Temiz odalarda mahaller basınç kontrolü
Control of air pressure differences in clean rooms
- Tez No: 151351
- Danışmanlar: PROF. DR. TANER ÖZKAYNAK
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2004
- Dil: Türkçe
- Üniversite: İstanbul Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 67
Özet
TEME ODALARDA MAHALLER ARASI BASINÇ KONTROLÜ ÖZET Temiz odalar, ortam havasında bulunan kirlilik kaynağı tanecik konsantrasyon ve boyutunun kontrol altında tutulduğu, oda içerisine tanecik girişini, odada tanecik oluşumunu ve tutulmasını engelleyecek tarzda inşa edilmiş ve kullanılan, ve gerekli ise sıcaklık, nem ve basınç gibi ilgili parametrelerin de kontrol altında tutulduğu odalardır. Günümüzde temiz oda teknolojileri, tıp, ilaç sanayi, bio-teknoloji, elektronik, yan-iletken, mikro-mekanik, optik, uzay teknolojileri gibi alanlarda meydana gelen gelişmeler sonucunda önem kazanmışlar ve yaygın olarak kullanılmaktadırlar. Temiz odalarda kontrol altında tutulmak istenilen önemli parametrelerden birisi de komşu mahalle arasında olan basınç farkıdır. Bir temiz oda, daha kirli olan komşu mahallerden kirli havanın içeri sızmamasını taahhüt edecek şekilde tasarlanmış olmalıdır. Bunu sağlamanın yolu ise temiz odayı komşu mahale göre pozitif basınçta tutmaktır. Temiz odanın basmçlandınlması için besleme havası ile dönüş/egzost havası arasındaki oran kontrol edilmelidir. Bu işlem, odada bulunan bir fark-basınç ölçer ile üfleme ve/veya dönüş/egzost kanalı üzerindeki damper, fan girişindeki kanatçıklar, fan kanatlan veya fan motorunun devrine kumanda edilerek yapılabilir. Basmçlandırmanın bağlı olduğu etkenlerden birisi de odadan dışarı hava sızmasına olanak veren sızıntı alanlarıdır. Bu sızıntı alanları oda kapısının çevresi, pencere çevreleri ve çeşitli çatlak ve delikler olabilir. Gerekli bir basınç farkını sağlamak üzere odadan di şan, bu sızıntı alanlan üzerinden belli bir debinin sızması gerekir. Bu basınçlandırma havasının tayini açısından önemlidir. Basınçlandırmanm tasarımında temel olarak iki yöntem vardır: Kapalı kapı ve açık kapı yöntemleri. Kapalı kapı yönteminde İki komşu mahal arasında kapılar kapalı iken aralannda basınç farkı yaratacak şekilde boşluklardan olan sızıntı hava akışına bağlı bir debi farkı (besleme ile dönüş arasında) oluşturmak yoluyla basınçlandırma yapılır. Açık kapı yönteminde ise kapı açıkken içeri kirli havanın girmesini engelleyecek miktarda havanın kapı boşluğundan dışan doğru akması sağlanır. Açık kapı yöntemi karmaşık ve enerji harcaması bakımından ekonomik olmayan bir yöntemdir. Temiz odalarda basınç kontrolü denince,, odaya üflenen hava ile dönüş veya egzost havası oranına, oda basıncını algılayıp kumanda edilerek gerekli basınç farkının sağlanması akla gelir. Basınç kontrolünün tasannu için kullanılan hesap yöntemleri ampirik yöntemlerdir ve uygulamada ise deneme-yanılma yöntemiyle oda basınçlannın ayarlanması ve dengelenmesi söz konusudur. Bu yöntem sistemde olan geçici etkileri, sonradan oluşabilecek değişiklikleri ve sistemin geçici rejim halini içermemektedir. Bu aşamada, sistemin geçici rejimini de içeren, yani sistem dinamiklerini içeren birmatematiksel model geliştirme ihtiyacı ortaya çıkmaktadır. Böyle bir modelle odanın sızıntı-kaçak karakteristiği, hava değişim sayısı, otomatik kontrol sisteminin hızı (dolayısıyla tipi) gibi değişkenlerin basınç dinamikleri üzerindeki etkileri simule edilebilir. Ele alınan bir temiz oda için kütlenin korunumu, kaçak hava debisinin matematiksel olarak ifadesi ve basınç kontrolünde değişen bir parametre olan dönüş hava debisinin sistem cevabının birinci dereceden bir blok sistem olarak kabul edilmesi ile bir matematiksel model elde edilmesi mümkün olur. Bu matematik modelin çözümü ile de sistemin simülasyonunu yapılabilir. Pozitif basınçlı bir temiz odada kaçak havasmdaki ani bir değişimin ve oda kapısının açılıp kapanması sonucunda sistem davranışının incelenmesi