摘要：本文通過對垂直單向流潔凈室的原理及其三要素 分析 ，提出了一種新的垂直單向流潔凈室系統，然後分析了該系統的可行性以及和常規的垂直單向流潔凈室進行了 經濟 比較，簡要敘述了該系統的適用場合，並展望了其 應用 前景。
關鍵詞：垂直單向流 潔凈室 層流潔凈室 氣流
單向流（平行流）潔凈室最早在1961年出現在美國，叫層流潔凈室。這種潔凈室的出現，對於空氣潔凈技術來說，是一個重要的里程碑，使空氣潔凈技術發生了飛躍，使創造異常潔凈的環境成為可能。單向流潔凈室又可分為垂直單向流潔凈室和水平單向流潔凈室，本文主要介紹垂直單向流潔凈室。
垂直單向流是高級別潔凈室應用最廣泛的一種氣流流型。在潔凈室內高效空氣過濾器(或超高效空氣過濾器)布置在頂棚或側面，從送風口到迴風口，氣流流經途中的斷面幾乎沒有什麼變化，加上送風靜壓箱和高效過濾器的均壓作用，使得全室斷面上的流速比較均勻，而至少在工作區內流線單向平行，沒有渦流。乾淨的氣流不是一股或幾股，而是充滿全室斷面，所以這種潔凈室不是靠參混稀釋作用，而是靠推出作用將室內臟空氣沿整個斷面排至室外，從而達到凈化室內空氣的目的[1]。空氣經架空地板回至循環風機，從而形成上送下回的垂直單向流流型。當房間寬度小於等於6m時，也可以在側牆下部設迴風口形成上送下側回的氣流流型，這種方式基本上也屬於垂直單向流流型[2]，其原理圖如下圖所示：
單向流的形成除了要滿足氣流充滿潔凈室或潔凈區，還有三個要素：氣流速度、氣流的不均勻度、氣流的平行度。而且對三要素均有嚴格的要求。
1、氣流速度
氣流速度的選擇原則應該使整個氣流均勻流動不發生滯留區。氣流速度應能抵抗人員活動、熱浮升的干擾， 對於垂直單向流潔凈室橫斷面的斷面風速Vd可 參考 下述數值選用[2]：
a) 室內無人或經常處於無人狀態 0．1～0．15m／s；
b) 一般情況ISOl～4級 0．25—0．35m／s，ISO5級 0．2～0．35m／s；
c) 有上升熱氣流(流速為Vr)時，Vd＞Vr；
d) 考慮人員舒適 Vd＜0．5m／s；
e) 工藝有特殊要求時按工藝要求確定。
2、氣流速度的不均勻度
潔凈技術 發展 初期，對氣流的不均勻度要求很嚴格。美國FS209B規定：不均勻度在±20%以內。此規定沒有說明以那個速度為基準值，是設計風速還是斷面風速的實測平均值。一般認為其准值是斷面實測的平均風速。
美國FS209以後，刪掉了氣流不均勻度的要求。這顯然是長期實踐得出的認識。從長期對潔凈室的測試發現這一要求基本達不到。我們知道，出口氣流除射流的主體段之核心部分，氣流速度相等，流線平行外，其它部分均不可能。由於過濾器濾料密度不均，過濾器送風靜壓箱壓力不均，及由於相鄰高效過濾器邊框形成的無風區，相鄰過濾器出風搭接處的風速與過濾器表面的出風風速也不相同[3]。
3、流線的平行度
各種規範都規定單向流的一個要素是氣流平行。這一點到 目前 為止仍被堅持。然而實踐證明這也是完全沒必要的。我們知道，只要整個氣流中的流線（跡線）不交叉就不會形成渦流區。塵粒就會沿著跡線（流線）排走，而不會被滯留，或改行其它跡線。
那麼，兩個流線之間在什麼情況下形成渦流呢?對此，尚無定論。流體力學中的漸擴管的局部阻力損失，經推算當擴散角為5～8o最小。這就意味著當擴散角為5～8o時只有流速分布改變形成的損失，而基本無旋渦區損失。所以 理論 上當兩個流線的夾角小於5～8o時，則不會形成渦流；由此推論只要送風口的出流中，相鄰的流線擴張角小於5～8o，整個氣流沿單一趨向流動仍可形成單向流[3]。
除了要滿足單向流潔凈室3項特性指標的要求外，還應滿足《潔凈室施工及驗收規範》(JGJ 71—90)規定的迴風口風速不應大於2.0m／s，並且迴風口高度和潔凈室室寬的比值應大於或等於0.1的條件。在一般應用中，迴風口設在低於工作區下限高度0.8m以下[4]。
