一、洁净室原理 　　

(一)洁净室的定义 　　

洁净室是指空气洁净度达到规定级别的可供人活动的空间。其功能是控制微粒（尘埃粒子）的污染。来达到满足精密产品的生产与科学实验活动。合景净化工程公司认为，洁净室绝不是仅限于"洁净"，不同的行业与部门对温度、温度、照明、噪声、静电、微振都有相当要求的多功能的综合整体，是集建筑装饰（与大气相对隔断的密闭装修）、净化空调、纯水、纯气、动力电、照明电、工艺管道等多种专业技术于一体的产物，洁净室（或洁净厂房）

电子洁净厂房

(二)洁净室的分类实现层流的最低风速值

2.1按用途分类(可分为两大类)　

①工业洁净室-以无生命微粒的控制为对象。主要控制空气尘埃微粒对工作对象的污染，内部一般保持正压状态。它适用于精密机械工业、电子工业（半导体、集成电路等）宇航工业、高纯度化学工业、原子能工业、光磁产品工业（光盘、胶片、磁带生产）LCD（液晶玻璃）、电脑硬盘、电脑磁头生产等多行业。　

②生物洁净室：以控制有生命微粒（细菌）与无生命微粒（尘埃）对工作对象的污染。又可分为：　

A.一般生物洁净室，主要控制微生物（细菌）对象的污染。同时其内部材料要能经受各种灭菌剂侵蚀，内部一般保持正压。实质上其内部材料要能经受各种灭菌处理的工业洁净室。

B.生物学安全洁净室：主要控制工作对象的有生命微粒对外界和人的污染。内部要保持与大气的负压。 　　　

2.2按气流分类(按气流可分为四类) 　　

①.单向流洁净室（层流、活塞流） 　　

②.乱流净室 　　

③.辐射流（斜流）洁净室 　　

④.混合流洁净室（乱流、层流同在）　

(三)单向流(层流)洁净室(又称垂直流，平行流) 　　

(1)既气流以均匀的截面速度，沿着平行流线以单一方向在整个室天花截面下通过的洁净室。单向流洁净室靠送风气流“活塞”般的挤压作用。迅速把室内污染排回风道。　

(2)要想实现"活塞流"的作用，最重要的是高效过滤器必须满布。但是由于高效过滤器有边框，放置高铲过滤器也要有支架，不可能百分之百的满布。所以我国《洁净厂房设计规范》规定，垂直流洁净室满布比不应小于60%，水平单向流洁净室不应小于40%，否则就是局部单向流了。

半导体洁净室

(四)乱流洁净室的原理和特性 　　

1、定义：乱流洁净室的定义是气流以不均匀的速度是不平行流动，伴有回流或涡流的洁净室。 　　

2、原理：乱流洁净室靠送风气流不断稀释室内空气，把室内污染逐渐排出，来实殃洁净的（乱流洁净室一般设计在千级以上至30万级净化级别）。

3、特性：乱流洁净室是靠多次换气来实现洁净级别。换气次数决定定义无反顾的净化级别（换气次数越多，净化级别越高） 　　

(五)洁净室的新风要求 　　

按《洁净厂房设计规范》规定，乱流洁净室新风量应不小于总风量的10%-30%；单向流洁净室，新风量应不小于总风量的2%-4%，当然也可以根据洁净室的具体功能而定。

二空气洁净度等级

空气洁净度是洁净环境中空气含悬浮粒子量的多少的程度，通常空气中含尘浓度高则空气洁净度低，含尘浓度低则洁净度高。空气洁净度的高低可以用空气洁净度等级来区分。空气洁净度级别则以每立方米空气中的允许微粒数来确定。

洁净室（区）是指空气悬浮粒子浓度、含菌浓度受控的房间（限定的空间），房间（空间）的建造和使用方式要尽可能减少室内引入、产生和滞留粒子等，房间（空间）内其它相关参数如温度、相对湿度和压力按要求进行控制。