için bir simülasyon yapılmıştır. Simülasyon sonucunda ilk değerlendirme olarak kontrol sistemi hızlandıkça basınç kontrolünün de daha hassas ve etkili olduğu söylenebilir. Ancak sistemin çok hızlı tepki vermesi durumunda da sistemin salınıma girmesi söz konusu olmaktadır. Dolayısıyla oda için basmç kontrolörü seçilirken hızı uygun olmalıdır. Hassas kontrol gerektiren ve sızdırmazlığı iyi olan odalarda daha hızlı kontrol sistemleri seçilmesi uygunken, çok hassas kontrol gerektirmeyen ve sızıntı alanları nispeten büyük odalarda daha yavaş kontrol sistemleri seçilebilir. Kapının açılıp kapandığı durum için yapılan simülasyon incelendiğinde, sistemin ilk 1,5 saniye içerisinde bir salınımda olduğu görülmüştür. Buradan çıkarılacak sonuç, kapı açılıp kapanması durumlarında sistemin kararlılığı açısından basınç kontrol sisteminin bir gecikmeyle devreye girmesi uygun olur. Bu gecikme zamanı (delay time) 1 saniye ile 3 saniye arasında olabilir. Sonuç olarak, yapılan simülasyonda, uygun hızda bir kontrol sistemi kullanıldığında, kaçak hava debisindeki ani bir artış veya oda kapısının açılıp kapanması durumunda, sistemin istenilen basınç farkı değerlerini en fazla 10 s gibi bir süre içerisinde tekrar sağladığı görülmüştür. Bu sonuç, kapalı kapı yöntemi ile tasarlanmış bir temiz odanın, oda içerisine tanecik girişini engelleme konusunda oldukça başarılı olabileceğinin bir göstergesidir. Bununla birlikte, basmç kontrolü tasarlanırken oda basınç dinamiklerinin de mutlaka göz önünde bulundurulması ve sistemdeki ani bir değişmeye kontrol sisteminin nasıl bir tepki vereceğinin simülasyonu gereklidir. xı
Özet (Çeviri)
CONTROL OF AIR PRESSURE DIFFERENCES IN CLEAN ROOMS SUMMARY Clean room is a room in which the concentration of airborne particles is controlled, and which is constructed and used in a manner to minimise the introduction, generation, and retention of particles inside the room and in which other relevant parameters, e.g. temperature, humidity, and pressure, are controlled as necessary. Today, clean room technologies are become important and widely used due to the development in the fields of medicine, pharmacy, biotechnology, electronics, semiconductor, micromechanics, optics and space technologies. One of the important parameters to be controlled in clean rooms is the pressure difference between the clean room and the adjacent spaces. A clean room must be designed to ensure that contaminated air does not come into the room from dirtier adjacent areas. The way to ensure this is to maintain the room at positive pressure over the adjacent space relatively. To pressurize the clean room, the ratio between the supply and return/exhaust air flow will be controlled. This can be accomplished by controlling the damper on supply or return/exhaust duct, fins at the fan entry, fan fins or fan motor speed with a pressure transmitter located in the room. One of the parameters effecting the pressurization is the leakage areas where the air leaks out the room. The typical leakage areas are door cracks, window fittings and small gaps and cracks in the room envelope. Some of air quantity must be leak through these leakage areas to keep the desired pressure difference. This is important in accordance to determine the pressurization air quantity. Two methods, by which clean rooms within a suite may be pressurized with respect to each other, are available and known as the closed and open door solutions. In the closed door solution, the room is pressurized by a flow rate differential (between supply and return) with respect to the air leakage quantity when the doors are closed at the pressure differential. In the open door solution, an air flow is occupied to prevent the entrance of the contaminated air into the room when the doors are open. This is a complex and not energy efficient solution. The pressure control in the clean room is to control the ratio between