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洁净室内如何进行高效过滤器检漏(二）
1. 4 封堵高效送风口至仅留测试孔
洁净室高效空气过滤器现场检漏测试一般均采用%扫描&检漏的方法,但部分洁净室施工方为 验证高效空气过滤器是否存在漏点,绕开%扫描&检漏测试,提出了将高效送风口全面封堵仅留一个测试小孔进行采样的方法,认为只要测试小孔的采样粒子数非零,即证明存在漏点,否则即无漏点。具体操作方法为将高效送风口的扩散孔板用透明胶或其他遮挡物全部封堵,仅留一测试小孔,如图 5 所示。
高效过滤器检漏" />
图 5 封堵高效送风口至仅留测试孔检漏方法示意图
由流体力学可知,阻力与风量的关系如式( 3) [ 6]所示。p= SQ 2( 3)式中p为高效空气过滤器进出风两侧的静压差,Pa; S 为阻抗, kg/ m7 ; Q为风量,m3 / s。因漏点两端的压差等于过滤器进出风两侧的 压差, 则可得非洁净空气比如式( 4) 所示。
式中!为非洁净空气比; QLeak 为通过漏点泄漏的非洁净空气量; QHEPA 为通过高效空气过滤器的洁 净空气量; S Leak 为漏点的阻抗; S HEPA 为高效空气过 滤器的阻抗。在封堵 高效送风口的过程中, 由于高效空气 过滤器及漏点的阻抗不变,由式(4)可知非洁净空气比不变。
封堵高效送风口至仅留测试孔后,送风静压箱区域内的静压与高效空气过滤器出风断面至扩 散孔板间区域的静压都将升高,且升高后两者近似相等,通过测试孔送出的送风量锐减,通过漏点漏出的非洁净空气量也相应锐减,但非洁净空气比不变,故此种测试方法的主要问题在于漏出的非洁净空气将被严重稀释,采样浓度接近高效送风气流浓度,很容易引起漏点的漏判。
2、实验研究
高效空气过滤器现场检漏测试按照测试仪器不同,可分为光度计法和光散射粒子计数器法; 按照测试所用气溶胶的不同,可分为大气尘法和 DOP 法。本文用大气尘光散射粒子计数器法进行分析,所得结果同样适用于其他方法。
2. 1 竖直围挡实验研究
某洁净室的送风静压箱断面尺寸为530mm)530 mm,高效空气过滤器尺寸为484mm )484 mm) 220 mm,边框尺寸b为18mm, a为23mm,设定送风射流扩散角 0为10(,由式( 2) 可知所需竖直围挡最小高度约为 233 mm。实验条件为: 室内洁净 度级别为30万级,高效空气过滤器送风风速约为 0. 5 m/ s, 送风含尘浓度( 粒径 ∗0. 5 ∀m) 为0 粒/ L,激光粒子计数器采样流量为 2. 83 L/ min。
对该高效空气过滤器边框及安装框架处进行 加装竖直围挡壁的检漏实验研 究, 实验实 物图如 图 6b 所示, 加装 的竖 直围 挡壁 起 始高 度为 400 mm, 在不卸下围挡壁的情况下直接用刀具依次切 削掉 100 m m 高度的围挡, 所得实验结果如表 1 所 示。高效空气过滤器加装竖直围挡的起始高度为 400 mm, 采样浓度达到稳定的 0 粒/ L 约需 5 m in, 高效空气过滤器与送风静压箱安装边框处的间隙 容量 约为 ( 530 m m ) 530 m m - 484 mm ) 484mm) ) 220 m m= 10 261 680 m m3 = 10. 26 L, 起始
状态充满了非洁净空气, 则由激光粒子计数器采样等量空气,约需10. 26 L + 2. 83 L/ min = 3. 6 min, 理论计算所需时间与实际实验所需时间基本相符。
图 6 高效空气过滤器风口水平挡板与 竖直围挡实验效果对比分析示意图
表 1 高效空气过滤器边框及 安装框架处检漏采样浓度
粒/ L
竖直围挡高度/ mm
400 300 200 100 0
粒径 ∗0. 5 ∀m 0 757. 0 1 450. 3 3 956. 4 4 774. 8
∗5. 0 ∀m 0 3. 0 5. 5 4. 5 6. 4
对表 1 进行分析可知:
1) 当竖直围挡高度为400 m m时,采样浓度为0粒/ L,说明此高效空气过滤器边框及安装框 架处无泄漏,过滤器安装符合要求。
2) 随着竖直围挡高度的降低,采样浓度逐渐增大,表明弱射流卷吸室内空气作用随竖直围挡高度的降低而逐渐增强。
3) 竖直围挡最小高度约为300~ 400 m m,则由式( 2)可反推出实际弱射流扩散角度范围为5. 9~7. 8。
