空气洁净度测试中的若干问题-

1、学术论文Academic Papers空气洁净度测试中的若干问题梁希文/广东省清远市质量计量监督检测所摘要分析空气洁净度测试中最小采样量的理论,给出最小采样量计算公式的推演过程,以及讨论在检测粒径的选取、空气洁净度级别的确定中存在的问题。关键词洁净度;最小采样量;粒径0引言 2001年11月29日,美国GSA 正式宣布取消联邦标准FS209E,并由国际标准化组织制定的新标准ISO14644-1/2“洁净室及相关受控环境,第一部分:空气洁净度等级”和“洁净度及相关受控环境,第二部分:认证ISO14644-2相符性的测试和监测技术条件”所取代。而我国也在原国标的基础上推出新的国标GB50073-2

2、001洁净厂房设计规范。目前,我国正处于新老标准交替之时。另一方面,同一领域的标准,不同部门先后出台自己的行业标准。如果业内人员,尤其是新从业人员对洁净度测试技术认知不完善,很容易造成思想上的混乱,这对今后我国洁净技术的发展以及加强国际合作都是不利的。本文分析了空气洁净度测试中的三个关键环节,使对该项技术能有更深层次的理解。1最小采样量的由来由于计数器的读数皆为正整数,在洁净度很高时,如果检测容量较小,测定次数很少,则测得的往往都是或绝大部分是“零”,这就不能反映真实的浓度场。因此,要求规定粒子计数器的最小检测容量,即落入这个检测容量中的尘粒多于零粒的可能性极大,也就是要达到在这样大的检测容量

3、中基本排除出现零粒的可能性。洁净室粒子依照泊松分布,由概率论可知其数学期望E (X = ,假设洁净室中粒子浓度为粒,进行一次检测时,单位检测容量中出现K 粒的概率为而出现零粒的概率为:若要求出现零粒的概率5%(也就是说测量的置信度为95%,则 = 3。也就是说只有当洁净室的某粒径的粒子浓度3时,才可以确保每次都能检测到该粒子,否则会出现所采样的单位容量中所含该粒径的粒子为零的情况。基于以上的分析,可用下式确定最小采样量,即(1其中, = 3。V s 每个采样点的每次采样量(m 3。C n ×m 被测洁净室空气洁净度等级的被测粒径的限值(粒/m 3。后来,美国联邦标准FS209E 则以

4、最小检测容积中的平均粒数为20粒来确定最小采样量,此时(1式变为(2这里 = 20的取值不是理论计算得来,而是经过大量实测后得出的统计数字,其目的在于当洁净度级别上限值为1,10,100,等整数,使计算结果只有一位有效数字即0.2,0.02,。当V s 取单位为升时,则式(2变为(3该式与英文版ISO14644-1中的式(B.2相一致,而在GB50073-2001的附录C 中则是将式(2右边乘以一百而不是乘以一千,显然是经不起理论推敲的(也可能是翻译或者排版印刷错误造成的,需要引起有关部门的注意。2检测粒径的选取GB50073-2001的悬浮粒子洁净度等级表中,每一个级别均列出了两个以上粒径的

5、浓度限值,实际上某一粒径满足级别范围即可认为符合级别的要求,这是因为把浓度限值计算所依据的公式(4 式中:C n 浓度(粒/m 3。N 洁净度等级。D 要求的粒径。两边取对数可得:(5式(5显然为一线性方程,也就是说粒子粒径分布在双对数坐标图上是呈线性关系的。上文的分析,可给实际操作带来很大的便利。例如检测100级的洁净室,对于5 m 的粒径,其浓度限值为29粒/m 3 ,由公式(3可得 V s 为690 L,即用最大采样量(28.3 L/min的粒子计数器进行测量,也需要连续采样24 min 以上。如果选取0.5 m 的粒径,其浓度限值为3 520粒/m 3,则只需采样5.68 L。当0.5

