حرکت هوای آرام جریان هوا در اتاق های تمیز، اصول

فهرست مطالب موضوع "تنفس. سیستم تنفسی.":
1. نفس کشیدن. دستگاه تنفسی. عملکردهای دستگاه تنفسی.
2. تنفس خارجی. بیومکانیک تنفس. فرآیند تنفس. بیومکانیک الهام مردم چگونه نفس می کشند؟
3. بازدم. بیومکانیسم بازدم. فرآیند بازدم. بازدم چگونه انجام می شود؟
4. تغییر حجم ریه در هنگام دم و بازدم. عملکرد فشار داخل پلورال فضای پلور پنوموتوراکس.
5. مراحل تنفس. حجم ریه(ها). میزان تنفس عمق تنفس. حجم هوای ریه حجم تنفسی ذخیره، حجم باقیمانده. ظرفیت ریه.
6. عوامل موثر بر حجم ریه در مرحله دم. انبساط ریه ها (بافت ریه). هیسترزیس.
7. آلوئول. سورفاکتانت. کشش سطحی لایه مایع در آلوئول ها. قانون لاپلاس

9. وابستگی "جریان-حجم" در ریه ها. فشار راه هوایی در هنگام بازدم.
10. کار ماهیچه های تنفسی در طول چرخه تنفسی. کار عضلات تنفسی در هنگام تنفس عمیق.

انبساط ریهبه طور کمی انبساط بافت ریه را در هر لحظه تغییر در حجم آنها در طی مراحل دم و بازدم مشخص می کند. بنابراین، قابلیت انبساط یک مشخصه ایستا از خواص کشسانی بافت ریه است. با این حال، در طول تنفس، مقاومت در برابر حرکت دستگاه تنفس خارجی وجود دارد که ویژگی های دینامیکی آن را تعیین می کند، از جمله بالاترین ارزشاین دارد مقاومتجریان هوا در حین حرکت در راه های هوایی ریه ها.

در حرکت هوا از محیط خارجیاز طریق دستگاه تنفسی به آلوئول ها و در جهت مخالف، گرادیان فشار تأثیر می گذارد: در این حالت، هوا از ناحیه ای با فشار بالا به ناحیه ای حرکت می کند. فشار کم. هنگام دم، فشار هوا در فضای آلوئولی کمتر از فشار اتمسفر است و هنگام بازدم بالعکس. مقاومت راه هوایی جریان هوابستگی به گرادیان فشار بین حفره دهان و فضای آلوئولی دارد.

جریان هوااز طریق دستگاه تنفسی می تواند باشد آرام, آشفتهو انتقالی بین این انواع. هوا در مجاری هوایی عمدتاً به صورت جریان آرام حرکت می کند که سرعت آن در مرکز این لوله ها بیشتر و در نزدیکی دیواره آنها کمتر است. با جریان آرام هوا، سرعت آن به طور خطی به گرادیان فشار در طول راه های هوایی بستگی دارد. در مکان هایی که راه های هوایی تقسیم می شوند (انشعاب)، جریان هوای آرام متلاطم می شود. هنگامی که جریان متلاطم در راه های هوایی رخ می دهد، صدای تنفسی تولید می شود که با گوشی پزشکی در ریه ها شنیده می شود. مقاومت در برابر جریان گاز آرام در یک لوله با قطر آن تعیین می شود. بنابراین، طبق قانون پوازوی، مقدار مقاومت راه هوایی در برابر جریان هوا متناسب با قطر آنها است که تا توان چهارم افزایش می یابد. از آنجایی که مقاومت راه های هوایی با قطر آنها نسبت به توان چهارم رابطه معکوس دارد، این شاخص به طور قابل توجهی به تغییرات قطر راه های هوایی بستگی دارد که به عنوان مثال با آزاد شدن مخاط از غشای مخاطی یا باریک شدن لومن برونش ایجاد می شود. . قطر مقطع کل راه های هوایی در جهت از نای به سمت حاشیه ریه افزایش می یابد و تا حد امکان در راه های هوایی انتهایی بزرگ می شود که باعث کاهش شدید مقاومت در برابر جریان هوا و سرعت آن در این قسمت ها می شود. از ریه ها بنابراین، سرعت خطی جریان هوای استنشاقی در نای و برونش اصلی تقریباً 100 سانتی متر بر ثانیه است. در مرز راه هوایی و مناطق انتقالی دستگاه تنفسی، سرعت خطی جریان هوا حدود 1 سانتی متر در ثانیه است، در برونش های تنفسی به 0.2 سانتی متر در ثانیه کاهش می یابد و در مسیرهای آلوئولی و کیسه ها - تا 0.02 سانتی متر بر ثانیه بنابراین سرعت کمجریان هوا در مجاری آلوئولی و کیسه ها باعث ایجاد اندکی می شود مقاومتهوا در حال حرکت است و با صرف انرژی قابل توجهی در انقباض عضلانی همراه نیست.

