一、潔凈室原理
(一) 潔凈室的定義
潔凈室是指空氣潔凈度達(dá)到規(guī)定級(jí)別的可供人活動(dòng)的空間。其功能是控制微粒（塵埃粒子）的污染。來(lái)達(dá)到滿足精密產(chǎn)品的生產(chǎn)與科學(xué)實(shí)驗(yàn)活動(dòng)。合景凈化工程公司認(rèn)為，潔凈室絕不是僅限于"潔凈"，不同的行業(yè)與部門(mén)對(duì)溫度、溫度、照明、噪聲、靜電、微振都有相當(dāng)要求的多功能的綜合整體，是集建筑裝飾（與大氣相對(duì)隔斷的密閉裝修）、凈化空調(diào)、純水、純氣、動(dòng)力電、照明電、工藝管道等多種專(zhuān)業(yè)技術(shù)于一體的產(chǎn)物，潔凈室（或潔凈廠房）
電子潔凈廠房
(二) 潔凈室的分類(lèi)實(shí)現(xiàn)層流的最低風(fēng)速值
2.1按用途分類(lèi)(可分為兩大類(lèi))
①工業(yè)潔凈室-以無(wú)生命微粒的控制為對(duì)象。主要控制空氣塵埃微粒對(duì)工作對(duì)象的污染，內(nèi)部一般保持正壓狀態(tài)。它適用于精密機(jī)械工業(yè)、電子工業(yè)（半導(dǎo)體、集成電路等）宇航工業(yè)、高純度化學(xué)工業(yè)、原子能工業(yè)、光磁產(chǎn)品工業(yè)（光盤(pán)、膠片、磁帶生產(chǎn)）LCD（液晶玻璃）、電腦硬盤(pán)、電腦磁頭生產(chǎn)等多行業(yè)。
②生物潔凈室：以控制有生命微粒（細(xì)菌）與無(wú)生命微粒（塵埃）對(duì)工作對(duì)象的污染。又可分為：
A.一般生物潔凈室，主要控制微生物（細(xì)菌）對(duì)象的污染。同時(shí)其內(nèi)部材料要能經(jīng)受各種滅菌劑侵蝕，內(nèi)部一般保持正壓。實(shí)質(zhì)上其內(nèi)部材料要能經(jīng)受各種滅菌處理的工業(yè)潔凈室。
B.生物學(xué)安全潔凈室：主要控制工作對(duì)象的有生命微粒對(duì)外界和人的污染。內(nèi)部要保持與大氣的負(fù)壓。
2.2按氣流分類(lèi)(按氣流可分為四類(lèi))
①.單向流潔凈室（層流、活塞流）
②.亂流凈室
③.輻射流（斜流）潔凈室
④.混合流潔凈室（亂流、層流同在）
(三) 單向流(層流)潔凈室(又稱(chēng)垂直流，平行流)
(1) 既氣流以均勻的截面速度，沿著平行流線以單一方向在整個(gè)室天花截面下通過(guò)的潔凈室。單向流潔凈室靠送風(fēng)氣流“活塞”般的擠壓作用。迅速把室內(nèi)污染排回風(fēng)道。
(2) 要想實(shí)現(xiàn)"活塞流"的作用，最重要的是高效過(guò)濾器必須滿布。但是由于高效過(guò)濾器有邊框，放置高鏟過(guò)濾器也要有支架，不可能百分之百的滿布。所以我國(guó)《潔凈廠房設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定，垂直流潔凈室滿布比不應(yīng)小于60%，水平單向流潔凈室不應(yīng)小于40%，否則就是局部單向流了。
半導(dǎo)體潔凈室
(四) 亂流潔凈室的原理和特性
1、定義：亂流潔凈室的定義是氣流以不均勻的速度是不平行流動(dòng)，伴有回流或渦流的潔凈室。
2、原理：亂流潔凈室靠送風(fēng)氣流不斷稀釋室內(nèi)空氣，把室內(nèi)污染逐漸排出，來(lái)實(shí)殃潔凈的（亂流潔凈室一般設(shè)計(jì)在千級(jí)以上至30萬(wàn)級(jí)凈化級(jí)別）。
