Laminar hava axını nədir. Xəstəxana əməliyyat otaqları

2.6. Havanın çirklənməsinin növləri. Atmosfer havasının mühafizəsi Antropogen çirklənmə mühit atmosfer havası vasitəsilə insan orqanizminə mənfi təsir göstərir və müxtəlif mənşəli patoloji dəyişikliklərin spektrinə səbəb olur. Aktiv

36. Maye hərəkətinin laminar və turbulent rejimləri. Reynolds nömrəsi

36. Maye hərəkətinin laminar və turbulent rejimləri. Reynolds nömrəsi Hərəkətin laminar rejimlərə irəli və tərs keçidlərində iki sürəti təyin etsək, yuxarıdakı təcrübəni yoxlamaq nə qədər asan idi? turbulent, onda?1 ? ?2harada?1 – hansı sürətdə

Maye dinamikasında laminar (rahatlaşdırılmış) axın mayenin təbəqələr arasında fasiləsiz laylarla axması zamanı baş verir.

At aşağı sürətlər maye yanal qarışdırmadan axmağa meyllidir - bitişik təbəqələr oyun kartları kimi bir-birinin yanından sürüşür. Axının istiqamətinə perpendikulyar olan eninə cərəyanlar, burulğanlar və pulsasiyalar yoxdur.

Laminar axında maye hissəciklərinin hərəkəti nizamlı şəkildə, səthə paralel düz xətlər boyunca baş verir. Laminar axın yüksək impuls diffuziyasına və aşağı impuls konveksiyasına malik axın rejimidir.

Maye qapalı kanaldan (boru) və ya iki yastı plitə arasında axırsa, mayenin sürətindən və özlülüyündən asılı olaraq ya laminar, ya da turbulent axın baş verə bilər. Laminar axın turbulentləşdiyi həddən aşağı olan daha aşağı sürətlərdə baş verir. Turbulent axın, yan qarışma ilə nəticələnən burulğanlar və ya kiçik paket maye hissəcikləri ilə daha az nizamlı bir axın rejimidir. Elmi olmayan terminlərlə laminar axına hamar axın deyilir.

Yenə də "laminar" axının nə olduğunu daha yaxşı başa düşmək üçün bu "boşqab" axınının necə göründüyünü bir dəfə görmək daha yaxşıdır. Mayenin hərəkəti və hərəkət etməməsi laminar axının çox tipik təsviridir. Axın donmuş axına bənzəyir, lakin suyun (hər hansı digər mayenin) hərəkətini görmək üçün əlinizi bu axının altına qoymaq kifayətdir.

Yüksək səviyyəli təmiz otaqlarda çirklənməni azaltmaq üçün hava axınının turbulentlik olmadan yuxarıdan aşağıya doğru hərəkət etdiyi xüsusi havalandırma sistemləri istifadə olunur, yəni. laminar. Laminar hava axını ilə, insanlardan və avadanlıqlardan gələn kir hissəcikləri otaq boyunca səpələnmir, ancaq döşəmənin yaxınlığında bir axınla toplanır.

Konstruksiyalar

Ümumiyyətlə, təmiz otaqlara aşağıdakı əsas elementlər daxildir:

əhatə edən divar konstruksiyaları (çərçivə, kor və şüşəli divar panelləri, qapılar, pəncərələr);

quraşdırılmış rastr lampaları olan möhürlənmiş panel və kaset tavanları;

antistatik döşəmələr;

Təmiz Zona Döşəmə örtüyü Clean-Zone, kir üçün daimi və qaçınılmaz bir tələ yaratmaqla, divardan divara döşəmə kimi peşəkar şəkildə quraşdırılmaq üçün standart rulonlarda verilir.

havanın hazırlanması sistemi (təchizat, egzoz və resirkulyasiya ventilyasiya qurğuları, cihazlar). hava qəbulu, son filtrləri olan hava paylayıcıları, hava nəzarət cihazları, sensor avadanlıqları və avtomatlaşdırma elementləri və s.);

təmiz otaqların mühəndis sistemlərinə nəzarət sistemi;

hava kilidləri;

transfer pəncərələri;

təmiz otaqlar daxilində təmiz zonalar yaratmaq üçün filtr və fan modulları.