برعکس، بزرگترین مقاومت راه هوایی جریان هوادر سطح برونش های سگمنتال به دلیل وجود اپیتلیوم ترشحی در غشای مخاطی آنها و یک لایه ماهیچه صاف به خوبی توسعه یافته رخ می دهد، یعنی عواملی که هم بر قطر راه های هوایی و هم مقاومت در برابر جریان هوا در آنها تأثیر می گذارد. یکی از وظایف ماهیچه های تنفسی غلبه بر این مقاومت است.

برای کاهش آلودگی در اتاق های تمیز کلاس بالا، از سیستم های تهویه خاصی استفاده می شود که در آن جریان هوا بدون تلاطم از بالا به پایین حرکت می کند. آرام. با جریان هوای آرام، ذرات کثیفی افراد و تجهیزات در سراسر اتاق پراکنده نمی شوند، بلکه توسط جریان نزدیک کف جمع می شوند.

الگوی جریان هوا برای "Turbulent Cleanroom"

الگوی جریان هوا برای "روم تمیز جریان لامینار"

ساخت و سازها

V نمای کلیاتاق های تمیز شامل عناصر اساسی زیر است:

    سازه های دیوار محصور (قاب، پانل های دیوار کور و لعاب، درها، پنجره ها)؛

    سقف های پانل و کاست هرمتیک با چراغ های شبکه ای داخلی؛

    کف ضد الکتریسیته ساکن؛

پوشش کف منطقه تمیز Clean-Zone در رول های استاندارد عرضه می شود که به صورت حرفه ای به عنوان پوشش کف دیوار به دیوار نصب می شود و یک تله دائمی و اجتناب ناپذیر برای کثیفی ایجاد می کند.

    سیستم آماده سازی هوا (واحدهای تهویه تامین، اگزوز و چرخش مجدد، دستگاه های ورودی هوا، توزیع کننده های هوا با فیلترهای نهایی، دستگاه های کنترل هوا، تجهیزات حسگر و عناصر اتوماسیون و غیره)؛

    سیستم کنترل سیستم های مهندسی اتاق های تمیز؛

    قفل هوا؛

    پنجره های نقل و انتقالات؛

گفتگوهای کلین روم

    ماژول های فیلتر فن برای ایجاد مناطق تمیز در اتاق های تمیز.

صنعت الکترونیکیکی از بزرگترین مصرف کنندگان اتاق های تمیز در جهان است. الزامات خلوص در این صنعت دقیق ترین هستند. روند رشد مداوم این نیازها منجر به رویکردهای کیفی جدیدی برای ایجاد محیط های پاک شده است. ماهیت این رویکردها ایجاد فناوری های جداسازی است، به عنوان مثال. در جداسازی فیزیکی حجم معینی از هوای پاک از محیط. این تقسیم، به عنوان یک قاعده، هرمتیک، امکان حذف نفوذ یکی از شدیدترین منابع آلودگی - انسان را فراهم کرد. استفاده از فناوری های جداسازی مستلزم معرفی گسترده اتوماسیون و روباتیک است. استفاده از اتاق های تمیز در میکروالکترونیک ویژگی های خاص خود را دارد: الزامات تمیزی هوا از نظر ذرات آئروسل به منصه ظهور می رسد. الزامات افزایش یافته نیز بر روی سیستم زمین تمیز اتاق اعمال می شود، به ویژه از نظر اطمینان از عدم وجود الکتریسیته ساکن. در میکروالکترونیک، برای بهبود خطوط جریان هوا، نیاز به ایجاد اتاق‌های تمیز با بالاترین درجه خلوص با کف‌های برجسته سوراخ‌دار است. افزایش جریان یک طرفه

تأسیسات تولید پاک باید شرایطی را برای حداکثر پاکیزگی تولید فراهم کند. ارائه عایق حجم داخلی؛ ورود به اتاق های تمیز از طریق یک دهلیز مخصوص (دروازه).

فشار در یک اتاق تمیز باید بیشتر از فشار اتمسفر باشد تا گرد و غبار از اتاق خارج شود. در قفل، لباس های پرسنل برای حذف ذرات گرد و غبار دمیده می شود.