3、特性：亂流潔凈室是靠多次換氣來(lái)實(shí)現(xiàn)潔凈級(jí)別。換氣次數(shù)決定定義無(wú)反顧的凈化級(jí)別（換氣次數(shù)越多，凈化級(jí)別越高）
(五)潔凈室的新風(fēng)要求
按《潔凈廠房設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定，亂流潔凈室新風(fēng)量應(yīng)不小于總風(fēng)量的10%-30%；單向流潔凈室，新風(fēng)量應(yīng)不小于總風(fēng)量的2%-4%，當(dāng)然也可以根據(jù)潔凈室的具體功能而定。
二 空氣潔凈度等級(jí)
空氣潔凈度是潔凈環(huán)境中空氣含懸浮粒子量的多少的程度，通常空氣中含塵濃度高則空氣潔凈度低，含塵濃度低則潔凈度高。空氣潔凈度的高低可以用空氣潔凈度等級(jí)來(lái)區(qū)分。空氣潔凈度級(jí)別則以每立方米空氣中的允許微粒數(shù)來(lái)確定。
潔凈室（區(qū)）是指空氣懸浮粒子濃度、含菌濃度受控的房間（限定的空間），房間（空間）的建造和使用方式要盡可能減少室內(nèi)引入、產(chǎn)生和滯留粒子等，房間（空間）內(nèi)其它相關(guān)參數(shù)如溫度、相對(duì)濕度和壓力按要求進(jìn)行控制。
潔凈室系統(tǒng)圖
凈化工程垂直單向流潔凈室的標(biāo)準(zhǔn)
在水平流系統(tǒng)中,氣流是從一面墻流向另一面墻。在垂直流系統(tǒng)中,氣流是從吊頂流向地面。對(duì)要求潔凈室的懸浮粒子濃度或微生物濃度更低的場(chǎng)合,就使用單向氣流。
單向流潔凈室一般有兩種類(lèi)型，即水平流和垂直流。在水平流系統(tǒng)中，氣流是從一面墻流向另一面墻。在垂直流系統(tǒng)中，氣流是從吊頂流向地面。
對(duì)要求潔凈室的懸浮粒子濃度或微生物濃度更低的場(chǎng)合，就使用單向氣流。以前稱(chēng)這類(lèi)潔凈室為“層流”潔凈室。單向流和層流的名稱(chēng)均說(shuō)明了其氣流的狀況：氣流以一個(gè)方向流動(dòng)（或是垂直的或是水平的），并以一般是0.3米/秒至0.5米/秒（60英尺/分鐘至100英尺/分鐘）的均速流過(guò)整個(gè)空間。
10萬(wàn)級(jí)無(wú)塵車(chē)間
凈化工程由滿布潔凈室吊頂?shù)母咝н^(guò)濾器向室內(nèi)送風(fēng)。氣流有如一個(gè)空氣活塞，向下流經(jīng)室內(nèi)，帶走污染物，然后從地面排出。又在與外部的一些新鮮空氣混合后，再循環(huán)至高效過(guò)濾器。
人員和工藝所產(chǎn)生的懸浮污染可立即被這種空氣清除掉，而紊流通風(fēng)系統(tǒng)采用的是混合與稀釋原理。
在一間沒(méi)有任何障礙物的空房間，單向流用比前面提到的低得多的風(fēng)速，就可以很快將污染物清除。但在一個(gè)操作間，機(jī)器以及機(jī)器周?chē)邉?dòng)的人員，會(huì)對(duì)氣流形成障礙。
障礙物可以使單向流變成紊流，從而在障礙物周?chē)纬蓺饬鲌F(tuán)。人員的活動(dòng)也可以使單向流變成紊流。在這些紊流中，由于風(fēng)速較低，空氣稀釋程度較小，從而使得污染濃度較高。
因此，必須將風(fēng)速保持在0.3米/秒至0.5米/秒（60英尺/分鐘至100英尺/分鐘）的范圍里，以便使中斷的單向流能快速恢復(fù)，充分稀釋障礙物周?chē)闪鲄^(qū)的污染。
用風(fēng)速可以正確地表示出單向流，因?yàn)轱L(fēng)速越高室內(nèi)就越潔凈。而每小時(shí)換氣次數(shù)與房間的體積有關(guān)，如吊頂?shù)母叩停虼瞬贿m合用來(lái)表示單向流。
