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[洁净空调系统] 洁净度、室内空气品质与送风气流中粒子谱的关系

洁净度、室内空气品质与送风气流中粒子谱的关系

摘要: 洁净度与室内空气品质是两个不同的概念,在净化空调和舒适性空调系统中,两者都与粒子浓度有关。由于空气调节的目的不同,在两类空调房间中对颗粒物浓度的要求也有本质的区别。本文以洁净室为例,选择了两个实际的粒子谱,通过必要的计算严格区别了上述概念。

关键词: 洁净度空气品质 粒子沉积 洁净空调

洁净空调系统是应用最为广泛的一类特殊空调,自1960年代起,许多国家都陆续制定了关于洁净度等级的相关标准[1,2]。由于对颗粒的输送规律并无完整的认识,并受到检测水平的限制,因此,从某种意义上讲,早期各国对洁净度等级的规定似乎更多地依赖于经验和仪器的精度,并且根据各自的技术发展要求和经济水平的进步来进行后续修订,直到最近国际标准化组织公布ISO14644-1标准后,才有逐步统一的趋势[3,4]

在室内空气品质成为舒适性空调的热点研究后,这类空调系统中的颗粒物污染无疑也将是一个不容忽视的问题[5]。容易想到,既然舒适性空调也出现了颗粒物污染问题,是否可以借用洁净室标准来对过滤器做出某种限制?显然,这至少不是一个经济可行的方法,其次,两类环境中对颗粒污染物浓度的限制目的不同,因此,不能简单地给出结论。

但是必须指出,洁净度与室内空气品质是两个有密切联系的概念。首先,如果假定这两种房间(即洁净室和普通空调房间)内均无颗粒污染源,则对室内颗粒物浓度的高低起决定性作用的源只能是室外背景大气中的气溶胶粒子。其次,由于洁净度对粒子浓度的限制是保证成品率(以电子车间为例),而室内空气品质对气溶胶浓度的限制则是保证人的暴露量不致影响健康,所以,后者的规定完全适合于前者,但反之不然。

为了澄清对上述两个基本概念的模糊认识,以避免认为洁净度与室内空气品质的区别仅仅只在房间的用途上,本文选择了两个洁净度同为10,000级,但送风气流中粒子谱不同的洁净室,利用对气溶胶粒子在室内沉积损失的估计,来分析相同洁净度下室内空气品质的差别。

1 气溶胶粒子室内损失速度

假定气流为上送侧回流动(水平流动的控制方程与此相同),忽略边界效应,则颗粒物随送风气流进入到洁净室内后,问题的通用控制方程如下[6,7]

连续性方程 var tagarray = "cdma无线视频服务器";var tagencarray = "供热制冷";


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Re:楼主

不失一般性,令dp为粒子直径,仍用N表示远离工作台表面处的粒子浓度,则驻点流流动中浓度方程的边界条件为

OCUME~1ADMINI~1LOCALS~1Tempmsohtml11clip_image001.gif">OCUME~1ADMINI~1LOCALS~1Tempmsohtml11clip_image002.gif">(5)

OCUME~1ADMINI~1LOCALS~1Tempmsohtml11clip_image003.gif">OCUME~1ADMINI~1LOCALS~1Tempmsohtml11clip_image004.gif">(6)

边界条件(5)表示工作台表面是一个理想的粒子汇,即在距沉积表面一个粒子半径的地方,粒子浓度为零。对于本文的讨论,实际上还可以认为粒子浓度N仅随y的变化而改变。

OCUME~1ADMINI~1LOCALS~1Tempmsohtml11clip_image005.gif">



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Re:楼主

方程(13)是一个二解非线性奇异摄动方程,无法直接求解。由于方程(13)表示的是外场存在时对纯扩散的扰动,因此,可以将它的解视作对扩散方程解的修正。沿用讨论水平流动时的思路,可以通过求(13)的外解来求粒子沉积速度。注意到 OCUME~1ADMINI~1LOCALS~1Tempmsohtml11clip_image001.gif">(在边界层外缘附近,通常 OCUME~1ADMINI~1LOCALS~1Tempmsohtml11clip_image002.gif">),为便于求解,将方程(13)中作用最弱的热泳项从零阶项中略去,这样,方程(13)便描写的是刚刚进入到流动边界层处的粒子沉积情况,方程为

OCUME~1ADMINI~1LOCALS~1Tempmsohtml11clip_image003.gif">(14)

在条件(10)(12)的限制下,方程(14)的解为



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Re:楼主

可以看出,在室内粒子质量浓度相同的条件下,不同粒径范围的粒子数可以有较大的差别。但是其洁净度级别却可以相同。还要指出,上述两个洁净室的室外大气背景浓度并不相同,分别为1.8mg/m32.3mg/m3。在扩散及外力作用下,送风气流中的粒子将沉积在工件上,表2给了设定时间内在上述条件下粒子在水平表面上的沉积量。

给定时间内粒子在水平表面上的沉积量表2


粒径范围(mm)

0.5

0.4

0.2

0.09

0.07

0.06

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