无尘室火灾模拟.ppt

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1、無塵室火災模擬研究生：陳朝慶指導教授：黃仁智博士中華民國九十年六月二十九日1目錄一、緒論二、半導體廠房之火災探討三、理論分析四、數值模擬方法五、數值模擬結果與分析六、結果與建議2一、緒論研究動機半導體火災損失金額龐大製程中可燃性及易燃性氣體與液體無塵室中火災現象消防安全設備的裝設研究內容1.分析發生火災後，不同的條件下，火災的狀況。2.煙霧粒子的運動分析。3.排煙模式的模擬。3二、半導體廠房之火災探討無塵室火災特性無塵室之消防設備半導體廠房之煙控模式4國內半導體火災案例聯瑞積體電路公司天下電子股份有限公

2、司華邦電子股份有限公司發生時間86/10/0386/11/1185/10/14人員傷亡無一人受傷無損失金額120億元30億元60億元以上原因類別機器類機器類機器類起火點排煙管濕式清洗槽濕式清洗槽5無塵室廠房火災與建築物火災之差異1.製程中許多易燃性液體、氣體與毒性物質2.電器設備多，精密儀器價格昂貴3.垂直層流、正壓的系統4.煙害換氣次數多（每小時600次)密閉系統6無塵室之消防設備1.警報設備a.高度b.煙霧流動途徑2.滅火設備a.化學系統滅火設備b.自動撒水系統c.傳統滅火方式7極早型偵煙器(VESD

3、A)8半導體廠煙控模式9三、理論分析基本假設統御方程式煙霧粒子之理論模式火災模擬之邊界條件10基本假設(a)無化學反應。(b)空間內之流體為牛頓流體，不可壓縮的理想氣體。(c)流場為穩態紊流流場，以模型來解析。(d)忽略輻射效應。(e)考慮浮力的影響並滿足Boussinesq近似法則。(f)流場不因粒子群的加入而改變。(g)粒子為球形剛體，群體中個體運動仍視為單一球形剛體運動，運動中相互間不發生碰撞。11統御方程式1.連續方程式（ContinuityEquation）2.動量方程式（MomentumEqu

4、ation）3.能量方程式（EnergyEquation）4.紊流動能傳遞方程式5.紊流動能散逸方程式12火災模擬之邊界條件1.火災時高溫煙霧之快速運動屬紊流流場。2.不考慮化學及燃燒反應。3.高溫的濃煙入口（空氣及二氧化碳）。13火災模擬之邊界條件14煙霧粒子運動之理論模式本研究軟體以Langrain方法計算粒子的力量平衡來估計粒子運動的軌跡，可用下式表示(以卡式座標x方向為例):其中為單位粒子重量之阻力(dragforce)為重力項Fx為附加力(additionalforces)：包含因流體壓力梯度所

5、造成的附加力及因流體溫度梯度所造成的附加力稱為熱泳動力(thermophoresisforce)15四、數值模擬方法數值模擬軟體簡介SIMPLE演算法則鬆弛因子與離散化格點分佈16數值分析軟體介紹1.前處理、後處理2.FLUENT可處理的問題包括層流、紊流、熱傳、化學反應、燃燒等等問題。而其統御方程式除了基本的連續方程式、動量方程式、能量方程式外，還有許多基本模式可選擇。17鬆弛因子與離散化項目鬆弛因子大小Pressure0.3Momentum0.3Energy0.3TurbulenceKineticEn

6、ergy0.3TurbulenceDissipationRate0.3Viscosity0.3Density0.3BodyForces0.3Co20.3項目DiscretizationPressureStandardMomentumFirstOrderUpwindEnergyFirstOrderUpwindTurbulenceKineticEnergyOrderUpwindTurbulenceDissipationRateFirstOrderUpwindCo2FirstOrderUpwind18格點分布7

7、0(x)*30(y)*45(z)19第五章數值模擬結果與分析1.半導體廠房氣流場模擬2.火災溫度場模擬3.煙霧粒子之運動分析4.排煙模式比較20半導體廠房結構21廠房邊界條件假設模擬之邊界為絕熱。假設潔淨室為密閉的循環，不考慮排氣。顯熱冷卻盤管：0.2m(L)4.8m(W)2.6m(H)，壓降為Pc＝6Vc2的盤管。高架地板：假設開孔率為11％，則壓降為Pp＝80Vp2，其中Vp為通過高架地板的面速m/s。ULPAFilter：假設出風面速為0.35m/s，其壓降Pf＝300Vf，Vf為filt

8、er的面速。FFU：尺寸為1.2m(L)0.6m(W)0.3m(H)。22廠房之速度流場分佈單位：m/s23無塵室廠房之壓力分佈單位：Pa24縮小尺寸之數值模擬254.34kw火源熱釋放率下溫度與位置之關係268.68kw火源熱釋放率下溫度與位置之關係2717.3kw火源熱釋放率下溫度與位置之關係28全尺寸穩態模擬29分析的項目1.風速對於溫度分佈與濃度分布的影響2.火源高度對溫度場分佈的影響3.火源大小對溫度場分佈的影響