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CLABSO在洁净室气流组织设计中的应用

2023-04-14 15:04:35

浏览:

洁净室的气流组织设计需要根据所要求的的洁净度级别,确定采用何种送回风形式和洁净室的换气次数,送风速度,高效送风口、回风口的布置位置,室内设备的排布等。以往的设计

       洁净室的气流组织设计需要根据所要求的的洁净度级别,确定采用何种送回风形式和洁净室的换气次数,送风速度,高效送风口、回风口的布置位置,室内设备的排布等。以往的设计大都参照设计规范和设计师的个人经验,常常会出现实际建造的洁净室达不到设计要求的情况,随着现代制造工艺的不断推进,业主对产品良率以及对洁净室的要求也不断提高,不仅要在静态工况下达到设计指标,甚至在动态工况下也要达到特定要求,这就对我们的设计提出了更高的要求,仅参考设计规范和经验显然是不够的,这就需要我们新的辅助设计工具,CFD技术正是我们可以采用的有力工具。

       CFD(Computational Fluid Dynamics)是计算流体力学的英文简称。通过对研究对象建立物理和数学模型,得到所研究流体的连续性方程、能方程、动量方程、扩散方程等,并对这些方程在研究的区域内进行离散化处理,采用计算机对其进行数值求解,由此可以得到流体的速度场、温度场、湿度场、压力场、粒子浓度场等的分布。广泛应用于热能动力、航空航天、机械、土木水利、环境化工等诸多工程领域。洁净行业是 CFD 技术应用的重要领域之一。

       洁净室空调系统的高能耗始终是洁净产业发展的亟待解决的问题,洁净室的能耗主要体现在两个方面:一个是为了保证洁净室内的洁净度要求,需要向室内输送大量的空气,以稀释和排出尘埃颗粒,因此大量的空气的输送,需要耗费大量输送动力。一个是为了保证洁净室内的温湿度,需要将空气进行各种降温和除湿、加热处理,在这一过程中也消耗了大量的能源。

       CLABSO软件通过CFD仿真技术可从八大方面对洁净室气流组织和污染控制进行分析评估和优化设计,以提高产品良品率,减少产品粉尘污染,减少能量消耗,达到节能减排,提质增效的作用。

PART

01
扬尘区评估与优化

       气流组织中使用气流偏移角来评估乱流分布。气流偏移角(U_angle)的定义:指气流速度的方向与竖直向下的方向的夹角。

 图片

图片

      实际在评估中,竖直向下的方向是参考方向,可以根据不同的设计方向要求修改,例如,对于水平流,我们往往会以水平流的气流速度方向和水平方向的夹角来作为气流偏移角。如下图所示,是某压膜曝光车间的气流偏移角分布图。图中颜色,从蓝色到红色,分别代表0°到180°的范围。一般来说,气流偏移角超过60°污染风险极具增大,会出现明显的扬尘现象。气流速度方向,60°以上气流将会对气流的净化效果产生非常大的影响,所有的乱流都在这个区域产生。在万级洁净室中有大量的乱流,区分出单向区和扬尘区,可以初步评估气流组织的质量。

优化前后对比

图片
图片

优化后:

(1)单向流区从15%增加到93%

(2)风险区从40%降低到3%

(3)扬尘区从45%降低到4%

PART

02
气流结构评估

某千级洁净室乱流分析:

PART

03
多洁净室压力分配

某千级洁净室压力分析

分析问题点:

(1)OES1比走廊低4.5pa左右;

(2)OES2比走廊低5pa左右;

(3)辅助5比走廊低5pa左右;

(4)辅助6比走廊低5pa左右;

(5)备品备件间比走廊低3pa左右;

PART

04
涡流与盲区评估

某百级洁净室涡流分析

洁净室内产生涡流,高度在H=2.4m到顶部,形成污染物滞留区;

PART

05
DCC风速评估

某百级洁净室DCC速度分析

 

天花板上方1m处X-Y截面上的速度分布云图。由图可知:

(1)大部分DCC处的气流速度为2m/s~3m/s。

(2)少部分DCC处气流速度高于3m/s或者低于2m/s。

(3)DCC处风速过高或者过低都不利于洁净室系统的运行。具体的风速合理值需要同设备厂家确认。

PART

06
空气龄与换气次数分析

某百级洁净室空气龄分析

空气龄是表征换气次数与空气新鲜度的最好的指标。

空气龄计算了每一点的气流微团在附近驻留的时间。

图中可以看到,在回风道即图中长方形的红色区域,是气体驻留时间较长的,也是乱流最为严重的地方。

AA 表示Airage 空气龄

 

     在洁净室中心区域,空气新鲜度都不好,这是因为洁净室内压力的分布优化不好,使得在侧边压力较小,中间压力较大,导致气体流通不畅

PART

07
送回风口与FFU位置分析

某千级通道的回风口与FFU位置分析

PART

08
洁净度和颗粒浓度分析

某百级洁净度或颗粒输出

 

 


                                     


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电话:0512-66067334/15250437010