اتاق‌های تمیز جریان‌های هوای آرام ایجاد می‌کنند و جریان‌های متلاطم که با چرخش و حرکت قطعات تجهیزات ایجاد می‌شوند، غیرقابل قبول هستند. لازم است اطمینان حاصل شود که هیچ چیز گرم شده ای وجود ندارد که به شکل گیری جریان های همرفتی کمک می کند.

معمولاً از کف باریک و سقف باریک استفاده می شود.

حداقل تجهیزات در اتاق های تمیز قرار می گیرند

از آنجایی که تولید اتاق های تمیز بسیار گران است، از مناطق گرد و غبار محلی استفاده می شود.

یکی از راه های موثر برای کاهش هزینه ها در ایجاد مجتمع های اتاق تمیز می باشدمنطقه بندی یک اتاق تمیز در مناطق محلی، که ممکن است هم در کلاس تمیزی محیط هوا و هم از نظر هدف عملکردی (فقط حفاظت از محصول، یا حفاظت از هر دو محصول و حفاظت از هر دو) با یکدیگر متفاوت باشند. محیط).

بنابراین، در داخل یک اتاق تمیز با کلاس تمیزی پایین، مناطق تمیز با کلاس تمیزی بالاتر از اتاقی که در آن قرار دارند را می توان در بالای مکان های بحرانی در این فرآیند ایجاد کرد.

هدف اصلی مناطق تمیز:

طبق تعریف ارائه شده در GOST R ISO 14644-1-2000، منطقه تمیز عبارت است ازفضای تعریف شده ای که در آن غلظت ذرات معلق در هوا کنترل می شود، طراحی و استفاده می شود تا ورود، خروج و حفظ ذرات در داخل منطقه به حداقل برسد و اجازه می دهد تا پارامترهای دیگر مانند دما، رطوبت و فشار در صورت لزوم کنترل شوند.

مناطق تمیز را می توان به صورت ساختاری اجرا کردبه عنوان بخشی از سیستم کلی تهویه اتاق تمیز یا به عنوان محصولات مستقل.

روش اول زمانی قابل استفاده است که مکان مناطق تمیز در مرحله طراحی ایجاد یک اتاق تمیز تعیین شده باشد و در کل دوره عملیات آن تغییری نداشته باشد و همچنین در صورت نیاز به تامین هوای تازه به اتاقک. فضای کاری یک منطقه تمیز

روش دوم شامل امکان تغییر مکان مناطق پاک است که فرصت های بیشتری را برای تغییر فرآیند تکنولوژیکی و ارتقاء تجهیزات فراهم می کند. در عین حال، مناطق تمیز که به عنوان محصولات مستقل ساخته شده اند، می توانند به ساختارهای باربر اتاق تمیز ثابت شوند یا محصولات مستقل متحرکی باشند که می توانند در داخل اتاق تمیز حرکت کنند.

اغلب، شرایط تولید تمیز با حداقل استفاده از پرسنل، با استفاده از ماشین های نیمه اتوماتیک استفاده می شود. اغلب از تنظیمات محلی استفاده کنید. اخیراً از تاسیسات خوشه ای (خوشه ای) استفاده شده است.

مشخصات فنی:

1 فشار نهایی در یک محفظه تمیز، خالی و بدون گاز، Pa 1.33x10-3

2 زمان بازیابی فشار 1.33x10-3 Pa، دقیقه 30

3 ابعاد محفظه کار، میلی متر قطر ارتفاع 900 1000

4 تعداد شتاب دهنده های پلاسما با کاتدهای فلزی (SPU-M) با جداسازی جریان پلاسما، عدد 3

5 تعداد شتاب دهنده های پلاسمای پالسی با کاتد گرافیت (IPU-S) با جداسازی جریان پلاسما، عدد 4

6 تعداد منابع یونی توسعه یافته برای تمیز کردن و کمک (نوع RIF)، عدد 1

7 گرمایش زیرلایه، 0С 250

8 تجهیزات تکنولوژیکی: افلاک نما تک، عدد. سیاره ای دوتایی، قطعه 1 1

9 سیستم تصفیه گاز فرآیند

10 سیستم نظارت و مدیریت چرخه فن آوری

11 پمپ خلاء بالا: دو پمپ انتشار به صورت موازی NVDM-400 با ظرفیت 7000 لیتر در ثانیه هر کدام

12 پمپ خلاء جلو: واحد وکیوم جلو AVR-150 با ظرفیت 150 لیتر در ثانیه

13 حداکثر توان الکتریکی مصرف شده توسط واحد خلاء، کیلو وات، حداکثر 50

14 مساحت اشغال شده توسط واحد خلاء، m2 25

لامینار جریان هوایی است که در آن جریان های هوا در یک جهت حرکت می کنند و موازی یکدیگر هستند. هنگامی که سرعت به مقدار معینی افزایش می‌یابد، جریان هوا چکه می‌کند، علاوه بر سرعت انتقال، سرعت‌های متحول سریع عمود بر جهت حرکت انتقالی را نیز به دست می‌آورد. جریانی تشکیل می شود که به آن متلاطم یعنی آشفته می گویند.

