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潔凈室均勻分布計(jì)算理論--亂流潔凈室含塵濃度瞬時(shí)式

更新時(shí)間:2023-08-15  |  點(diǎn)擊率:821

為了計(jì)算亂流潔凈室室內(nèi)的含塵濃度和換氣次數(shù),必須確定塵粒在潔凈室內(nèi)的分布狀況。一般分為均勻分布和不均勻分布兩種類型。
均勻分布,就是假定室內(nèi)灰塵是均勻分布的,如果有灰塵發(fā)生源,則發(fā)生的塵粒由于擴(kuò)散和氣流的帶動(dòng)和沖淡,能很快在室內(nèi)達(dá)到平衡。
為了簡化計(jì)算,還進(jìn)一步假定:通風(fēng)量是穩(wěn)定的;發(fā)塵量是常數(shù);大氣塵濃度是常數(shù);忽略室內(nèi)外灰塵的密度和分散度的變化對(duì)過濾器效率的影響;忽略滲入的灰塵量和管道產(chǎn)生的可能性;忽略灰塵在管道內(nèi)和室內(nèi)的沉降。此外,設(shè)新風(fēng)通路上過濾器的總效率為ηn,回風(fēng)通路上過濾器的總效率為ηr,則
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)
對(duì)于新風(fēng)過濾器組合η1=1-(1-η10)(1-η20)(1-η30)
式中,η10、η20、η30分別為組合內(nèi)的粗效、中效和高中效或亞高效過濾器效率。
根據(jù)前面的基本圖示和上述假定,可見:
1、進(jìn)入室內(nèi)的塵粒由三部分組成。
(1)由回風(fēng)帶進(jìn)室內(nèi)的灰塵。單位時(shí)間的回風(fēng)量為SnV*103/60(L/min);單位時(shí)間內(nèi),經(jīng)回風(fēng)通路上過濾器(回風(fēng)口過濾器、中間過濾器和末級(jí)過濾器)過濾后,進(jìn)入室內(nèi)的塵粒數(shù)量為SnV*103/60Nt(1-ηr)(粒/min)。因此,Δt時(shí)間內(nèi),室內(nèi)每升空氣中由于回風(fēng)而增加的塵粒數(shù)量為SnNt/60(1-ηr)Δt(粒/min)。
(2)由新風(fēng)帶進(jìn)室內(nèi)的塵粒。單位時(shí)間的新風(fēng)量為nV*103/60(1-s)(L/min);單位時(shí)間內(nèi),經(jīng)新風(fēng)通路上的過濾器即初級(jí)過濾器、中間過濾器和末級(jí)過濾器過濾后,進(jìn)入室內(nèi)的塵粒數(shù)量為MnV*103/60(1-s)(1-ηn)(粒/min)。因此,Δt時(shí)間內(nèi)室內(nèi)每升空氣中由于新風(fēng)而增加的塵粒數(shù)量為Mn(1-s)(1-ηn)/60Δt(粒/L)。
(3)在Δt時(shí)間內(nèi),由于室內(nèi)發(fā)塵而使室內(nèi)每升空氣增加的塵粒,數(shù)量為G*10-3Δt(粒/L)。
2、由室內(nèi)排出的塵粒包括,有組織的回風(fēng)(有的還有排風(fēng))排出的塵粒和無組織的換氣排出(壓出)的灰塵。
單位時(shí)間通風(fēng)換氣量為nV*103/60(L/min),因此Δt時(shí)間內(nèi)室內(nèi)每升空氣由通風(fēng)換氣排出的塵粒數(shù)量為nNt/60Δt(粒/L)。
根據(jù)以上分析的進(jìn)出潔凈室的塵粒數(shù)量可知,在Δt時(shí)間內(nèi)潔凈室內(nèi)含塵濃度的變化為
ΔNt=(進(jìn)入的含塵濃度)-(排出的含塵濃度)
  
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移項(xiàng)整理,并以
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對(duì)上式變量分離并積分,得到

  
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式中,C是積分常數(shù),它由初始條件決定。當(dāng)t=0的時(shí)候,有三種情況:
(1)以系統(tǒng)開始運(yùn)行計(jì)算時(shí)間,則t=0時(shí)室內(nèi)含塵濃度即為潔凈室運(yùn)行前瞬時(shí)的含塵濃度,由于滲漏等因素,這一含塵濃度是較大的。
(2)以系統(tǒng)經(jīng)一定運(yùn)行時(shí)間,達(dá)到含塵濃度穩(wěn)定后的任一時(shí)刻開始計(jì)算時(shí)間,則t=0時(shí)的室內(nèi)含塵濃度即為達(dá)到穩(wěn)定的含塵濃度,對(duì)于潔凈室級(jí)別不同的潔凈室這一濃度也是不同的。
(3)以系統(tǒng)運(yùn)行中間某一時(shí)刻計(jì)算時(shí)間,t=0時(shí)室內(nèi)含塵濃度即系統(tǒng)運(yùn)行到這一時(shí)刻的室內(nèi)含塵濃度。
總之,可以把t=0時(shí)的室內(nèi)含塵濃度稱為原始含塵濃度,以N0表示。即
t=0,Nt= N0
代入上式則可求出C,代回原式即得
 
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所以潔凈室含塵濃度的瞬時(shí)式是

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