Elektronika sənayesi dünyada təmiz otaqların ən böyük istehlakçılarından biridir. Bu sənayedə təmizlik səviyyəsinə olan tələblər ən sərtdir. Bu tələblərin davamlı artım tendensiyası təmiz mühitlərin yaradılmasına keyfiyyətcə yeni yanaşmalara səbəb olmuşdur. Bu yanaşmaların mahiyyəti izolyasiya texnologiyalarının yaradılmasıdır, yəni. müəyyən həcmdə təmiz havanın ətraf mühitdən fiziki ayrılmasında. Adətən hermetik şəkildə bağlanan bu ayırma ən sıx çirklənmə mənbələrindən birinin - insanların təsirini aradan qaldırdı. İzolyasiya texnologiyalarının istifadəsi avtomatlaşdırma və robotlaşdırmanın geniş tətbiqinə səbəb olur. Mikroelektronikada təmiz otaqların istifadəsi öz xüsusiyyətlərinə malikdir: aerozol hissəcikləri üçün hava mühitinin təmizliyinə dair tələblər ön plana çıxır. Xüsusilə statik elektrikin olmamasını təmin etmək baxımından təmiz otaq torpaqlama sisteminə artan tələblər də qoyulur. Mikroelektronika, hava axını xətlərini yaxşılaşdırmaq üçün perforasiya edilmiş qaldırılmış döşəmələrin quraşdırılması ilə ən yüksək təmizlik siniflərinin təmiz otaqlarının yaradılmasını tələb edir, yəni. axının bir istiqamətliliyini artırmaq.

Təmiz istehsal müəssisələri istehsalın maksimum təmizliyi üçün şərait təmin etməlidir; daxili həcmin izolyasiyasını təmin etmək; təmiz otaqlara xüsusi vestibül (şluz) vasitəsilə giriş.

Təmiz otaqda təzyiq atmosfer təzyiqindən çox olmalıdır ki, bu da tozu oradan çıxarmağa kömək edir. Hava kilidində toz hissəciklərini təmizləmək üçün personalın geyimi üfürülür.

Təmiz otaqlarda laminar hava axınları yaradılır və avadanlıqların fırlanan və hərəkət edən hissələri tərəfindən yaradılan turbulent axınlar qəbuledilməzdir. Konveksiya cərəyanlarının meydana gəlməsinə kömək edən qızdırılan şeylərin olmamasını təmin etmək lazımdır.

Tipik olaraq, bir qəfəs döşəməsi və bir qəfəs tavanı istifadə olunur.

Təmiz otaqlarda minimum avadanlıq var

Təmiz otaqların istehsalı çox bahalı olduğundan, yerli toz təmizləyici zonalardan istifadə olunur.

Təmiz otaq kompleksləri yaratarkən xərcləri azaltmağın təsirli yollarından biridir təmiz otağın həm havanın təmizliyi sinfinə, həm də funksional təyinatına görə bir-birindən fərqlənə bilən yerli ərazilərə bölünməsi (yalnız məhsulun qorunması və ya həm məhsulun, həm də ətraf mühitin qorunması).

Beləliklə, aşağı təmizlik sinfi olan təmiz otağın içərisində, onların yerləşdiyi otaqdan daha yüksək təmizlik sinfinə malik təmiz zonalar texnoloji prosesin kritik sahələrindən yuxarıda yaradıla bilər.

Təmiz zonaların əsas məqsədi:

yerli iş yerində müəyyən edilmiş hava parametrlərinin saxlanılması;

məhsulun ətraf mühitin təsirindən qorunması.

