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的含塵濃度和換氣次數，必須確定塵粒在潔凈室內的分布狀況。一般分為均勻分布和不均勻分布兩種類型。
均勻分布，就是假定室內灰塵是均勻分布的，如果有灰塵發生源，則發生的塵粒由于擴散和氣流的帶動和沖淡，能很快在室內達到平衡。
為了簡化計算，還進一步假定：通風量是穩定的；發塵量是常數；大氣塵濃度是常數；忽略室內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生的可能性；忽略灰塵在管道內和室內的沉降。此外，設新風通路上過濾器的總效率為ηn，回風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）
對于新風過濾器組合η1=1-（1-η10）（1-η20）（1-η30）
式中，η10、η20、η30分別為組合內的粗效、中效和高中效或亞高效過濾器效率。
根據前面的基本圖示和上述假定，可見：
1、進入室內的塵粒由三部分組成。
（1）由回風帶進室內的灰塵。單位時間的回風量為SnV*103/60（L/min）；單位時間內，經回風通路上過濾器（回風口過濾器、中間過濾器和末級過濾器）過濾后，進入室內的塵粒數量為SnV*103/60Nt（1-ηr）（粒/min）。因此，Δt時間內，室內每升空氣中由于回風而增加的塵粒數量為SnNt/60（1-ηr）Δt（粒/min）。
（2）由新風帶進室內的塵粒。單位時間的新風量為nV*103/60（1-s）（L/min）；單位時間內，經新風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，進入室內的塵粒數量為MnV*103/60（1-s）（1-ηn）（粒/min）。因此，Δt時間內室內每升空氣中由于新風而增加的塵粒數量為Mn（1-s）（1-ηn）/60Δt（粒/L）。
（3）在Δt時間內，由于室內發塵而使室內每升空氣增加的塵粒，數量為G*10-3Δt（粒/L）。
2、由室內排出的塵粒包括，有組織的回風（有的還有排風）排出的塵粒和無組織的換氣排出（壓出）的灰塵。
單位時間通風換氣量為nV*103/60（L/min），因此Δt時間內室內每升空氣由通風換氣排出的塵粒數量為nNt/60Δt（粒/L）。
根據以上分析的進出潔凈室的塵粒數量可知，在Δt時間內潔凈室內含塵濃度的變化為
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，它由初始條件決定。當t=0的時候，有三種情況：
（1）以系統開始運行計算時間，則t=0時室內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）以系統經一定運行時間，達到含塵濃度穩定后的任一時刻開始計算時間，則t=0時的室內含塵濃度即為達到穩定的含塵濃度，對于潔凈室級別不同的潔凈室這一濃度也是不同的。
（3）以系統運行中間某一時刻計算時間，t=0時室內含塵濃度即系統運行到這一時刻的室內含塵濃度。
總之，可以把t=0時的室內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