Lưu lượng định hình cấu hình ban đầu

Housing BIBO nằm trên tuyến khí cần kiểm soát chất ô nhiễm, vì vậy lưu lượng thiết kế của hệ thống là cơ sở đầu tiên để xác định quy mô cụm lọc.

Giá trị này thường được xác lập từ lưu lượng hút của khu vực sản xuất, thiết bị công nghệ hoặc hệ thống xử lý khí thải. Khi lưu lượng tăng, tổng khả năng xử lý của cụm filter phải tăng tương ứng để duy trì điều kiện vận hành đã thiết kế.

Một housing có thể sử dụng một filter hoặc nhiều filter bố trí song song. Cấu hình cuối cùng phụ thuộc đồng thời vào lưu lượng, kích thước filter, chênh áp cho phép, số cấp lọc và không gian dành cho bảo trì.

Từ lưu lượng đến diện tích mặt lọc

Mối quan hệ giữa lưu lượng khí, vận tốc qua mặt lọc và diện tích mặt filter có thể biểu diễn bằng:

Q = A × v × 3.600

Trong đó:

• Q: lưu lượng khí, m³/h

• A: tổng diện tích mặt lọc, m²

• v: vận tốc trung bình qua mặt lọc, m/s

Từ đó:

A = Q / (3.600 × v)

Công thức cho thấy khi lưu lượng tăng nhưng vận tốc mặt được giữ ở cùng mức thiết kế, tổng diện tích mặt lọc phải tăng tương ứng.

Diện tích mặt lọc ở đây là phần tiết diện filter tiếp xúc trực tiếp với dòng khí. Giá trị này khác với tổng diện tích vật liệu HEPA được gấp nếp bên trong filter. Diện tích media lớn giúp hình thành khả năng giữ bụi và kiểm soát chênh áp, còn diện tích mặt lọc được sử dụng nhiều hơn trong bước phân bổ lưu lượng và bố trí filter trong housing.

Vận tốc mặt kết nối lưu lượng với chênh áp

Cùng một lưu lượng khí, việc đưa dòng khí qua diện tích mặt nhỏ hơn làm vận tốc mặt tăng. Vận tốc tăng kéo theo sự thay đổi trở lực qua vật liệu lọc và tác động đến chênh áp của cụm.

Khi tổng diện tích lọc được mở rộng, lưu lượng được phân bố trên nhiều filter hoặc trên tiết diện lớn hơn. Vận tốc qua từng filter giảm, tạo thêm dư địa cho hệ thống trong giai đoạn filter tích tải.

Do đó, vận tốc mặt là đại lượng trung gian kết nối ba yếu tố: lưu lượng, diện tích lọc và chênh áp. Việc tính chọn không dừng ở phép chia lưu lượng cho công suất danh định của filter mà phải xét khả năng vận hành của cả cụm trong suốt chu kỳ sử dụng.

Số lượng filter được xác định từ tải khí

Khi một filter không đáp ứng toàn bộ lưu lượng thiết kế, hệ thống chuyển sang cấu hình nhiều filter bố trí song song.

Có thể hình dung quan hệ cơ bản:

Số lượng filter ≈ Lưu lượng thiết kế / Lưu lượng định mức của một filter

Kết quả được làm tròn theo cấu hình thực tế và tiếp tục kiểm tra với các yếu tố kỹ thuật khác.

Phân bổ nhiều filter giúp mở rộng tổng tiết diện lọc, đồng thời tạo điều kiện tổ chức housing theo từng module. Tuy nhiên, số lượng filter tăng kéo theo thay đổi về kích thước thiết bị, cơ cấu ép kín, cửa thay lọc, không gian thao tác và tổn thất áp suất tổng thể. Vì vậy, số lượng filter là một phần của bài toán thiết kế housing, thay vì một phép tính độc lập.

Tiết diện housing lớn hơn tiết diện filter

Sau khi xác định kích thước và số lượng filter, bước tiếp theo là phát triển hình học của housing.

