無塵室（潔凈室）是為控制空氣中的微粒、有害氣體等污染物而設計的特殊環境，廣泛應用于制藥、微電子、航空航天等領域。顆粒沉降速度是無塵室管理中的一個關鍵參數，直接影響著潔凈度的維持和產品的質量。本文將通過實例、計算公式和國際標準，詳細分析無塵室中的顆粒沉降速度。

1. 顆粒沉降速度的重要性

顆粒沉降速度決定了空氣中微粒如何快速沉降到表面，從而影響潔凈室的潔凈度。根據ISO 14644-1:2015標準，潔凈室的空氣潔凈度等級與空氣中顆粒的尺寸和數量密切相關。例如，ISO 14644-1規定，對于ISO Class 5級別的潔凈室，每立方米空氣中大于0.5微米的顆粒數不得超過3520個。如果顆粒沉降速度過快，則會在設備和產品表面形成污染，影響產品質量。

2. 顆粒沉降速度的計算公式

顆粒沉降速度可以通過Stokes公式計算。假設顆粒為球形，其沉降速度 ( v ) 可由以下公式計算：

其中：

例如，對于直徑為1微米（( 1μm = 1×106 ^{-5}m )）的顆粒，假設顆粒密度為2500 kg/m³，空氣密度為1.2 kg/m³，空氣粘度為( 1.81 × 10^{-5} ) Pa·s，通過計算可以得出沉降速度約為0.003 m/s。

3. 顆粒沉降速度的實際應用

在實際應用中，顆粒沉降速度影響潔凈室的設計和操作。例如，在一個100平方米的潔凈室中，假設天花板高度為3米，若空氣中平均每立方米含有1000個直徑為0.5微米的顆粒，則每天沉降到地面的顆粒數可通過顆粒沉降速度計算得出。若沉降速度為0.001 m/s，則每天每平方米將沉降約0.0864個顆粒，這對于高潔凈度要求的生產環境而言是非常關鍵的數據。

4. 國際標準中的顆粒沉降控制

國際標準ISO 14644-3:2019規定了潔凈室及相關受控環境的測試方法，包含了顆粒沉降速度的測量方法。該標準建議使用沉降板和光散射計等設備進行顆粒沉降速度的測量，以確保數據的準確性。例如，沉降板法要求在特定時間內（通常為1小時）在固定區域內收集沉降顆粒，通過分析顆粒數和面積計算沉降速度。

5. 顆粒沉降速度的控制策略

為了控制無塵室中的顆粒沉降速度，通常采用高效過濾器（HEPA）和超高效過濾器（ULPA）等空氣凈化設備。此外，優化空氣流動設計，維持正壓環境，并定期進行清潔和維護也是有效的控制策略。根據ISO 14644-4:2001標準，潔凈室的設計和施工應確保空氣流動模式和過濾系統的有效性，以最大限度減少顆粒沉降。

結論

顆粒沉降速度在無塵室管理中具有重要意義，直接影響潔凈度的維持和產品質量。通過科學的計算和有效的控制策略，可以確保無塵室環境符合國際標準，滿足生產需求。

相關標準規范列表

- ISO 14644-1:2015 潔凈室及相關受控環境的空氣潔凈度等級

- ISO 14644-3:2019 潔凈室及相關受控環境的測試方法

- ISO 14644-4:2001 潔凈室及相關受控環境的設計、施工和初始啟動

- ISO 14698-1:2003 潔凈室及相關受控環境的生物污染控制

通過深入理解和遵循這些標準，可以更加科學和有效地管理無塵室的顆粒沉降速度，確保生產環境的高效和安全。