GOST R ISO 14644-1-2000-də verilən tərifə görə təmiz zona hissəciklərin əraziyə daxil olmasını, buraxılmasını və saxlanmasını minimuma endirmək üçün havadakı hissəciklərin konsentrasiyasının idarə edildiyi, tikildiyi və istismar edildiyi və lazım olduqda temperatur, rütubət və təzyiq kimi digər parametrlərin idarə olunmasına imkan verən müəyyən edilmiş məkan.

Təmiz zonalar struktur olaraq tikilə bilər ya ümumi təmiz otaq havalandırma sisteminin bir hissəsi kimi, ya da müstəqil məhsullar kimi.

Birinci üsul, təmiz zonaların yeri təmiz otağın yaradılmasının layihələndirilməsi mərhələsində müəyyən edildikdə və onun bütün istismar müddəti ərzində dəyişdirilə bilməyəndə, eləcə də otaqlara hava vermək lazım olduqda tətbiq edilir. təmiz zonanın iş sahəsi.

İkinci üsul, texnoloji prosesin dəyişdirilməsi və avadanlıqların təkmilləşdirilməsi üçün daha geniş imkanlar verən təmiz zonaların yerini dəyişdirmək imkanını nəzərdə tutur. Bu halda, müstəqil məhsullar kimi hazırlanmış təmiz zonalar ya təmiz otağın güc strukturlarına əlavə edilə bilər, ya da təmiz otaq daxilində hərəkət edə bilən mobil avtonom məhsullar ola bilər.

Çox vaxt təmiz istehsal şərtləri yarı avtomatik maşınlardan istifadə edərək minimum işçi heyəti ilə istifadə olunur. Yerli qurğular tez-tez istifadə olunur. Bu yaxınlarda klaster qurğularından istifadə olunmağa başlandı.

Xüsusiyyətlər:

1 Təmiz, boş və qazdan təmizlənmiş kamerada son təzyiq, Pa 1.33x10-3

2 Təzyiq bərpa müddəti 1,33x10-3 Pa, dəq 30

3 İş kamerasının ölçüləri, mm Diametr Hündürlük 900 1000

4 Plazma axınının ayrılması ilə metal katodlu plazma sürətləndiricilərinin sayı (SPU-M), ədəd

5 Plazma axınının ayrılması ilə qrafit katodlu (IPU-S) impulslu plazma sürətləndiricilərinin sayı, 4 ədəd

6 Təmizləmə və yardım üçün genişləndirilmiş ion mənbələrinin sayı (RIF növü), 1 ədəd

7 Substratın qızdırılması, 0С 250

8 Texnoloji avadanlıq: Tək planetar dəst, ədəd. İkiqat planetli, 1 1 ədəd

9 Proses qazı vurma sistemi

10 Prosesə nəzarət və idarəetmə sistemi

11 Yüksək vakuumlu nasos: hər birinin tutumu 7000 l/s olan paralel NVDM-400-də işləyən iki diffuziya nasosu

12 Forevakuum nasosu: 150 l/s tutumlu AVR-150 forevakuum qurğusu

13 Vakuum qurğusu tərəfindən istehlak edilən maksimum elektrik enerjisi, kVt, 50-dən çox deyil

14 Vakuum qurğusunun işğal etdiyi sahə, m2 25

Bütün müasir əməliyyat otaqları açıq yara vasitəsilə xəstə infeksiyasının qarşısını almaq üçün laminar axın sistemlərindən (LSF) istifadə edir. Tavan altında yerləşən əməliyyat işıqları laminar axına (LA) güclü təsir göstərir. Aşağıda işləyən lampaların ölçülərinin və həndəsi formalarının LP-yə təsirinin öyrənilməsinin nəticələri verilmişdir.

Giriş

Laminar sistem infeksiyaların xəstənin yarasına daxil olmasının qarşısını alan təmiz, LP hava yaradan sistemdir. LS "yalan tavan" səviyyəsində tavanın altında yerləşir; LS əməliyyat masasının və cərrahların üstündə yerləşir. Əməliyyat otağı lampalarının günbəzi əməliyyat masası ilə LA arasında yerləşir, nəticədə LA dəyişir.