洁净室系统图

净化工程垂直单向流洁净室的标准

在水平流系统中,气流是从一面墙流向另一面墙。在垂直流系统中,气流是从吊顶流向地面。对要求洁净室的悬浮粒子浓度或微生物浓度更低的场合,就使用单向气流。

单向流洁净室一般有两种类型，即水平流和垂直流。在水平流系统中，气流是从一面墙流向另一面墙。在垂直流系统中，气流是从吊顶流向地面。

对要求洁净室的悬浮粒子浓度或微生物浓度更低的场合，就使用单向气流。以前称这类洁净室为“层流”洁净室。单向流和层流的名称均说明了其气流的状况：气流以一个方向流动（或是垂直的或是水平的），并以一般是0.3米/秒至0.5米/秒（60英尺/分钟至英尺/分钟）的均速流过整个空间。

10万级无尘车间

净化工程由满布洁净室吊顶的高效过滤器向室内送风。气流有如一个空气活塞，向下流经室内，带走污染物，然后从地面排出。又在与外部的一些新鲜空气混合后，再循环至高效过滤器。

人员和工艺所产生的悬浮污染可立即被这种空气清除掉，而紊流通风系统采用的是混合与稀释原理。

在一间没有任何障碍物的空房间，单向流用比前面提到的低得多的风速，就可以很快将污染物清除。但在一个操作间，机器以及机器周围走动的人员，会对气流形成障碍。

障碍物可以使单向流变成紊流，从而在障碍物周围形成气流团。人员的活动也可以使单向流变成紊流。在这些紊流中，由于风速较低，空气稀释程度较小，从而使得污染浓度较高。

因此，必须将风速保持在0.3米/秒至0.5米/秒（60英尺/分钟至英尺/分钟）的范围里，以便使中断的单向流能快速恢复，充分稀释障碍物周围紊流区的污染。

用风速可以正确地表示出单向流，因为风速越高室内就越洁净。而每小时换气次数与房间的体积有关，如吊顶的高低，因此不适合用来表示单向流。

不同行业的洁净室

单向流室内的送风量是紊流室的很多倍（10到倍）。所以这样的洁净室的建造和运行费用要高得多。

不同类型洁净室原理整理：

1.单向流（层流）洁净室原理

在洁净室内，从送风口到回风口，气流流经途中的断面几乎没有什么变化，加上进风静压箱和高效过滤器的均匀流作用，全室断面上的流速比较均匀，而至少在工作区内流线单向平行，没有涡流。这也就是单向流洁净室的三大特点。这里的流线单向平行，是指流线彼此平行，方向单一。

在单向流洁净室内，干净气流不是一股或几股，而是充满全室断面，所以这种洁净室不是靠洁净气流对室内脏空气的掺混稀释作用，而是靠洁净气流的推出作用将室内脏空气沿整个断面排至室外，达到净化室内空气的目的。所以前联邦德国有人称单向流洁净室的气流为“活塞流”、“平推流”，前苏联称之为“被挤压的弱空气射流”。干净空气就好比一个空气活塞，沿着房间这个“汽缸”，向前（下）推进，而使尘粒只能前（下）进，没有返回，把原有的含尘浓度高的空气挤压出房间。

在单向流洁净室及单向流净化设备中，可以发现隐蔽的和两个过滤器搭接处下方的反向气流。这种气流将把下方的污染物传输到上部再送下来，破坏了上述“活塞流”的状态，危害极大。对于和外界有开口相通的局部净化设备，如洁净工作台，这种气流将影响外界污染气流，在设计上一定要减小过滤器边框处所占的无效面积，更要设法使空间的壁面尽量接近过滤器有效送风截面。