不同行業(yè)的潔凈室
單向流室內(nèi)的送風(fēng)量是紊流室的很多倍（10到100倍）。所以這樣的潔凈室的建造和運(yùn)行費(fèi)用要高得多。
不同類(lèi)型潔凈室原理整理：
1.單向流（層流）潔凈室原理
在潔凈室內(nèi)，從送風(fēng)口到回風(fēng)口，氣流流經(jīng)途中的斷面幾乎沒(méi)有什么變化，加上進(jìn)風(fēng)靜壓箱和高效過(guò)濾器的均勻流作用，全室斷面上的流速比較均勻，而至少在工作區(qū)內(nèi)流線單向平行，沒(méi)有渦流。這也就是單向流潔凈室的三大特點(diǎn)。這里的流線單向平行，是指流線彼此平行，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(duì)室內(nèi)臟空氣的摻混稀釋作用，而是靠潔凈氣流的推出作用將室內(nèi)臟空氣沿整個(gè)斷面排至室外，達(dá)到凈化室內(nèi)空氣的目的。所以前聯(lián)邦德國(guó)有人稱(chēng)單向流潔凈室的氣流為“活塞流”、“平推流”，前蘇聯(lián)稱(chēng)之為“被擠壓的弱空氣射流”。干凈空氣就好比一個(gè)空氣活塞，沿著房間這個(gè)“汽缸”，向前（下）推進(jìn)，而使塵粒只能前（下）進(jìn)，沒(méi)有返回，把原有的含塵濃度高的空氣擠壓出房間。
在單向流潔凈室及單向流凈化設(shè)備中，可以發(fā)現(xiàn)隱蔽的和兩個(gè)過(guò)濾器搭接處下方的反向氣流。這種氣流將把下方的污染物傳輸?shù)缴喜吭偎拖聛?lái)，破壞了上述“活塞流”的狀態(tài)，危害極大。對(duì)于和外界有開(kāi)口相通的局部?jī)艋O(shè)備，如潔凈工作臺(tái)，這種氣流將影響外界污染氣流，在設(shè)計(jì)上一定要減小過(guò)濾器邊框處所占的無(wú)效 面積，更要設(shè)法使空間的壁面盡量接近過(guò)濾器有效送風(fēng)截面。
通過(guò)以上分析，可以認(rèn)為保證單向流潔凈室特性（高潔凈度和快速自凈恢復(fù)能力）的先決條件有兩個(gè)：①來(lái)流的潔凈度；②來(lái)流的活塞流情況。
對(duì)于來(lái)流的潔凈度，對(duì)通過(guò)高效以上過(guò)濾器送風(fēng)你的單向流潔凈室來(lái)說(shuō)是不成問(wèn)題的，而對(duì)于來(lái)流的“活塞流”情況，則需做進(jìn)一步分析。
根據(jù)來(lái)流體力學(xué)原理，來(lái)流條件對(duì)優(yōu)化的流動(dòng)狀況將產(chǎn)生直接影響，送風(fēng)面出口氣流也就是工作區(qū)的來(lái)流。
來(lái)流的紊動(dòng)性大，則將影響后面的單向流特性；來(lái)流末充滿流動(dòng)截面，則將影響是否能形成“活塞流”和形成的快慢；而來(lái)流末充滿流動(dòng)截面也是來(lái)流紊動(dòng)的一個(gè)因素。所以，在采用高效過(guò)濾器的條件下，保證單向流潔凈室特性的必要條件是“活塞流”，而“活塞流”的必要條件則是來(lái)流充滿流動(dòng)截面。但是，對(duì)一間房間而不是一段管道來(lái)說(shuō)，讓氣流從頭至尾完全充滿流動(dòng)截面也是不現(xiàn)實(shí)的。