Əməliyyat lampasının həndəsəsinin LA-yə təsirini hesablamaq üçün 2 indeksdən istifadə olunur - LAF (LaminarAirFlow), Leenemann indeksi və Oostlander indeksi.

Şəkil 1. Eksperimental kamera

Leenemann indeksi lampanın səth sahəsini, istilik enerjisinin və işıqlandırmanın miqdarını nəzərə alır. Bu indeksin bir xüsusiyyəti var ki, işıq çıxışı yüksək olarsa, hava axını pozula bilər.

Oostlander indeksi lampanın həndəsəsini nəzərə alır və Leenemann indeksinin sadələşdirilmiş versiyasıdır.

Lampanın günbəz formasının əmsalının hesablanması alqoritmi hələ tapılmamışdır, ona görə də əmsal adətən 1 kimi qəbul edilir.

Bir dərmanın effektivliyini qiymətləndirmək üçün başqa bir üsul var (VDI). saflıq. VDI metodundan istifadə edərək əməliyyat otağının işığının həndəsəsinin qiymətləndirilməsi etibarlı deyil, çünki bu üsul otağın hərtərəfli qiymətləndirilməsini təmin edir.

Texnikalar

Təcrübə Şəkil 1-də göstərildiyi kimi 2×2×1,65 m ölçülü şüşə kamerada aparılmışdır. Tavanda mərkəzdə 1 m² sahəsi olan havalandırma qurğusu var. Başlıq aşağı sol tərəfdə yerləşir, hündürlüyü 0,2 m olan müxtəlif günbəz həndəsələri olan 3 iş lampası seçilmiş, lampaların altında quraşdırılmışdır ventilyasiya qurğusu 0,25 m məsafədə bütün hərəkətlər hər lampa üçün təkrarlandı.

Çirklənmə mənbəyi otağın mərkəzində döşəmədə yerləşir, mənbənin hündürlüyü 0,2 m, hissəcik ölçüsü 0,1-5 mikron (tüstü) arasında dəyişirdi. Hissəciklərin sayı lampanın altında 0,2 m məsafədə müəyyən edildi, hər bir lampa modeli üçün iki təcrübə aparıldı, birincisi - tüstü ilə dolu bir otaqda, ventilyasiya açıldı, ikincisi - havalandırma sistemi və mənbə. çirklənməsi davamlı olaraq davam edirdi. Hava sürəti də döşəmədən 0,8 m məsafədə müəyyən edilmişdir. Ölçmələr eyni temperaturda aparılmışdır.

3 seçildi müxtəlif formalar lampalar: 1 - klassik forma, 2 - fərdi lampalar arasında boşluqlar olan lampa, 3 - ayrı işıqlandırıcılarla lampa. LP-yə təsirini azaltmaq üçün lampalar nazik bir balıqçılıq xəttinə bağlandı.

Şəkil 2. İşləyən işıqların həndəsəsi

Əlavə məlumat

Kameraya daxil olan havanın ölçülməsi kameranın 25 nöqtəsində aparılıb və orta hesabla 0,31 m/s sürət əldə edilib. Bu sürətdən maksimum kənarlaşma 11% təşkil edib. Orta turbulentlik 2,25%, maksimum turbulentlik 7% təşkil etmişdir. LS altında hava axını laminar hesab edilə bilər. Kameradakı temperatur və daxil olan havanın temperaturu daim ölçüldü. Daxil olan hava axınındakı hissəciklərin sayı da ölçüldü.

Laminar axın indeksinin (LFI) hesablanması

Lampaların işıq çıxışı və istilik buraxılması olmadığından, bu modellər üçün eyni xüsusi istilik buraxma və işıqlandırma əmsalları seçildi.

