亂流潔凈室原理

　　[2]潔凈室按其氣流狀態來區分，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(也有稱矢流潔凈室的)，這一節主要討論亂流潔凈室。前面已經指出，不論是哪一種潔凈室，都是紊流流態。那為什么不都叫紊流潔凈室呢?

　　亂流潔凈室的名稱是借用于日文，但是日文的亂流就是紊流的意思，而中國最早在《空氣潔凈技術措施》中正式采用的亂流一詞是兼有紊流的含義而不同于流體力學上的紊流這一專有名詞。現在國際上則習慣稱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形式：

　?、鸥咝н^濾器頂送(有擴散板和無擴散板

　　⑵流線型散流器頂進

　　⑶局部孔板頂送

　?、葌人?/p>

　　具有這些送風形式的潔凈室，如以雷諾數判斷，顯然屬于紊流流態，但是如果把它們稱為紊流潔凈室就不合適。氣流沿整個頂棚下送，室內速度達到0.25m/s 以上，這種室內的流動狀態也是紊流，但在后面就會搞清楚，雖然這兩種送風方式都造成室內紊流流態，但是就其凈化室內空氣的原理來說，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。所以如果把前者稱為紊流潔凈室，則后者也應被包含進去了。

　　亂流潔凈室的主要特點是從來流到出流(從送風口到回風口)之間氣流的流通截面是變化的，潔凈室截面比送風口截面大得多，因而不能在全室截面或者在全室工作區截面形成勻速氣流。所以，送風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，氣流在室內不可能以單一方向流動，將會彼此撞擊，將有回流、旋渦產生。這就決定亂流潔凈室的流態實質是：突變流;非均勻流。

　　這比用紊流來描述亂流潔凈室更確切、更全面。紊流主要決定于雷諾數，也就是主要受流速的影響，但是如果采用一個高效過濾器頂送的送風形式，則即使流速極低，也要產生上述各種結果，這就因為它是一個突變流和非均勻流。因此這種情況下不僅有流層之間因紊流流動而發生的摻混，而且還有全室范圍內的大的回流、旋渦所發生的摻混。

　　所以，概括地說，亂流潔凈室的作用原理是：當一股干凈氣流從送風口送入室內時，迅速向四周擴散、混合，同時把差不多同樣數量的氣流從回風口排走，這股干凈氣流稀釋著室內污染的空氣，把原來含塵濃度很高的室內空氣沖淡了，一直達到平衡。所以氣流擴散得越快，越均勻，稀釋的技果就越好。所以亂流潔凈室的原理就是稀釋作用。

　　三、控管項目

　　1、能除去空氣中飄游之微塵粒子。

　　2、能防止微塵粒子之產生。

　　3、溫度和濕度之控制。

　　4、壓力之調節。

　　5、 有害氣體之排除。

　　6、結構物與隔間之氣密性。

　　7、靜電之防制。

　　8、電磁干擾預防。

　　9、安全因素之考慮。

　　10、節能之考量。

　　空氣凈化方法

　　1 、整體凈化：可分為層流型和湍流型。層流是指空氣由一側全面地以同速流向另一側，使室內產生的塵?；蚣毦粫蛩闹軘U散而被平推出室外，而達到好的除菌效果。

　?、鸥咝н^濾除菌技術：空氣潔凈主要靠高效或超高效過濾設備，向特定的環境內輸送潔凈空氣并能保持空氣的潔凈度。過濾潔凈原理：①網截阻留;②篩孔阻留;③靜電吸引阻留;④慣性碰撞和布朗運動阻留。因此，過濾潔凈技術是一種綜合作用的結果。

　?、茷V材結構：生物潔凈室所用濾材級別多數為高效或超高效濾材，所用濾材有：玻璃棉制濾材、高級紙漿制濾材、石棉纖維濾材、過氯乙烯纖維濾材等。高效濾材對空氣中 0.5 μ m 的顆粒的阻留率能達到 90%~99% ，超高效濾材可阻留 0.3 μ m 的顆粒 99.9% 以上。

　　2 、局部凈化

　?、艥崈魧恿髡郑簼崈魧恿髡质轻t院局部空氣凈化裝置。一般可構成垂直層流方式，四周用透明圍幕。整個罩內可保持高潔凈度(萬級至百級)空氣。這種潔凈層流罩可用于免疫功能低下病人的治療保護，所以也稱無菌病床層流罩。

　?、苾艋僮髋_：采用水平或垂直層流方式凈化箱體內的空氣，可使操作臺內凈化達到很高級別。

　　⑶靜電吸附除菌凈化技術：靜電吸附除菌是利用工業電除塵的原理，在小型化技術方面有所創新。①采用細線放電極與蜂巢狀鋁箱收集極形成級線裝置;②采用鏡象力荷電吸附作用。

　　目前有一種三級凈化裝置，即預過濾 - 高效過濾 - 活性炭吸附，組合式正離子靜電吸附除菌，并采用大風量空氣凈化，以保證室內空氣凈化次數，較好地解決了醫院重點部門如手術室、 ICU 、母嬰病房、血液透析室等有人情況下的空氣持續消毒問題，可使醫院室內空氣的凈化潔凈度達到 10 萬級 ~1 萬級。