لایه مرزی

لایه مرزی لایه ای است که در آن سرعت هوا از صفر تا مقداری نزدیک به سرعت هوای محلی تغییر می کند.

هنگامی که جریان هوا در اطراف جسم جریان دارد (شکل 5)، ذرات هوا روی سطح بدن نمی لغزند، بلکه سرعت آنها کاهش می یابد و سرعت هوا در نزدیکی سطح بدن برابر با صفر می شود. هنگام دور شدن از سطح بدن، سرعت هوا از صفر به سرعت جریان هوا افزایش می یابد.

ضخامت لایه مرزی بر حسب میلی متر اندازه گیری می شود و به ویسکوزیته و فشار هوا، به نیمرخ بدنه، وضعیت سطح آن و موقعیت جسم در جریان هوا بستگی دارد. ضخامت لایه مرزی به تدریج از قسمت منتهی به لبه انتهایی افزایش می یابد. در لایه مرزی، ماهیت حرکت ذرات هوا با ماهیت حرکت خارج از آن متفاوت است.

یک ذره هوای A را در نظر بگیرید (شکل 6) که بین جریان های هوا با سرعت های U1 و U2 قرار دارد، به دلیل تفاوت در این سرعت ها اعمال شده در نقاط مخالف ذره، می چرخد ​​و هر چه بیشتر، این ذره به آن نزدیک تر می شود. سطح بدن (که در آن تفاوت بالاترین سرعت). هنگام دور شدن از سطح جسم، به دلیل برابری سرعت جریان هوا و سرعت هوای لایه مرزی، حرکت چرخشی ذره کند می شود و برابر با صفر می شود.

در پشت بدن، لایه مرزی به دنباله ای می گذرد که با دور شدن از بدن، محو شده و ناپدید می شود. چرخش های موجود در پی به دم هواپیما برخورد می کند و کارایی آن را کاهش می دهد و باعث لرزش (پدیده Buffing) می شود.

لایه مرزی به آرامی و آشفته تقسیم می شود (شکل 7). با جریان آرام لایه مرزی، تنها نیروهای اصطکاک داخلی به دلیل ویسکوزیته هوا ظاهر می شود، بنابراین مقاومت هوا در لایه آرام کم است.

برنج. 5

برنج. 6 جریان هوا در اطراف بدن - کاهش سرعت جریان در لایه مرزی

برنج. 7

در یک لایه مرزی متلاطم، حرکت مداوم جریان های هوا در همه جهات وجود دارد که برای حفظ یک حرکت گردابی تصادفی به انرژی بیشتری نیاز دارد و در نتیجه مقاومت بیشتری از جریان هوا به جسم متحرک ایجاد می شود.

ضریب Cf برای تعیین ماهیت لایه مرزی استفاده می شود. بدنه ای با پیکربندی خاص ضریب خاص خود را دارد. بنابراین، برای مثال، برای یک صفحه مسطح، ضریب درگ لایه مرزی آرام است:

برای لایه متلاطم

که در آن Re عدد رینولدز است که نسبت نیروهای اینرسی به نیروهای اصطکاکی را بیان می کند و نسبت دو جزء - مقاومت پروفیل (مقاومت شکل) و مقاومت اصطکاکی را تعیین می کند. عدد Reynolds Re با فرمول تعیین می شود:

که در آن V سرعت جریان هوا است،

I - شخصیت اندازه بدن،

ضریب جنبشی ویسکوزیته نیروهای اصطکاک هوا.

