潔凈室均勻分布計算理論--亂流潔凈室含塵濃度瞬時式

為了計算亂流潔凈室室內(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)生的塵粒由于擴散和氣流的帶動和沖淡，能很快在室內(nèi)達到平衡。
為了簡化計算，還進一步假定：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、進入室內(nèi)的塵粒由三部分組成。
（1）由回風(fēng)帶進室內(nèi)的灰塵。單位時間的回風(fēng)量為SnV*103/60（L/min）；單位時間內(nèi)，經(jīng)回風(fēng)通路上過濾器（回風(fēng)口過濾器、中間過濾器和末級過濾器）過濾后，進入室內(nèi)的塵粒數(shù)量為SnV*103/60Nt（1-ηr）（粒/min）。因此，Δt時間內(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)帶進室內(nèi)的塵粒。單位時間的新風(fēng)量為nV*103/60（1-s）（L/min）；單位時間內(nèi)，經(jīng)新風(fēng)通路上的過濾器即初級過濾器、中間過濾器和末級過濾器過濾后，進入室內(nèi)的塵粒數(shù)量為MnV*103/60（1-s）（1-ηn）（粒/min）。因此，Δt時間內(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。
單位時間通風(fēng)換氣量為nV*103/60（L/min），因此Δt時間內(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)以上分析的進出潔凈室的塵粒數(shù)量可知，在Δt時間內(nèi)潔凈室內(nèi)含塵濃度的變化為
ΔNt=（進入的含塵濃度）-（排出的含塵濃度）
  

移項整理，并以

則

 

對上式變量分離并積分，得到

  

式中，C是積分常數(shù)，它由初始條件決定。當(dāng)t=0的時候，有三種情況：
（1）以系統(tǒng)開始運行計算時間，則t=0時室內(nèi)含塵濃度即為潔凈室運行前瞬時的含塵濃度，由于滲漏等因素，這一含塵濃度是較大的。
（2）以系統(tǒng)經(jīng)一定運行時間，達到含塵濃度穩(wěn)定后的任一時刻開始計算時間，則t=0時的室內(nèi)含塵濃度即為達到穩(wěn)定的含塵濃度，對于潔凈室級別不同的潔凈室這一濃度也是不同的。
（3）以系統(tǒng)運行中間某一時刻計算時間，t=0時室內(nèi)含塵濃度即系統(tǒng)運行到這一時刻的室內(nèi)含塵濃度。
總之，可以把t=0時的室內(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
 

所以潔凈室含塵濃度的瞬時式是