最初，確實(shí)認(rèn)為這種單向平行的氣流應(yīng)該充滿整個(gè)潔凈室，但這在技術(shù)上和經(jīng)濟(jì)上都是不利的。隨著認(rèn)識(shí)的發(fā)展，人們又指出這種單向流只是“在有限的領(lǐng)域內(nèi)全部空氣沿平行流線以勻速流動(dòng)的意思”，并認(rèn)為能極力抑制渦流的發(fā)生。全空間的清潔空氣的單向流特性占支配地位房間，也稱(chēng)為單向流潔凈室。這就是說(shuō)不要求在整個(gè)房間都具有單向平行的流線，均勻的速度，沒(méi)有渦流，而是只要求單向平行流特性在這個(gè)房間中占支配地位。在整個(gè)工作區(qū)這一層空間保證了單向流，這個(gè)房間就是單向流潔凈室。
一般潔凈室效果圖
2.亂流潔凈室原理
潔凈室按其氣流狀態(tài)來(lái)區(qū)分，主要分為亂流（非單向流）潔凈室、單向流潔凈室和輻流潔凈室（也稱(chēng)矢流潔凈室）。
亂流潔凈室的名稱(chēng)是借用于日文，現(xiàn)在國(guó)際上則習(xí)慣稱(chēng)這種潔凈室為非單向流潔凈室。
所謂亂流潔凈室，一般包括以下各種送風(fēng)形式：
（1）高效過(guò)濾器頂送（有擴(kuò)散板和無(wú)擴(kuò)散板）；
（2）流線型散流器頂進(jìn)；
（3）局部孔板頂送；
（4）側(cè)送：具有這種送風(fēng)形式的潔凈室，如以雷諾數(shù)（指在流體運(yùn)動(dòng)中慣性力對(duì)黏滯力比值的無(wú)量鋼數(shù)Re=UL/ν。其中U為速度特征尺度,L為長(zhǎng)度特征尺度，V為運(yùn)動(dòng)學(xué)黏性系數(shù)）判斷，顯然屬于紊流流態(tài)，但是如果把它們稱(chēng)為紊流潔凈室就不合適。氣流沿整個(gè)頂棚下送，室內(nèi)氣流速度達(dá)到0.25m/s以上，這種室內(nèi)的流動(dòng)狀態(tài)也是紊流，但在后面就會(huì)搞清楚，雖然這兩種送風(fēng)方式都造成室內(nèi)紊流流態(tài)，但是就其凈化室內(nèi)空氣的原理來(lái)說(shuō)，卻是根本不同的，后者屬于單向流或平行流潔凈室的凈化原理。所以如果把前者稱(chēng)為紊流潔凈室，則后者也應(yīng)被包含進(jìn)去了。
亂流潔凈室的主要特點(diǎn)是從來(lái)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(lái)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(dòng)，將會(huì)彼此撞擊，將有回流、旋渦產(chǎn)生。這就決定亂流潔凈室的流態(tài)實(shí)質(zhì)是突變流，非均勻流。
這比用紊流來(lái)描述亂流潔凈室更確切、更全面。紊流主要取決于雷諾數(shù)，也就是主要受流速的影響，但是如果采用一個(gè)高效過(guò)濾器頂送的送風(fēng)形式，則即使流速極底，也要產(chǎn)生上述各種結(jié)果，這就因?yàn)樗且粋€(gè)突變流和非均勻流。因此這種情況下不僅有流層之間因紊流流動(dòng)而發(fā)生的摻混，而且還有全室范圍內(nèi)的大的回流、旋渦所發(fā)生的摻混。
亂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(shí)，迅速向四周擴(kuò)散、混合，同時(shí)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(lái)含塵濃度很高的室內(nèi)空氣沖淡了，直至達(dá)到平衡。所以氣流擴(kuò)散得越快，越均勻，稀釋的效果就越好，因此亂流潔凈室的原理就是稀釋作用。
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