2. 2水平挡板实验研究
实验条件与竖直围挡实验相同,加装水平挡板后,高效空气过滤器边框及安装框架处检漏采 样浓度基本均为0粒/ L,即使将水平挡板的尺寸减小至过滤器断面尺寸的一半,如图 6a所示,采样浓度仍为0 粒/ L。由于实验所用的高效空气过滤器边框及安装框架处已被证实不 存在漏点,故此水平挡板所得结论与竖直围挡实验所得结论一致,即高效空气过滤器边框及 安装框架处均不存在漏点。
为了对比分析水平挡板与竖直围挡两者之间的差异,笔者进行了如图 6 所示的实验研究, 即通过塑料管向高效空气过滤器的一端安装框架间隙内送入含尘浓度较高的空气,并通过流量调节阀调节含尘空气的流量,再对高效空气过滤器边框及安装框架处进行检漏。大量实验结果表明:
1) 当在高效空气过滤器的安装框架间隙内某处送入同样较小流量的非洁净空气时,加装水平挡板的检漏方式在安装框架间隙内各处采样浓度均为0 粒/ L,即检测不到漏点, 说明此时水平挡板检漏方式引起了漏点的漏判;而加装竖直围挡的检漏方式在尘源附近区域采样浓度为非零(图6实验送入的非洁净空气具有一定的送风速度,会在高效空气过滤器安装框架间隙 内碰壁反弹扩散,故非零的采样浓度存在于尘源附近区域且离漏点越近采样浓度越大, 实 际漏点泄漏出的气流同样具有一定速度，模型实验符合实际工况),表明加装竖直围挡的扫描检漏方式比加装水平挡板的扫描检漏方式更安全可靠。
2) 当在高效空气过滤器的安装框架间隙内某处送入非洁净空气时,加装水平挡板的检漏方式在安装框架间隙内的扫描检漏采样浓度,随送风量的增大而降低,随水平挡板尺寸( 即遮盖高效空气过滤器的有效送风面积)的增大而显著降低,随水平挡板距离高效空气过滤器出风断面距离的减小而降低;而加装竖直围挡的检漏方式采样浓度 随送风量的增大而基本不变,在实际的洁净室高效空气过滤器现场检漏测试中,若存在漏点,则加装竖直围挡的检漏方式采样浓度将略有增加。这是由于送风量增大后,送风静压箱内的静压增大,由式( 3)可知通过漏点泄漏出来的非洁净空气量增大的缘故。可以看出,由于水平挡板方式下的采样浓度受诸多因素影响,安装尺寸不易确定,在实际应用中不利于有效便捷的操作。
2. 3封堵高效送风口方法
实验条件与竖直围挡实验相同,封堵高效送风口至仅留测试孔后,高效空气过滤器边框及安装框架处检漏采样浓度均为0粒/ L。同样进行了类似图 6所示的实验研究,即通过塑料管向高效空气过滤器的一端安装框架间隙内送入含尘浓度较高的空气,并通过流量调节阀调节送入含尘空气的流量, 再对高效空气过滤器边框及安装框架处进行检漏。大量实验结果表明: 当在高效空气过滤器的安装框架间隙内某处送入含尘浓度较高的空气时,只有紧靠尘源才能检测到漏点,而当离开尘源时只有送入大量的非洁净空气时(即增大非洁净空气比)才能检测到漏点。显然此种洁净室高效空气过滤器现场检漏方法是不可行的。
3 结论
3. 1 洁净室高效空气过滤器现场检漏测试, 宜沿送风静压箱外边框加设竖直围挡以降低弱射流卷吸室内空气造成的影响, 竖直围挡壁高度 H 与高效空气过滤器送风射流扩散角 0、高效空气过滤器 滤芯边缘距送风静压箱相邻边壁的水平距离 L有关,为 L cot 0,建议 H 不小于 400 mm。
3. 2对于洁净室内单个安装的高效空气过滤器,宜对过滤器四周加设竖直挡板构成围挡以隔绝外部气流的干扰;对于洁净室内满布安装的高效空气过滤器,宜对最外侧过滤器的外侧边框加装竖直挡板, 最外侧过滤器的内侧边框及内部过滤器边框因卷吸气流为洁净送风气流可不加竖直挡板。
3. 3 洁净室高效空气过滤器送风加设竖直围挡后,可考虑将洁净空气送至高效空气过滤器安装框架间隙内排挤其中残留的非洁空气,缩短采样时间。若不具备输送洁净空气的条件, 可依靠激光粒子计数器采样, 抽吸残留安装框架间隙内的非洁净空气一定时间,待采样浓度稳定后再进行检漏测试。
3. 4 IEST-R P-CC034. 2 给出的在送风高效空气过滤器下方加装水平挡板的检漏测试方法, 在 实 际应用中仍有很多问题值得研究,且可能引起漏点的漏判,因此还不太适合实际使用。
3. 5 洁净室高效空气过滤器现场检漏测试,应拆去高效空气过滤器外的孔板或装饰层,进行扫描检漏测试,类似封堵高效送风口至仅留测试孔的检漏测试方法是不可取的。
参考文献:
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