通过以上分析，可以认为保证单向流洁净室特性（高洁净度和快速自净恢复能力）的先决条件有两个：①来流的洁净度；②来流的活塞流情况。

对于来流的洁净度，对通过高效以上过滤器送风你的单向流洁净室来说是不成问题的，而对于来流的“活塞流”情况，则需做进一步分析。

根据来流体力学原理，来流条件对优化的流动状况将产生直接影响，送风面出口气流也就是工作区的来流。

来流的紊动性大，则将影响后面的单向流特性；来流末充满流动截面，则将影响是否能形成“活塞流”和形成的快慢；而来流末充满流动截面也是来流紊动的一个因素。所以，在采用高效过滤器的条件下，保证单向流洁净室特性的必要条件是“活塞流”，而“活塞流”的必要条件则是来流充满流动截面。但是，对一间房间而不是一段管道来说，让气流从头至尾完全充满流动截面也是不现实的。

最初，确实认为这种单向平行的气流应该充满整个洁净室，但这在技术上和经济上都是不利的。随着认识的发展，人们又指出这种单向流只是“在有限的领域内全部空气沿平行流线以匀速流动的意思”，并认为能极力抑制涡流的发生。全空间的清洁空气的单向流特性占支配地位房间，也称为单向流洁净室。这就是说不要求在整个房间都具有单向平行的流线，均匀的速度，没有涡流，而是只要求单向平行流特性在这个房间中占支配地位。在整个工作区这一层空间保证了单向流，这个房间就是单向流洁净室。

一般洁净室效果图

2.乱流洁净室原理

洁净室按其气流状态来区分，主要分为乱流（非单向流）洁净室、单向流洁净室和辐流洁净室（也称矢流洁净室）。

乱流洁净室的名称是借用于日文，现在国际上则习惯称这种洁净室为非单向流洁净室。

所谓乱流洁净室，一般包括以下各种送风形式：

（1）高效过滤器顶送（有扩散板和无扩散板）；

（2）流线型散流器顶进；

（3）局部孔板顶送；

（4）侧送：具有这种送风形式的洁净室，如以雷诺数（指在流体运动中惯性力对黏滞力比值的无量钢数Re=UL/ν。其中U为速度特征尺度,L为长度特征尺度，V为运动学黏性系数）判断，显然属于紊流流态，但是如果把它们称为紊流洁净室就不合适。气流沿整个顶棚下送，室内气流速度达到0.25m/s以上，这种室内的流动状态也是紊流，但在后面就会搞清楚，虽然这两种送风方式都造成室内紊流流态，但是就其净化室内空气的原理来说，却是根本不同的，后者属于单向流或平行流洁净室的净化原理。所以如果把前者称为紊流洁净室，则后者也应被包含进去了。

乱流洁净室的主要特点是从来流到出流（从送风口到回风口）之间气流的流通截面是变化的，洁净室截面比送风口截面大得多，因而不能在全室截面或者在全室工作区截面形成匀速气流。所以，送风口以后的流线彼此有很大或者越来越大的夹角，曲率半径很小，气流在室内不可能以单一方向流动，将会彼此撞击，将有回流、旋涡产生。这就决定乱流洁净室的流态实质是突变流，非均匀流。

这比用紊流来描述乱流洁净室更确切、更全面。紊流主要取决于雷诺数，也就是主要受流速的影响，但是如果采用一个高效过滤器顶送的送风形式，则即使流速极底，也要产生上述各种结果，这就因为它是一个突变流和非均匀流。因此这种情况下不仅有流层之间因紊流流动而发生的掺混，而且还有全室范围内的大的回流、旋涡所发生的掺混。

乱流洁净室的作用原理是：当一股干净气流从送风口送入室内时，迅速向四周扩散、混合，同时把差不多同样数量的气流从回风口排走，这股干净气流稀释着室内污染的空气，把原来含尘浓度很高的室内空气冲淡了，直至达到平衡。所以气流扩散得越快，越均匀，稀释的效果就越好，因此乱流洁净室的原理就是稀释作用。