官网:www.clabso.com

邮箱:info@clabso.com

地址:苏州市相城区高铁新城高清传媒大厦9楼906

作者: 苏州中源广科信息科技有限公司
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CLABSO在洁净室气流组织设计中的应用
洁净室的气流组织设计需要根据所要求的的洁净度级别,确定采用何种送回风形式和洁净室的换气次数,送风速度,高效送风口、回风口的布置位置,室内设备的排布等。以往的设计
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洁净室的气流组织设计需要根据所要求的的洁净度级别,确定采用何种送回风形式和洁净室的换气次数,送风速度,高效送风口、回风口的布置位置,室内设备的排布等。以往的设计

       洁净室的气流组织设计需要根据所要求的的洁净度级别,确定采用何种送回风形式和洁净室的换气次数,送风速度,高效送风口、回风口的布置位置,室内设备的排布等。以往的设计大都参照设计规范和设计师的个人经验,常常会出现实际建造的洁净室达不到设计要求的情况,随着现代制造工艺的不断推进,业主对产品良率以及对洁净室的要求也不断提高,不仅要在静态工况下达到设计指标,甚至在动态工况下也要达到特定要求,这就对我们的设计提出了更高的要求,仅参考设计规范和经验显然是不够的,这就需要我们新的辅助设计工具,CFD技术正是我们可以采用的有力工具。

       CFD(Computational Fluid Dynamics)是计算流体力学的英文简称。通过对研究对象建立物理和数学模型,得到所研究流体的连续性方程、能方程、动量方程、扩散方程等,并对这些方程在研究的区域内进行离散化处理,采用计算机对其进行数值求解,由此可以得到流体的速度场、温度场、湿度场、压力场、粒子浓度场等的分布。广泛应用于热能动力、航空航天、机械、土木水利、环境化工等诸多工程领域。洁净行业是 CFD 技术应用的重要领域之一。

       洁净室空调系统的高能耗始终是洁净产业发展的亟待解决的问题,洁净室的能耗主要体现在两个方面:一个是为了保证洁净室内的洁净度要求,需要向室内输送大量的空气,以稀释和排出尘埃颗粒,因此大量的空气的输送,需要耗费大量输送动力。一个是为了保证洁净室内的温湿度,需要将空气进行各种降温和除湿、加热处理,在这一过程中也消耗了大量的能源。

       CLABSO软件通过CFD仿真技术可从八大方面对洁净室气流组织和污染控制进行分析评估和优化设计,以提高产品良品率,减少产品粉尘污染,减少能量消耗,达到节能减排,提质增效的作用。

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扬尘区评估与优化

       气流组织中使用气流偏移角来评估乱流分布。气流偏移角(U_angle)的定义:指气流速度的方向与竖直向下的方向的夹角。

 图片

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      实际在评估中,竖直向下的方向是参考方向,可以根据不同的设计方向要求修改,例如,对于水平流,我们往往会以水平流的气流速度方向和水平方向的夹角来作为气流偏移角。如下图所示,是某压膜曝光车间的气流偏移角分布图。图中颜色,从蓝色到红色,分别代表0°到180°的范围。一般来说,气流偏移角超过60°污染风险极具增大,会出现明显的扬尘现象。气流速度方向,60°以上气流将会对气流的净化效果产生非常大的影响,所有的乱流都在这个区域产生。在万级洁净室中有大量的乱流,区分出单向区和扬尘区,可以初步评估气流组织的质量。

优化前后对比

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优化后:

(1)单向流区从15%增加到93%

(2)风险区从40%降低到3%

(3)扬尘区从45%降低到4%

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02
气流结构评估

某千级洁净室乱流分析:

PART

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多洁净室压力分配

某千级洁净室压力分析

分析问题点:

(1)OES1比走廊低4.5pa左右;

(2)OES2比走廊低5pa左右;

(3)辅助5比走廊低5pa左右;

(4)辅助6比走廊低5pa左右;

(5)备品备件间比走廊低3pa左右;

PART

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涡流与盲区评估

某百级洁净室涡流分析

洁净室内产生涡流,高度在H=2.4m到顶部,形成污染物滞留区;

PART

05
DCC风速评估

某百级洁净室DCC速度分析

 

天花板上方1m处X-Y截面上的速度分布云图。由图可知:

(1)大部分DCC处的气流速度为2m/s~3m/s。

(2)少部分DCC处气流速度高于3m/s或者低于2m/s。

(3)DCC处风速过高或者过低都不利于洁净室系统的运行。具体的风速合理值需要同设备厂家确认。

PART

06
空气龄与换气次数分析

某百级洁净室空气龄分析

空气龄是表征换气次数与空气新鲜度的最好的指标。

空气龄计算了每一点的气流微团在附近驻留的时间。

图中可以看到,在回风道即图中长方形的红色区域,是气体驻留时间较长的,也是乱流最为严重的地方。

AA 表示Airage 空气龄

 

     在洁净室中心区域,空气新鲜度都不好,这是因为洁净室内压力的分布优化不好,使得在侧边压力较小,中间压力较大,导致气体流通不畅

PART

07
送回风口与FFU位置分析

某千级通道的回风口与FFU位置分析

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