關鍵詞：垂直單向流 潔凈室 層流潔凈室 氣流
0引言
單向流（平行流）潔凈室最早在1961年出現在美國，叫層流潔凈室。這種潔凈室的出現，對於空氣潔凈技術來說，是一個重要的里程碑，使空氣潔凈技術發生了飛躍，使創造異常潔凈的環境成為可能。單向流潔凈室又可分為垂直單向流潔凈室和水平單向流潔凈室，本文主要介紹垂直單向流潔凈室。
1垂直單向流潔凈室原理
垂直單向流是高級別潔凈室應用最廣泛的一種氣流流型。在潔凈室內高效空氣過濾器(或超高效空氣過濾器)布置在頂棚或側面，從送風口到迴風口，氣流流經途中的斷面幾乎沒有什麼變化，加上送風靜壓箱和高效過濾器的均壓作用，使得全室斷面上的流速比較均勻，而至少在工作區內流線單向平行，沒有渦流。乾淨的氣流不是一股或幾股，而是充滿全室斷面，所以這種潔凈室不是靠參混稀釋作用，而是靠推出作用將室內臟空氣沿整個斷面排至室外，從而達到凈化室內空氣的目的[1]。空氣經架空地板回至循環風機，從而形成上送下回的垂直單向流流型。當房間寬度小於等於6m時，也可以在側牆下部設迴風口形成上送下側回的氣流流型，這種方式基本上也屬於垂直單向流流型[2]，其原理圖如下圖所示：
2單向流的三要素
單向流的形成除了要滿足氣流充滿潔凈室或潔凈區，還有三個要素：氣流速度、氣流的不均勻度、氣流的平行度。而且對三要素均有嚴格的要求。
1、氣流速度
氣流速度的選擇原則應該使整個氣流均勻流動不發生滯留區。氣流速度應能抵抗人員活動、熱浮升的干擾， 對於垂直單向流潔凈室橫斷面的斷面風速Vd可 參考 下述數值選用[2]：
a) 室內無人或經常處於無人狀態 0．1～0．15m／s；
b) 一般情況ISOl～4級 0．25—0．35m／s，ISO5級 0．2～0．35m／s；
c) 有上升熱氣流(流速為Vr)時，Vd＞Vr；
d) 考慮人員舒適 Vd＜0．5m／s；
e) 工藝有特殊要求時按工藝要求確定。
2、氣流速度的不均勻度
潔凈技術 發展 初期，對氣流的不均勻度要求很嚴格。美國FS209B規定：不均勻度在±20%以內。此規定沒有說明以那個速度為基準值，是設計風速還是斷面風速的實測平均值。一般認為其准值是斷面實測的平均風速。
美國FS209以後，刪掉了氣流不均勻度的要求。這顯然是長期實踐得出的認識。從長期對潔凈室的測試發現這一要求基本達不到。我們知道，出口氣流除射流的主體段之核心部分，氣流速度相等，流線平行外，其它部分均不可能。由於過濾器濾料密度不均，過濾器送風靜壓箱壓力不均，及由於相鄰高效過濾器邊框形成的無風區，相鄰過濾器出風搭接處的風速與過濾器表面的出風風速也不相同[3]。
3、流線的平行度
各種規範都規定單向流的一個要素是氣流平行。這一點到 目前 為止仍被堅持。然而實踐證明這也是完全沒必要的。我們知道，只要整個氣流中的流線（跡線）不交叉就不會形成渦流區。塵粒就會沿著跡線（流線）排走，而不會被滯留，或改行其它跡線。
那麼，兩個流線之間在什麼情況下形成渦流呢?對此，尚無定論。流體力學中的漸擴管的局部阻力損失，經推算當擴散角為5～8o最小。這就意味著當擴散角為5～8o時只有流速分布改變形成的損失，而基本無旋渦區損失。所以 理論 上當兩個流線的夾角小於5～8o時，則不會形成渦流；由此推論只要送風口的出流中，相鄰的流線擴張角小於5～8o，整個氣流沿單一趨向流動仍可形成單向流[3]。
除了要滿足單向流潔凈室3項特性指標的要求外，還應滿足《潔凈室施工及驗收規範》(JGJ 71—90)規定的迴風口風速不應大於2.0m／s，並且迴風口高度和潔凈室室寬的比值應大於或等於0.1的條件。在一般應用中，迴風口設在低於工作區下限高度0.8m以下[4]。
收藏