著氣流向下風(fēng)側(cè)移動,越靠近回風(fēng)口污染物濃度越高,污染物可以順利排出。這種氣流組織,橫向擴(kuò)散較小,污染物可以迅速排除,是一種比擬理想的氣流流型。通過點污染源的散發(fā)實驗還可以得出隨著房間高度增加,污染源影響范圍變小,當(dāng)污染源位于房間高度0.8m處,在房間1.5m處,根本未受到污染。文檔收集自網(wǎng)絡(luò)，僅用于個人學(xué)習(xí)本人從上述實驗結(jié)果可以得出矢流潔凈室作為一種新

11、型、節(jié)能的潔凈室用于醫(yī)院潔凈病房空調(diào)的是可行的，在某些對潔凈度級別要求不是十分高的醫(yī)院的潔凈病房可以采用矢流的氣流方案。以上未進(jìn)行氣流組織的比照，可以考慮在送風(fēng)量和過濾器面積相同,回風(fēng)的方式也一致的情況下,把潔凈病房內(nèi)氣流組織形式改為亂流,對室內(nèi)的濃度場進(jìn)行測試,也即對非單向流潔凈病房內(nèi)潔凈度測量，比擬亂流和矢流氣流組織方案。因為要對矢流氣流組織和非單向流氣流組織比照,所以回風(fēng)方案要求一致,但是對非單向流潔凈室來講可能采用雙側(cè)回風(fēng)的效果更好。為了驗證雙側(cè)回風(fēng)的效果，可以對矢流和非單向流頂送、雙側(cè)回風(fēng)的方案進(jìn)行比照10。資料個人收集整理，勿做商業(yè)用途結(jié)論：采用新的送風(fēng)口型式及氣流組織方案,可以到

12、達(dá)用盡可能少的潔凈空氣滿足潔凈室所需的潔凈度級別,是節(jié)能和降低造價的一項重要措施。1、通過CFD數(shù)值計算,在特征斷面上的速度場曲線與實測曲線吻合較好,說明采用fluent商業(yè)軟件,選擇標(biāo)準(zhǔn)k-雙方程模型,使用動量法風(fēng)口模型,建立的數(shù)學(xué)和物理模型,用于模擬矢流潔凈室內(nèi)的氣流分布的方法是正確的。2、矢流潔凈病房內(nèi)氣流及污染物的分布具有以下特性:1.矢流的流線間不交叉,靠氣流推出作用,將污染物迅速排出室外,是一種比擬合理的氣流流型。當(dāng)在頂棚一側(cè)滿布高效過濾器,對側(cè)回風(fēng),回風(fēng)口均布時,在室內(nèi)可以近似形成二維流場的效果；2.通過點污染源的散發(fā)實驗得出由于大致單向氣流的抑制作用,塵埃粒子很難逆向擴(kuò)散,可以

13、看到在點污染源前方根本未受到污染。這種氣流組織的污染物橫向擴(kuò)散較小,污染物可以從回風(fēng)口迅速排除,是一種比擬理想的氣流流型；3.矢流潔凈室內(nèi)沒有加裝扇型的散流孔板,直接由高效過濾器送風(fēng),速度場模擬圖可以清晰地看到在房間的前半部,送風(fēng)口下面由于氣流的誘導(dǎo)作用有一個大的渦旋,靠近送風(fēng)口的地方還有回流。而且通過模擬還發(fā)現(xiàn)房間的長度越短,高效的送風(fēng)速度越大,渦旋越明顯。因而得出加裝扇型的散流孔板后的氣流組織效果要明顯優(yōu)于直接由高效過濾器送風(fēng)的氣流組織；4.高效過濾器根據(jù)現(xiàn)場條件可以設(shè)置在側(cè)墻或者在頂棚上,但是高效過濾器設(shè)置在側(cè)墻時的室內(nèi)流場與高效設(shè)置在頂棚時還有些區(qū)別,在房間的中部和后部流場根本一樣,只

14、是在送風(fēng)口下面,設(shè)置在側(cè)墻時氣流有偏流,效果不如設(shè)置在頂棚的,再考慮到密封、施工的方便,建議條件許可的話,盡量把高效設(shè)置在頂棚上；5.之間,不同的開孔率下,室內(nèi)流場分布根本相同,只不過開孔率越大在工作區(qū)的風(fēng)速稍大；6. 室內(nèi)潔凈度和換氣次數(shù)有關(guān),換氣次數(shù)越高,室內(nèi)潔凈度越高,在換氣次數(shù)146次/h時,矢流潔凈室在空態(tài)下可以到達(dá)百級,但是室內(nèi)潔凈度要比單向流低。參考文獻(xiàn)： 1許為全, 曹莉. 生物潔凈室的污染控制 J. 潔凈與空調(diào)技術(shù), 2002, ( 04): 7-9+22.2?空氣潔凈技術(shù)原理?(第3版) J. 暖通空調(diào), 2003, ( 05): 43.3吳鵬. 垂直單向流潔凈室 J. 黑龍江紡織, 2021, (02): 28-30.4魏學(xué)孟，張維功，樊洪明. 矢流潔凈室的模型實驗與數(shù)值模擬 J. 通風(fēng)除塵, 1994, (02): 10-2.5魏學(xué)孟, 張維功. 矢流潔凈室的模型實驗研究 J. 通風(fēng)除塵, 1992, (03): 5-7.6涂光備, 陳文浩, 王萊. 矢流潔凈室的數(shù)學(xué)模擬和實驗研究(英文) J. Transactions of Tianjin University, 2000, (01): 50-4.7