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亂流潔凈室自凈時間和污染時間的計算

來源:青島清永凈化設備有限公司   2023年10月16日 12:55  

一、概念
潔凈室在其空氣凈化系統(tǒng)運行之后,室內含塵濃度從一個較高的數(shù)值下降到穩(wěn)定的值,所需的時間即為自凈時間,這個時間越短越好。如果因污染而使室內含塵濃度由一個較低的穩(wěn)定值回升到較高的穩(wěn)定值,所需的時間即為污染時間。所不同的是,如果是因停機而造成污染,其污染時間越長越好,說明系統(tǒng)和建筑的嚴密性好;如果是在潔凈室運行之中,由于增加了發(fā)塵源或發(fā)塵量,而使室內含塵濃度上升到一個新的穩(wěn)定值,則所需的時間即是發(fā)塵污染時間,越短越好,說明干凈氣流能很快起到?jīng)_淡稀釋作用。下面要計算的是自凈時間和發(fā)塵污染時間。停機污染時間由于受到系統(tǒng)和建筑的影響,比較復雜,難于計算。
下圖是實際的開機自凈曲線和停機污染曲線的例子。

   q52.png

高效空氣凈化系統(tǒng)具有自凈時間和污染時間的概念,而中效空氣凈化系統(tǒng)室內含塵濃度隨著室外大氣含塵濃度的變化而變化,因此無所謂自凈時間和污染時間。
二、自凈時間的計算
從亂流潔凈室含塵濃度的瞬時式可見,任意時刻的含塵濃度Nt和時間t都是未知數(shù),是不能直接求解自凈時間或污染時間的。由下面一個簡化的方法。

   
q53.png

對于高效空氣凈化系統(tǒng)的潔凈室,ηr>0.999,同時對于s≤1的情況,[1-s(1-ηr)]≈1,所以上面公式簡化為

     
q54.png

還可以進一步簡化,可以設Nt/N為比1稍大的數(shù),可認為含塵濃度已達到穩(wěn)定。因而可得

    q46.png
所以
    q47.png


該式在單對數(shù)紙上將成為直線,如下圖。因通常均有N0/N≥1,故取值時可略去1。

q49.png

為了求自凈時間,先要求出q50.png,N0是潔凈室原始含塵濃度,如果不是事先已知,則應加以確定。實際情況表明,只要開機前系統(tǒng)已經(jīng)停止運行幾個小時,則不管什么系統(tǒng)的潔凈室,最后N0將趨近于室外大氣含塵濃度M。從下表可以看出,對于一般圍護結構的潔凈室,N0約可達到M的80%,因為N0差別不大,對于自凈時間的影響也不大,為了方便計算,可以取N0=M。

     
q51.png

M的確定可按實際確定。
M是潔凈室穩(wěn)定時含塵濃度,應根據(jù)要求或計算確定,具體方法另討論。
根據(jù)
q39.png由上圖求出nt,則 q40.png,t 的單位是min

下表列出了18例開機自凈時間的計算值和實測值的對比,可見兩者是較相近的。

    q41.png


下圖是根據(jù)國外的實驗數(shù)據(jù)繪出的,由于是對同一個潔凈室改變換氣次數(shù)做的實驗,因此換氣次數(shù)和自凈時間的關系更單一,更可信。
       
q31.png

現(xiàn)在計算一下關于開門入室?guī)胛廴径璧淖詢魰r間。
已知因開門室內濃度比上升到

    q42.png,要求恢復到q43.png以內的自凈時間。

   
q44.png


如果潔凈室為1000級,n按60次/h計算,帶入上式得
   
q45.png

對于帶進的污染不僅在于增加含塵濃度而且?guī)ё吡水愋灶w粒,則自凈時間超過2min是不希望的,一般單向流的自凈時間不超過2min,所以希望以2min為限度。因此上述結果說明進門的污染是危險的,所以這種情況要設緩沖室。
從上述一系列計算可以看出,亂流潔凈室含塵濃度達到穩(wěn)定狀態(tài)的時間是很短的,在停機后污染及其嚴重的條件下,即

    q32.png

在這種條件下,當換氣次數(shù)達20次/h,開機后自凈時間不超過1h;當換氣次數(shù)達30次/h,自凈時間不超過40min;當換氣次數(shù)達50次/h,開機后自凈時間不超過22min。但是這樣嚴重的污染是極其罕見的。一般情況下

q33.png,則按以上換氣次數(shù),自凈時間將不超過41min、28min、17min。過去由于沒有能夠系統(tǒng)普測,對亂流潔凈室的效果估計不足的,因而不區(qū)分不同的室內原始含塵濃度和穩(wěn)定濃度之比,不區(qū)分換氣次數(shù)多少,而籠統(tǒng)的提出亂流潔凈室自凈時間要1h,必須設值班風機的看法?,F(xiàn)在從理論實踐兩方面證明亂流潔凈室的開機自凈時間不長,這就表明,除非停機后工作無法收藏,特別怕污染以外,在一般情況下可以不設值班風機,只要提前開機半小時就可以使?jié)崈羰彝度牍ぷ髁恕?br/>三、發(fā)塵污染時間的計算
由于發(fā)塵污染,污染前的穩(wěn)定濃度成為原始濃度N0,污染后新的穩(wěn)定濃度是N,所以
q50.png<1。這樣,公式
 q53.png
就可以改寫成
  q35.png
同樣可設q36.png為略小于1的數(shù),認為此時含塵濃度已趨于穩(wěn)定,于是上式可得

  q37.png
此式在單對數(shù)紙上也是直線,相當于自凈時間那條線的延長,只是橫坐標由
q38.png變?yōu)?/span>q29.png








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