Leenemanna görə ILP:

Burada, P 1 lampa üçün elektrik enerjisinin ümumi miqdarı, W; AG - lampa günbəzinin səthi, sm2; İş sahəsinin e-işıqlandırması, kLx.

Oostlander-ə görə ILP:

nəticələr

Aşağıda otaq tüstü ilə dolduqda və sonra ventilyasiya işə salındıqda lampanın öyrənilməsinin nəticələridir. Şəkillər 3,3 saniyə müddətində çəkilib.

Şəkil 3. Otaq tüstü ilə dolduqda havalandırma sisteminin işləməsi.

Aşağıdakı şəkildə daimi işləyən havalandırma sistemi və çirklənmə mənbəyi ilə eksperimentin fotoşəkilləri göstərilir. Bu fotoşəkillər təmiz ərazinin səthini daha yaxşı vurğulamaq üçün axının quruluşunu göstərir;

Şəkil 4. Davamlı işləyən havalandırma sistemi və çirklənmə mənbəyi ilə tüstü paylanması.

Üç lampa üçün orta hesablamanın nəticələri Şəkil 5-də tapıla bilər.

Şəkil 5. Davamlı tüstü mənbəyindən çirkləndirici hissəciklərin orta konsentrasiyası.

Cədvəl № 1. 3 formada işıqlandırma üçün hissəciklərin konsentrasiyası

Qoruma faktorunun dəyəri 0 olarsa, bu qarışıq havalandırmanın göstəricisidir. Qoruyucu əmsalın qiyməti 1 olarsa, konsentrasiya 0 dəyəri ilə müqayisədə 10 dəfə aşağıdır. Əgər hissəciklərin axını lampaya doğru yönəldilirsə, o zaman qoruma əmsalının dəyəri 0-dan aşağı düşə bilər. Açıq lampa üçün. çirklənmənin konsentrasiyası təchizat kamerasının altındakı konsentrasiyaya bərabər idi.

Şəkil 6. Kəsik havanın sürəti.

nəticələr

Lampanın forması LP-yə fərqli təsir göstərir. Lampa olmayan bir otaqda, sağ alt küncdə maksimum turbulentlik müşahidə edildi. Açıq formalı lampanın nəticəyə demək olar ki, heç bir təsiri yoxdur, qapalı formalı lampa isə hava axınının yayılmasının qarşısını alır.

Hissəciklərin vizual təsvirinin nəticələri hissəciklərin konsentrasiyası hesablamalarının nəticələri ilə təsdiqlənir. Cədvəl 1-dəki məlumatlara əsasən, hissəciklərin ölçülməsi nəticələri ilə seçilmiş lampa formalarının LP indeksləri arasında əlaqə qurulmuşdur.

Maye qapalı kanaldan, məsələn, borudan və ya iki yastı lövhə arasından axdıqda, mayenin sürətindən və özlülüyündən asılı olaraq iki növ axın baş verə bilər: laminar axın və ya turbulent axın. Laminar axın daha aşağı sürətlərdə, onun turbulentləşdiyi həddən aşağı olur. Turbulent axın daha az nizamlı axın rejimidir, burulğanlar və ya maye hissəciklərin kiçik paketləri ilə səciyyələnir və nəticədə yanal qarışdırılır. Elmi olmayan terminlərlə desək, laminar axındır hamar, turbulent axın isə kobud .