6、 m 粒径的检测结果符合100级洁净室的要求时,可以断定5 m 粒径的浓度也是符合的。3洁净度级别的确定GB50073-2001依据ISO14644-1把空气洁净度分为09个级别,同时注明洁净度等级整数之间的中间数可以按0.1为最小允许递增量。也就是说可以把洁净度等级分为数字不超出9的许多个等级,而不是GBJ73-1984洁净厂房设计规范那样仅分为100,1000,104,105 4个等级,亦不是像我国GMP 那样分为100,104,105,3×105 4个等级,表1给出了GB50073-2001与我国GMP 空气洁净度级别对照关系。目前在空气洁净度检测领域,仍旧流行采用我国GMP

7、所定的级别称谓,同行之间习惯于称某个房间符合一百级或一万级的等级要求。可以由表1见到,GB50073-2001的第5级对应于GMP 的100级,第7级对应于104级,第8级对应于105级。但由于0.1 m 粒径的浓度限值为10,100,1 000,10 000 ,常使人误认为第2级对应于GMP 的100级,第4级为104级,第5级为105级,从而给检测工作造成困难。4结论分析空气洁净度测试中最小采样量的理论,给出了最小采样量计算公式的推演过程,由此发现GB50073-2001中关于最小采样量计算公式的表 1GB50073-2001与我国GMP 空气洁净度级别对照表 (下转第30页 和配气压力及

8、温度范围内结果基本相等。3结束语目前上海的燃气市场是人工煤气、天然气、液化气“三足鼎立”,按规划,到2015年,城市燃气基本实现天然气化。在天然气比重不断增加的今天,天然气流量计量就显得尤为重要。就天然气压缩因子进行分析研究,编制计算程序,对开展天然气流量计量具有积极的指导意义。首先,此程序的功能之一利用工况流量计算结算流量,此功能能够使用户清楚地了解到工况流量和结算流量之间的关系,准确地开展天然气贸易计量。由于目前市场上的天然气流量仪表大多为进口装置,技术核心不对外公开,导致无法对其中参数的准确性进行验证。在这种情况下,利用此程序可以顺利地对此类流量仪表中的压缩因子参数进图6温度为270 K

9、 时不同压力下的压缩因子行核查,为天然气流量仪表的检定、校准提供了一个有效的工具。其次,可以分析天然气流量仪表应用在组分不同的介质中可能造成的误差,也为进一步分析、研究天然气压缩因子提供了手段。由于天然气压缩因子的计算十分复杂,计算程序的编制为其他非专业人员进行天然气流量计算提供了可能。参考文献:1 全国天然气标准化技术委员会. GB/T 17747-1999S . 北京:中国标准出版社,1999.2 Starling K E, Savidge J L. Compressibility Factors of Natural Gas andOther Related Hydrocarbon Ga

10、sesJ. AGA Transmission Measurement Committee Report, 1994(8: 204.Analysis and calculation of compression factorof natural gasXie Lili Liu Jinsong(Shanghai Gongzheng Measurement Station for GasFlow Abstract: The computer program is worked out according to two different methods of compression factor o

11、f natural gas: calculation using molar-composition analysis and Calculation using physical The relations between compress factor and temperature or pressure are researched by the computer program.Keywords: natural gas ;compression factor ;method of calculation谬误。利用公式推导指出了检测粒径只需选取一种即可,这样可操作性更强,效率更高。最

12、后作者对比了GB50073-2001与我国GMP 空气洁净度级别,同时指出其中容易造成错误认识的地方。参考文献:1 Technical Committee ISO/TC 209 Cleanrooms and associatedcontrolled environments. ISO14644-1S. Switzerland, 1999.2 中国电子工程设计院. GB50073-2001S. 北京:中国计划出版社,2001.3 中国石化集团上海工程有限公司. GB50457-2008S. 北京: 中国计划出版社, 2008.4 魏学孟, 关于洁净室最小采样量的理论分析J. 洁净煤技术, 199

13、6(01: 7-8.5 刘俊杰, 柏婧, 朱能. 医药工业洁净室悬浮粒子测试方法的分析J. 洁净与空调技术, 2004(01:31-33.Analysis of the problems in air cleanliness testLiang Xiwen(Guang Dong Qing Yuan Supervision Insititue ofQuality and Metrology Abstract: In this paper, the writer analyzed the theroy of minimum single sample volume in air cleanliness test, and provided the dedution of the caculatio