the supply and return or exhaust air flow rates by sensing the room pressure, to keep the desired pressure differential. The current design practice of the pressure control is empirical and generally systems are adjusted and balanced by trial and error during installation. This method does not include the possible variations and the transient behavior of the system. Recently, the development of a mathematical model which includes system dynamics, is needed. By the help of a such model, the effects of the parameters like the clean room's xuleakage characteristics, air change ratio, the response characteristic (so the type of) control system on the pressure dynamics can be simulated. A mathematical model for a clean room can be obtained by using the conservation of mass equation, the infiltration equation, and assuming the response of the return airflow rate as a first order lumped sysytem. And by solving this mathematical model, the simulation of the system can be carried out. A simulation is carried out to evaluate the effects of a sudden change in the leakage airflow and operation of the room access door on the pressure dynamics in a positive pressure clean room. As a first evaluation of the simulation results, it can be said that by the increasing speed of the control system, more accurate and effective pressure control is achieved. On contrast, if the control speed is too high, the system is oscillated and the resonance of the system can be occured. In accordance to this, the speed of the control system must be appropriate. A rapidly acting control system is needed for a tight envelope. On the other hand, a leaky room is more tolerant of slowly reacting control systems. When the simulation for the operating of the access door is evaluated, it is seen that system is oscillating in the first 1,5 s. As a result of this, a time delay of 1 to 3 seconds is recommended for the situation of door operation at the pressure control system for the stability of the system. As a result, it is seen that if a control system at an appropriate speed is used for the pressure control, the pressure difference will be get to the set-point in maximum 10 s, by the simulation. This is a sign that a clean room which is designed according to the closed door approach can be successful to prevent the infiltration of the contaminated air into the room. In addition to this, the pressure dynamics of the kontrol system must be considered in the design of pressurization and a simulation of the response of the control system to a change in the system is necessary. xin
Benzer Tezler
- Negatif basınçlı temiz odalar bulunan bir tesisin havalandırma sisteminin tasarımı
Air condition system design of a facility containing negative air pressure rooms
DOĞAÇ TANRIÖVER
Yüksek Lisans
Türkçe
2015
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. İSMAİL CEM PARMAKSIZOĞLU
- Gürpınar (Van) ilçesi'nde kırsal yerleşmeler
Rural settlements in Gürpınar (Van) district
BÜLENT ÖZTAŞ
Yüksek Lisans
Türkçe
2021
CoğrafyaAğrı İbrahim Çeçen ÜniversitesiCoğrafya Ana Bilim Dalı
PROF. DR. FARUK KAYA
- Temiz odalarda enerji verimliliği
Energy efficiency in cleanrooms
BERAT CAMCI
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
EnerjiSivas Cumhuriyet ÜniversitesiEnerji Bilimleri ve Teknoloji Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ NAZİLE YILANKIRKAN
- Temiz odalarda havalandırma kanalı tasarımı
Air duct design in cleanrooms
HASAN SEMİH ARSLAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2015
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. İSMAİL CEM PARMAKSIZOĞLU
- Temiz odalarda hava değişim sayısı ve filtre sınıfının oda klasına etkisi
The effect of air change rate and filter class to classification of space in clean rooms
ADEM ÖZCAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2006
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF.DR. F. TANER ÖZKAYNAK