　?、蓉撾x子凈化技術：負離子是一種帶負電的化學基團，能發生可逆性變化，存在時間極短，本身并無殺滅微生物的能力，主要是靠帶電離子與空氣中的微粒特別是微生物顆粒結合，形成多個顆粒凝聚變大從而迅速沉降，使空氣達到凈化的目的?？諝庵胸撾x子只有在具備某些化學性質時，如活性氧離子等，它們才具有侵害蛋白質的能力從而殺滅微生物，因此負離子對空氣凈化的能力比較有限，對空氣中微生物粒子清除率只能達到 70%~90%。

　　四、分類

　　亂流式(Turbulent Flow)

　　空氣由空調箱經風管與潔凈室內之空氣過濾器(HEPA)進入潔凈室，并由潔凈室兩側隔間墻板或高架地板回風。氣流非直線型運動而呈不規則之亂流或渦流狀態。此型式適用于潔凈室等級1,000-100,000級。

　　定義：氣流以不均勻速度不平行流動、伴有回流或渦流的潔凈室。

　　特性：亂流潔凈室是靠多次換氣來實現潔凈與潔凈級別。換氣次數決定定義中的凈化級別(換氣次數越多，凈化級別越高)

　?、抛詢魰r間：是指潔凈室按設計換氣次數開始送風到潔凈室，室內含塵濃度達到所設計的凈化級別的時間。1,000級希望不超過20min(分鐘) (可取15min計算) 10,000級希望不超過30min(分鐘) (可取25min計算) 100,000級希望不超過40min(分鐘) (可取30min計算)

　?、茡Q氣次數(按上述自凈時間要求設計)1,000級 43.5—55.3次/小時 (規范：50次/小時) 10,000級 23.8—28.6次/小時 (規范：25次/小時) 100,000級 14.4—19.2次/小時 (規范：15次/小時)

　　優點：構造簡單、系統建造成本，潔凈室之擴充比較容易，在某些特殊用途場所，可并用無塵工作臺，提高潔凈室等級。

　　缺點：亂流造成的微塵粒子于室內空間飄浮不易排出，易污染制程產品。另外若系統停止運轉再激活，欲達需求之潔凈度，往往須耗時相當長一段時間。

　　層流式(Laminar)

　　層流式空氣氣流運動成一均勻之直線形，空氣由覆蓋率100%之過濾器進入室內，并由高架地板或兩側隔墻板回風，此型式適用于潔凈室等級需定較高之環境使用，一般其潔凈室等級為Class 1~100。其型式可分為二種：

　?、潘綄恿魇剑核绞娇諝庾赃^濾器單方向吹出，由對邊墻壁之回風系統回風，塵埃隨風向排出室外，一般在下流側污染較嚴重。

　　優點：構造簡單，運轉后短時間內即可變成穩定。

　　缺點：建造費用比亂流式高，室內空間不易擴充。

　?、拼怪睂恿魇剑悍块g天花板完全以ULPA過濾器覆蓋，空氣由上往下吹，可得較高之潔凈度，在制程中或工作人員所產生的塵?？煽焖倥懦鍪彝舛粫绊懫渌ぷ鲄^域。

　　優點：管理容易，運轉開始短時間內即可達穩定狀態，不易為作業狀態或作業人員所影響。

　　缺點：構造費用較高，彈性運用空間困難，天花板之吊架相當占空間，維修更換過濾器較麻煩。

　　復合式(Mixed Type)

　　復合式為將亂流式及層流式予以復合或并用，可提供局部超潔凈之空氣。

　　⑴潔凈隧道(Clean Tunnel)：以HEPA或ULPA過濾器將制程區域或工作區域100%覆蓋使潔凈度等級提高至10級以上，可節省安裝運轉費用。

　　此型式需將作業人員之工作區與產品和機器維修予以隔離，以避免機器維修時影響了工作及品質，ULSI制程大都采用此種型式。

　　潔凈隧道另有二項優點：A.彈性擴充容易; B.維修設備時可在維修區輕易執行。

　?、茲崈艄艿?Clean Tube)：將產品流程經過的自動生產線包圍并凈化處理，將潔凈度等級提至100級以上。因產品和作業員及發塵環境相互隔離，少量之送風即可得到良好之潔凈度，可節省能源，不需人工的自動化生產線為最適宜使用。藥品、食品業界及半導體業界均適用。

　　⑶并裝局部潔凈室(Clean Spot)：將潔凈室等級10,000~100,000之亂流潔凈室內之產品制程區的潔凈度等級提高為10~1000級以上，以為生產之用;潔凈工作臺、潔凈工作棚、潔凈風柜即屬此類。

　　潔凈工作臺：等級Class 1~100級。

　　潔凈工作棚：為在亂流式之潔凈室空間內以防靜電之透明塑料布圍成一小空間，采用獨立之HEPA或ULPA及空調送風機組而成為一較高級之潔凈空間，其等級為10~1000級，高度在2.5米左右，覆蓋面積約10m2以下，四支支柱并加裝活動輪，可為彈性運用。

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