هنگامی که یک جریان هوا در یک نقطه خاص در اطراف جسم جریان می یابد، لایه مرزی از آرام به متلاطم تغییر می کند. این نقطه را نقطه گذار می نامند. قرار گرفتن آن بر روی سطح پروفیل بدنه به ویسکوزیته و فشار هوا، سرعت جریان هوا، شکل بدنه و موقعیت آن در جریان هوا و همچنین به زبری سطح بستگی دارد. هنگام ایجاد پروفیل های بال، طراحان تمایل دارند این نقطه را تا حد امکان از لبه جلویی پروفیل دور کنند و در نتیجه کشش اصطکاک را کاهش دهند. برای این منظور از پروفیل های لمینت مخصوص برای افزایش صافی سطح بال و تعدادی اقدامات دیگر استفاده می شود.

با افزایش سرعت جریان هوا یا افزایش زاویه بدن نسبت به جریان هوا به مقدار معینی، در نقطه ای، لایه مرزی از سطح جدا می شود، در حالی که فشار پشت این نقطه به شدت کاهش می یابد. .

در نتیجه این واقعیت که فشار در لبه انتهایی بدنه بیشتر از پشت نقطه جداسازی است، جریان معکوس هوا از ناحیه فشار بیشتر به ناحیه فشار کمتر به نقطه جداسازی وجود دارد که مستلزم آن است. جداسازی جریان هوا از سطح بدن (شکل 8).

یک لایه مرزی آرام راحت تر از یک لایه متلاطم از سطح بدن جدا می شود.

معادله تداوم برای یک جت جریان هوا

معادله تداوم جت جریان هوا (ثبات جریان هوا) معادله ای از آیرودینامیک است که از قوانین اساسی فیزیک - بقای جرم و اینرسی - ناشی می شود و رابطه بین چگالی، سرعت و سطح مقطع جت جریان هوا.

برنج. هشت

برنج. 9

هنگام در نظر گرفتن آن، این شرط پذیرفته می شود که هوای مورد مطالعه خاصیت تراکم پذیری نداشته باشد (شکل 9).

در یک جت با مقطع متغیر، حجم دومی از هوا برای مدت معینی از مقطع I عبور می کند، این حجم برابر است با حاصل ضرب سرعت جریان هوا و مقطع F.

دومین جرم جریان هوا m برابر است با حاصل ضرب جریان هوای دوم و چگالی جریان هوا p جت. طبق قانون بقای انرژی، جرم جریان هوای جریان m1 که از بخش I (F1) می گذرد برابر با جرم m2 این جریان از بخش II (F2) است، مشروط بر اینکه جریان هوا ثابت باشد. :

m1=m2=const، (1.7)

m1F1V1=m2F2V2=const. (1.8)

این عبارت را معادله تداوم جت جریان هوای جریان می نامند.

F1V1=F2V2=const. (1.9)

بنابراین، از فرمول می توان دریافت که یک حجم هوا از بخش های مختلف جریان در واحد زمان معین (ثانیه) اما با سرعت های متفاوت عبور می کند.

معادله (1.9) را به شکل زیر می نویسیم:

از فرمول می توان دریافت که سرعت جریان هوای جت با سطح مقطع جت نسبت معکوس دارد و بالعکس.

بنابراین، معادله تداوم جت جریان هوا رابطه بین مقطع جت و سرعت را به شرط ثابت بودن جریان هوای جت برقرار می کند.

معادله برنولی سر فشار و سرعت ساکن

آیرودینامیک هواپیماهای هوایی

هواپیما که در یک جریان هوای ثابت یا متحرک نسبت به آن قرار دارد، از طرف دومی تحت فشار قرار می‌گیرد، در حالت اول (زمانی که جریان هوا ساکن است) فشار ساکن و در حالت دوم (زمانی که جریان هوا متحرک است) است. ) فشار دینامیکی است، اغلب به آن فشار سرعت می گویند. فشار ساکن در یک جریان مشابه فشار یک مایع در حالت سکون (آب، گاز) است. به عنوان مثال: آب در یک لوله، می تواند در حالت استراحت یا در حال حرکت باشد، در هر دو حالت دیواره های لوله تحت فشار آب هستند. در مورد حرکت آب، فشار تا حدودی کمتر خواهد بود، زیرا فشار سرعت ظاهر شده است.

بر اساس قانون بقای انرژی، انرژی جریان هوا در بخش های مختلف جریان هوا، مجموع انرژی جنبشی جریان، انرژی پتانسیل نیروهای فشار، انرژی داخلی جریان و انرژی است. از وضعیت بدن این مقدار یک مقدار ثابت است:

Ekin+Ep+Evn+En=const (1.10)

انرژی جنبشی (Ekin) - توانایی یک جریان هوای متحرک برای انجام کار. او برابر است

که در آن m جرم هوا، kgf s2m است. V-سرعت جریان هوا، m/s. اگر به جای جرم m چگالی جرم هوا p را جایگزین کنیم، فرمول تعیین سرعت سر q (بر حسب کیلوگرم بر متر مربع) به دست می آید.