Tiết diện bên ngoài của BIBO luôn bao gồm nhiều thành phần ngoài vùng lọc: khung giữ filter, cơ cấu ép kín, cửa tiếp cận, túi Bag-In/Bag-Out, vùng phân phối dòng và kết cấu liên kết với đường ống.

Với housing nhiều filter, cách bố trí theo chiều ngang, chiều cao hoặc theo từng bank làm thay đổi đáng kể kích thước tổng thể.

Do đó, tiết diện lọc quyết định phần lõi của cấu hình, còn kích thước housing được hoàn thiện dựa trên yêu cầu cơ khí, containment và bảo trì.

Chênh áp được tính cho toàn cụm lọc

Tổn thất áp suất của BIBO không hình thành tại HEPA đơn lẻ. Dòng khí có thể lần lượt đi qua prefilter, HEPA, damper, các vùng chuyển tiếp và những thành phần chức năng khác.

Mỗi thành phần tạo ra một mức trở lực riêng. Khi filter tích bụi, trở lực tăng dần và điểm làm việc của hệ thống thay đổi.

Vì vậy, quá trình sizing thường xem xét ít nhất hai trạng thái:

filter sạch – đại diện cho điều kiện ban đầu;

filter đã tích tải – đại diện cho giai đoạn vận hành sau một thời gian sử dụng.

Khoảng chênh giữa hai trạng thái giúp đánh giá dư địa của quạt, ổn định lưu lượng và thời điểm thay filter.

Thiết kế filter gắn với điều kiện bảo trì

Housing BIBO phục vụ đồng thời hai nhiệm vụ: xử lý dòng khí và tạo điều kiện thay filter trong môi trường containment.

Một cấu hình có thể đạt yêu cầu lưu lượng nhưng vẫn chưa hoàn chỉnh nếu không gian thao tác, hướng mở cửa hoặc vùng lắp túi thay lọc không phù hợp với mặt bằng.

Do đó, quá trình tính chọn đi theo chuỗi:

Lưu lượng thiết kế → vận tốc mặt → diện tích lọc → số lượng filter → tiết diện housing → chênh áp → không gian bảo trì.

Chuỗi này giúp các thông số khí động và cấu hình cơ khí được phát triển đồng bộ ngay từ giai đoạn thiết kế.

Giải pháp BIBO tại Vietnam Cleanroom

Vietnam Cleanroom cung cấp giải pháp BIBO theo yêu cầu lưu lượng, cấp lọc và điều kiện vận hành của từng dự án.

Các thông tin đầu vào như lưu lượng thiết kế, số cấp lọc, kích thước filter, chênh áp cho phép, đặc tính chất ô nhiễm, hướng lắp đặt và không gian bảo trì được sử dụng để xác lập cấu hình housing phù hợp. Cách tiếp cận từ dữ liệu hệ thống giúp cụm BIBO được lựa chọn đồng bộ với đường ống, quạt, filter và phương án thay lọc, thay vì chỉ dựa vào kích thước kết nối của thiết bị.

FAQs

Lưu lượng có quyết định trực tiếp kích thước housing BIBO không?

Lưu lượng quyết định tổng năng lực xử lý khí và diện tích lọc yêu cầu. Kích thước housing tiếp tục được xác lập từ số lượng filter, cách bố trí module, cơ cấu làm kín và không gian thao tác.

Diện tích mặt lọc và diện tích vật liệu HEPA có giống nhau không?

Diện tích mặt lọc là tiết diện filter tiếp nhận dòng khí. Diện tích vật liệu HEPA là tổng bề mặt media được gấp nếp bên trong filter và thường lớn hơn nhiều.

Vì sao phải xét chênh áp khi lựa chọn số lượng filter?

Chênh áp phản ánh trở lực của cụm lọc. Diện tích lọc, vận tốc mặt và mức tích tải đều làm thay đổi trở lực, từ đó tác động trực tiếp đến lưu lượng vận hành.

Những dữ liệu nào nên có trước khi tính chọn BIBO?

Các dữ liệu chính gồm lưu lượng khí, cấp lọc, điều kiện chênh áp, số tầng lọc, đặc tính chất ô nhiễm, không gian lắp đặt và yêu cầu bảo trì.