Reynolds nömrəsi ilə əlaqə

Kanalda mayenin içində meydana gələn axının növü var vacibdir mayelərin dinamikası problemlərində, sonra isə maye sistemlərində istilik və kütlə ötürülməsinin təsirləri. Ölçüsüz Reynolds sayı tam inkişaf etmiş axın şəraitinin laminar və ya turbulent axınla nəticələnməsini təsvir edən tənliklərdə mühüm parametrdir. Reynolds ədədi ətalət qüvvəsinin mayenin kəsmə qüvvəsinə nisbətidir: maye sisteminin miqyasından asılı olmayaraq, mayenin nə qədər sürətlə hərəkət etdiyi, onun nə qədər özlü olduğuna görə. Laminar axın adətən maye yavaş hərəkət etdikdə və ya maye çox viskoz olduqda baş verir. Reynolds sayını artırmaqla, məsələn, mayenin axın sürətini artırmaqla, maye və ya mayenin kiçik pozulma səviyyələrindən asılı olaraq laminar-turbulent keçid diapazonunun Reynolds ədədlərinin müəyyən diapazonu daxilində axın laminardan turbulent axına keçəcək. axın sistemindəki qüsurlar. Əgər Reynolds ədədi çox kiçikdirsə, 1-dən çox azdırsa, mayenin özlü qüvvəsinin ətalət qüvvələrinin üstünlük təşkil etdiyi Stokes və ya sürünən axını nümayiş etdirəcək.

Reynolds ədədinin xüsusi hesablanması və laminar axının baş verdiyi dəyər axın sisteminin həndəsəsindən və axın strukturundan asılı olacaq. Ümumi nümunə boru vasitəsilə axır, burada Reynolds sayı müəyyən edilir

Belə sistemlər üçün laminar axın Reynolds sayı təxminən 2040 kritik dəyərdən aşağı olduqda baş verir, baxmayaraq ki, keçid diapazonu adətən 1800 ilə 2100 arasındadır.

üçün hidravlik sistemlər Xarici səthlərdə, məsələn, mayedə asılı olan cisimlərin ətrafındakı axınlar, Reynolds nömrələri üçün başqa təriflər obyektin ətrafındakı axının növünü proqnozlaşdırmaq üçün istifadə edilə bilər. Hissəcik Reynolds sayı Re p, məsələn, maye mayesində asılı olan hissəciklər üçün istifadə olunacaq. Borulardakı axın kimi, laminar axın adətən daha aşağı Reynolds saylarında baş verir, turbulent axın və burulğanlar kimi əlaqəli hadisələr isə daha yüksək Reynolds saylarında baş verir.

Nümunələr

Laminar axının ümumi tətbiqi, bir boru və ya boru vasitəsilə viskoz bir mayenin hamar axınıdır. Bu vəziyyətdə, axın sürəti gəminin kəsişməsinin mərkəzi boyunca maksimum divarlarında sıfırdan dəyişir. Boruda laminar axının axın profili axını nazik silindrik elementlərə bölmək və onlara özlü qüvvə tətbiq etməklə hesablana bilər.

Başqa bir nümunə, bir təyyarənin qanadının üzərindən hava axını ola bilər. Sərhəd təbəqəsi qanadın səthində (və təyyarənin bütün digər səthlərində) uzanan çox nazik bir hava təbəqəsidir. Hava özlülüyünə malik olduğundan, bu hava təbəqəsi qanada yapışmağa meyllidir. Qanad havada irəlilədikcə, sərhəd qatı əvvəlcə hava folqasının düzlənmiş forması üzərindən rəvan axır. Burada axın laminar, sərhəd qatı isə laminar təbəqədir. Prandtl 1904-cü ildə aerodinamik səthlərə laminar sərhəd qatı konsepsiyasını tətbiq etdi.

laminar axın maneələri

Laminar hava axını hava həcmlərini ayırmaq və ya havadakı çirkləndiricilərin əraziyə daxil olmasının qarşısını almaq üçün istifadə olunur. Laminar axın başlıqları elm, elektronika və tibbdə həssas proseslərin çirklənməsini aradan qaldırmaq üçün istifadə olunur. Hava pərdələri tez-tez qızdırılan və ya soyudulmuş havanın qapılardan keçməsini təmin etmək üçün ticarət şəraitində istifadə olunur. Laminar axın reaktoru (LFR) kimyəvi reaksiyaları və proses mexanizmlərini öyrənmək üçün laminar axını istifadə edən reaktordur.