انرژی پتانسیل Ep - توانایی جریان هوا برای انجام کار تحت تأثیر نیروهای فشار ساکن. برابر است با (در kgf-m)

که در آن Р - فشار هوا، kgf/m2؛ F سطح مقطع رشته جریان هوا، m2 است. S مسیری است که 1 کیلوگرم هوا در یک بخش معین طی می کند، m. حاصلضرب SF حجم مخصوص نامیده می شود و با v نشان داده می شود و مقدار حجم مخصوص هوا را با فرمول (1.13) جایگزین می کنیم.

انرژی داخلی Evn توانایی یک گاز برای انجام کار در هنگام تغییر دمای آن است:

که در آن Cv ظرفیت گرمایی هوا در حجم ثابت، cal / kg-deg است. دمای T در مقیاس کلوین، K; A معادل حرارتی کار مکانیکی (cal-kg-m) است.

از معادله می توان دریافت که انرژی داخلی جریان هوا با دمای آن نسبت مستقیم دارد.

انرژی موقعیت En توانایی هوا برای انجام کار است زمانی که موقعیت مرکز ثقل یک توده هوای معین زمانی که به ارتفاع معینی بالا می رود تغییر می کند و برابر است با

که در آن h تغییر ارتفاع، m است.

با توجه به مقادیر ناچیز تفکیک مراکز ثقل توده های هوا در طول ارتفاع در قطره ای از جریان هوا، این انرژی در آیرودینامیک نادیده گرفته می شود.

با در نظر گرفتن انواع انرژی در رابطه با شرایط خاص، می توان قانون برنولی را فرموله کرد که رابطه ای بین فشار ساکن در یک قطره از جریان هوا و فشار سرعت برقرار می کند.

لوله ای (شکل 10) با قطر متغیر (1، 2، 3) را در نظر بگیرید که در آن جریان هوا حرکت می کند. برای اندازه گیری فشار در مقاطع مورد نظر از مانومتر استفاده می شود. با تجزیه و تحلیل قرائت‌های فشارسنج‌ها، می‌توان نتیجه گرفت که کمترین فشار دینامیکی توسط گیج فشار بخش 3-3 نشان داده می‌شود. به این معنی که وقتی لوله باریک می شود، سرعت جریان هوا افزایش می یابد و فشار کاهش می یابد.

برنج. 10

دلیل افت فشار این است که جریان هوا کاری ایجاد نمی کند (بدون اصطکاک) و بنابراین انرژی کل جریان هوا ثابت می ماند. اگر دما، چگالی و حجم جریان هوا در مقاطع مختلف را ثابت در نظر بگیریم (T1=T2=T3؛ p1=p2=p3، V1=V2=V3)، آنگاه می توان انرژی داخلی را نادیده گرفت.

یعنی در این حالت انتقال انرژی جنبشی جریان هوا به انرژی پتانسیل و بالعکس امکان پذیر است.

هنگامی که سرعت جریان هوا افزایش می یابد، هد سرعت و بر این اساس، انرژی جنبشی این جریان هوا افزایش می یابد.

ما مقادیر فرمول های (1.11)، (1.12)، (1.13)، (1.14)، (1.15) را با فرمول (1.10) جایگزین می کنیم، با توجه به اینکه انرژی داخلی و انرژی موقعیت را نادیده می گیریم، معادله تبدیل (1.10) )، ما بدست می آوریم

این معادله برای هر بخش از یک قطره هوا به صورت زیر نوشته می شود:

این نوع معادله ساده‌ترین معادله ریاضی برنولی است و نشان می‌دهد که مجموع فشارهای استاتیکی و دینامیکی برای هر بخش از جریان جریان هوای ثابت مقدار ثابتی است. تراکم پذیری در این مورد در نظر گرفته نمی شود. اصلاحات مناسب زمانی انجام می شود که تراکم پذیری در نظر گرفته شود.

برای وضوح قانون برنولی، می توانید آزمایشی انجام دهید. دو ورق کاغذ بردارید، آنها را به موازات یکدیگر در فاصله کوتاهی نگه دارید، به شکاف بین آنها ضربه بزنید.


برنج. یازده

برگ ها نزدیک تر می شوند. دلیل همگرایی آنها این است که در سمت بیرونی ورق ها فشار اتمسفری است و در شکاف بین آنها به دلیل وجود فشار هوای پرسرعت، فشار کاهش یافته و از اتمسفر کمتر شده است. تحت تأثیر اختلاف فشار، ورق های کاغذ به سمت داخل خم می شوند.

