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Zum kontaminierten Raumvolumen von Partikel- und Wärmequellen in laminarer Vedrängungsströmung
Citation key Hofer.2019
Author Hofer, Valeria
Year 2019
DOI 10.14279/depositonce-8643
Address Berlin
School Technische Universität Berlin
Abstract In Räumen mit laminarer Verdrängungsströmung von oben ist die Strömungsstabilität für den bestimmungsgemäßen Betrieb entscheidend. Diese wird durch Wärmequellen im Raum, die gleichzeitig Partikelquellen sind, gestört. Ein kontaminiertes Raumvolumen bildet sich um die Wärmequelle aus, welches den Produkt- und Personenschutz gefährdet. Das Ziel der vorliegenden Arbeit besteht darin, eine Stabilitätsgrenze für eine zylinderförmige Wärmequelle in laminarer Verdrängungsströmung von oben festzulegen, bei der die Strömungsstabililät gewährleistet ist. Ein mathematisches Modell wird entwickelt, das die Abschätzung der geometrischen Ausdehnung des kontaminierten Raumvolumens ermöglicht. Als zentrale Einflussgrößen werden die konvektive Wärmeleistung, der Radius und die Höhe der Wärmequelle sowie die Zuluftgeschwindigkeit der Verdrängungsströmung betrachtet. Mittels laseroptischer Messverfahren und numerischen Strömungssimulationen wird die Ausdehnung des kontaminierten Raumvolumens bei Variation dieser Einflussgrößen quantifiziert und ein Stabilitätskriterium abgeleitet. Die Arbeit liefert einen funktionalen Zusammenhang zwischen den Einflussgrößen und der Ausdehnung des kontaminierten Raumvolumens. Die Ergebnisse ermöglichen die bedarfsgerechte Auslegung der Zuluftgeschwindigkeit an die Lasten im Raum, was im Betrieb der Reinraumanlage zu erheblichen energetischen Einsparungen führt.In rooms with laminar unidirectional flow from above, a stable flow is essential for proper operation. This flow is interfered by heat sources, which also emit particles. A contaminated volume forms around the heat source, endangering product and personal protection. The aim of the present work is to establish a stability limit for a cylindrical heat source in laminar unidirectional flow from above, at which the flow stability is ensured. A mathematical model is developed in order to allow the estimation of the geometric expansion of the contaminated volume. The convective heat output, the radius and the height of the heat source as well as the supply air velocity of the unidirectional flow are regarded as central influencing variables. With use of laser-optical measurement methods and numerical flow simulations, the dimension of the contaminated volume is quantified by varying the influencing variables. Based on this, a stability criterion is derived. The work provides a functional correlation between the influencing variables and the dimension of the contaminated volume. The results allow an adaptation of the supply air velocity according to the loads in the room, which leads to considerable energy savings in the operation of the clean room system.
Bibtex Type of Publication Dissertation
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