垂直单向流洁净室高架地板布置研究_王妍.pdf
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1、建筑行业节能1NO.05 2023节能 ENERGY CONSERVATION垂直单向流洁净室高架地板布置研究王妍(中国电子工程设计院有限公司,北京 100142)摘要:为了探究垂直单向流洁净室高架地板最优布置规则,建立典型垂直单向流洁净室数值计算模型,以高架地板布置形式为影响因子,设置6种计算工况,通过现场实测验证模型的准确性。结果显示:洁净室内气流组织受高架地板布置影响,风机过滤机组(FFU)下方0.62 m以下区域,不同布置形式下工作面最大气流偏移角相差10.9倍、速度不均匀度相差2.9倍。通过对比分析提出垂直单向流洁净室高架地板布置建议,为垂直单向流洁净室在设计和运维过程中的气流组织优
2、化提供参考。关键词:垂直单向流洁净室;高架地板布置;气流偏移角;速度不均匀度中图分类号:TB126 文献标识码:A 文章编号:1004-7948(2023)05-0001-04 doi:10.3969/j.issn.1004-7948.2023.05.001Research on layout of raised-floor in the vertical unidirectional airflow cleanroomWANG YanAbstract:In order to explore the optimal layout rules of raised-floor in the ver
3、tical unidirectional airflow cleanroom,a CFD numerical model of the typical vertical unidirectional airflow cleanroom was established.Six calculation conditions were set with raised-floor layout forms as the influence factors,which was validated by test.The results show that the air distribution is
4、affected by the raised-floor layout in the clean room.In the area of 0.62 m below the FFU,with different layout forms of raised-floor,the maximum airflow offset angle varies by 10.9 times and the velocity non-uniformity varies by 2.9 times in the working face.Through comparison and analysis,the layo
5、ut suggestions of raised-floor in the vertical unidirectional airflow cleanroom is proposed,which provides a reference for the optimization of air distribution in the design,operation and maintenance of the vertical unidirectional airflow cleanroom.Key words:vertical unidirectional airflow cleanroom
6、;layout of raised-floor;airflow offset angle;velocity non-uniformity引言随着电子制造技术的进步,器件尺寸缩小到纳米级,电子制造工对进入亚微米区域的粒子污染的敏感性增加,工艺需求对洁净环境提出了更高要求。垂直单向流洁净室依靠平行气流的“活塞”作用将污染物快速排出,为生产工艺提供“高洁净”甚至“超洁净”环境保障。气流的均匀性是垂直单向流污染物控制的重要保障和前提条件,相关技术文件1-2对此作出了明确规定,要求速度不均匀度不大于0.25,气流偏移规定方向的夹角(气流偏移角)不大于14。目前,关于垂直单向流洁净室气流均匀性的研究主要集
7、中于洁净室气流组织形式、风机过滤机组(FFU)布置率、FFU风速3-5等,有关高架地板布置对气流均匀性影响的研究较少。Cheng6等采用数值计算的方法研究发现,改变高架地板开孔率分布是改善洁净室内气流均匀性最有效、最节约的方法。Khoo7等对不同换气次数和高架地板开孔率下洁净室内颗粒物的浓度进行测试,洁净室换气次数和高架地板开孔率均对室内颗粒物浓度产生重要影响,且高架地板开孔率应作为降低室内悬浮粒子浓度的首要考虑因素。对于应如何布置高架地板以优化气流均匀性、控制污染物扩散、提升产品良率,目前仍缺乏相关的技术资料。以高架地板布置形式为影响因子,建立典型电子厂房垂直单向流洁净室CFD计算模型,通过
8、分析6种高架地板布置形式下洁净室流场,提出垂直单向流洁净室高架地板布置规则,为洁净室的设计和运维提供合理化建议。1数值方法1.1几何模型基于苏州某实验室建立几何模型,计算区域包括洁净室、上技术夹层、下技术夹层、回风夹道、高架地板、干式冷却盘管(DCC)、FFU(满布)。实验室几何模型如作者简介:王妍(1988),女,硕士,工程师,研究方向为洁净保障技术。收稿日期:2023-01-25引用本文:王妍.垂直单向流洁净室高架地板布置研究 J.节能,2023,42(5):1-4.建筑行业节能2节能 ENERGY CONSERVATIONNO.05 2023图1所示。模型各部件尺寸如表1所示。1.2计算
9、方法假设流体为稳态不可压缩流体,采用标准壁面函数及SIMPLE算法,建立Realizable k-模型湍流方程,该模型已被验证适用范围广泛。湍动能k和耗散率方程分别为:t(k)+xj(kuj)=xj|(+tk)kxj|+Gk+Gb-+YM+Sk(1)t()+xj(uj)=xj|(+t)xj|+C1S-C2k+C1kC3Gb+S(2)C1=max|0.43,+5|(3)=Sk(4)S=2SijSij(5)式中:流体动力粘度,Pa s;t湍流粘度,kg/(m s);Gk由平均速度梯度产生的湍流动能,kg/(m s3);Gb由浮力产生的湍流动能,kg/(m s3);流体密度,kg/m3;YM可压缩湍
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