تونل های باد

یک مجموعه آزمایشی برای مطالعه پدیده ها و فرآیندهایی که همراه با جریان گاز در اطراف اجسام هستند، تونل باد نامیده می شود. اصل عملکرد تونل های باد بر اساس اصل نسبیت گالیله است: به جای حرکت یک جسم در یک محیط ساکن، جریان گاز در اطراف یک جسم ساکن مطالعه می شود.در تونل های باد، نیروهای آیرودینامیکی وارد بر هواپیما و ممان ها به طور تجربی تعیین می شوند، توزیع فشار و دما بر روی سطح آن مورد مطالعه قرار می گیرد، الگوی جریان در اطراف بدن مشاهده می شود، aeroelasticity مطالعه می شود و غیره.

تونل های باد بسته به محدوده اعداد ماخ M به زیر صوت (M=0.15-0.7)، فراصوت (M=0.7-13)، مافوق صوت (M=1.3-5) و مافوق صوت (M=5-25) تقسیم می شوند. به اصل کار - به اتاق های کمپرسور (عملیات مداوم) که در آن جریان هوا توسط کمپرسور مخصوص ایجاد می شود و بالن هایی با فشار افزایش یافته مطابق با طرح مدار - به اتاق های بسته و باز.

لوله های کمپرسور دارای راندمان بالایی هستند، استفاده از آنها آسان است، اما نیاز به ایجاد کمپرسورهای منحصر به فرد با هزینه های بزرگگاز و توان بالا تونل‌های باد بالونی نسبت به تونل‌های باد کمپرسور مقرون‌به‌صرفه‌تر هستند، زیرا بخشی از انرژی در هنگام گازگیری از بین می‌رود. علاوه بر این، مدت زمان بهره برداری از تونل های باد بالونی با تامین گاز در سیلندرها محدود می شود و برای تونل های باد مختلف از ده ها ثانیه تا چند دقیقه متغیر است.

توزیع گسترده تونل های باد بادکنکی به این دلیل است که از نظر طراحی ساده تر هستند و قدرت کمپرسور مورد نیاز برای پر کردن بالون ها نسبتاً کم است. در تونل های باد با حلقه بسته، بخش قابل توجهی از انرژی جنبشی باقی مانده در جریان گاز پس از عبور آن از ناحیه کار استفاده می شود که باعث افزایش راندمان تونل باد می شود. اما در این حالت لازم است که ابعاد کلی نصب افزایش یابد.

در تونل های باد مادون صوت، ویژگی های آیرودینامیکی هلیکوپترهای مافوق صوت و همچنین ویژگی های هواپیماهای مافوق صوت در حالت برخاست و فرود بررسی می شود. علاوه بر این، از آنها برای مطالعه جریان اطراف اتومبیل ها و سایر زمین ها استفاده می شود وسیله نقلیه، ساختمان ها، بناهای تاریخی، پل ها و سایر اشیاء شکل نموداری از یک تونل باد مادون صوت با یک حلقه بسته را نشان می دهد.

برنج. 12

1 - لانه زنبوری 2 - توری 3 - پیش محفظه 4 - گیج کننده 5 - جهت جریان 6 - بخش کاریدارای مدل 7 - دیفیوزر 8 - خم با پره های چرخشی 9 - کمپرسور 10 - کولر هوا

برنج. سیزده

1 - لانه زنبوری 2 - صفحه نمایش 3 - پیش محفظه 4 گیج کننده 5 قطعه کار سوراخ دار با مدل 6 اجکتور 7 دیفیوزر 8 زانویی با پره های راهنما 9 خروجی هوا 10 - تامین هوا از سیلندر


برنج. 14

1 - سیلندر هوای فشرده 2 - خط لوله 3 - ساسات کنترلی 4 - شبکه های تراز 5 - لانه زنبوری 6 - شبکه های آشفته 7 - پیش محفظه 8 - گیج کننده 9 - نازل مافوق صوت 10 - قسمت کار با مدل 11 - دیفیوزر مافوق صوت 12 - دیفیوزر مافوق صوت 12 - دیفیوزر مادون صوت به جو


برنج. 15

1 - سیلندر با فشار قوی 2 - خط لوله 3 - ساسات کنترلی 4 - بخاری 5 - پیش محفظه با لانه زنبوری و توری 6 - نازل متقارن محوری مافوق صوت 7 - قسمت کار با مدل 8 - دیفیوزر متقارن محوری مافوق صوت 9 - کولر هوا 10 - جهت جریان هوا 11 - عرضه به اجکتور 12 - اجکتور 13 - کرکره 14 - مخزن خلاء 15 - دیفیوزر مادون صوت

طی ده سال گذشته، در خارج از کشور و در کشور ما، تعداد بیماری های چرکی-التهابی به دلیل عفونت هایی که نام "بیمارستانی" (HAI) را به خود گرفته اند - طبق تعریف سازمان بهداشت جهانی (WHO) افزایش یافته است. با توجه به تجزیه و تحلیل بیماری های ناشی از عفونت های بیمارستانی، می توان گفت که مدت زمان و فراوانی آنها به طور مستقیم به وضعیت محیط هوا در محوطه بیمارستان بستگی دارد. به منظور اطمینان از پارامترهای ریز اقلیم مورد نیاز در اتاق های عمل (و اتاق های تمیز تولیدی)، از پخش کننده های هوای یک طرفه استفاده می شود. همانطور که نتایج پایش محیطی و تجزیه و تحلیل حرکت جریان هوا نشان داده است، عملکرد چنین توزیع کننده هایی می تواند پارامترهای ریز اقلیم مورد نیاز را فراهم کند، اما بر ترکیب باکتریولوژیکی هوا تأثیر منفی می گذارد. برای دستیابی به درجه حفاظت لازم از منطقه بحرانی، لازم است جریان هوایی که از دستگاه خارج می شود، شکل مرزها را از دست ندهد و یک خط حرکت مستقیم را حفظ کند، به عبارت دیگر، جریان هوا نباید باریک یا تنگ شود. بر روی منطقه انتخاب شده برای محافظت، که در آن میز جراحی قرار دارد، گسترش دهید.

در ساختار یک بیمارستان، اتاق های عمل به دلیل اهمیت فرآیند جراحی و فراهم بودن شرایط ریز اقلیمی لازم برای انجام و تکمیل موفقیت آمیز این فرآیند، بیشترین مسئولیت را می طلبد. منبع اصلی انتشار ذرات مختلف باکتری به طور مستقیم کادر پزشکی است که در حین حرکت در اتاق، ذرات تولید کرده و میکروارگانیسم ها را آزاد می کند. شدت ظهور ذرات جدید در فضای هوای اتاق به دما، میزان تحرک افراد، سرعت حرکت هوا بستگی دارد. HBI معمولاً با جریان هوا در اتاق عمل حرکت می کند و احتمال نفوذ آن به حفره آسیب پذیر زخم بیمار عمل شده هرگز کاهش نمی یابد. همانطور که مشاهدات نشان داده است، سازماندهی نادرست سیستم های تهویه معمولاً منجر به تجمع سریع عفونت در اتاق می شود که سطح آن ممکن است از حد مجاز فراتر رود.

چندین دهه است که کارشناسان خارجی سعی در ایجاد راه حل های سیستمی برای اطمینان از شرایط لازم برای محیط هوای اتاق های عمل دارند. جریان هوایی که وارد اتاق می شود نه تنها باید پارامترهای میکروکلیم را حفظ کند، بلکه عوامل مضر (گرما، بو، رطوبت، مواد مضر) و همچنین حفظ حفاظت از مناطق انتخاب شده از احتمال ورود عفونت به آنها، که به معنای اطمینان از تمیزی هوای مورد نیاز در اتاق های عمل است. منطقه ای که در آن عملیات تهاجمی (نفوذ به بدن انسان) انجام می شود، منطقه «بحرانی» یا عملیاتی نامیده می شود. استاندارد چنین منطقه ای را به عنوان "منطقه حفاظتی بهداشتی عملیاتی" تعریف می کند، این مفهوم به معنای فضایی است که میز عمل، تجهیزات، میز ابزار و پرسنل پزشکی در آن قرار دارند. چیزی به نام "هسته فناوری" وجود دارد. به منطقه ای اطلاق می شود که در آن فرآیندهای تولیددر شرایط استریل، این ناحیه می تواند به طور معناداری با اتاق عمل مرتبط باشد.

به منظور جلوگیری از نفوذ آلودگی باکتریایی به بحرانی ترین مناطق، روش های غربالگری مبتنی بر استفاده از جابجایی هوا به طور گسترده استفاده می شود. برای این منظور دیفیوزرهای هوا ساخته شده است جریان آرامهوا، داشتن طراحی متفاوت. بعدها، «لامینار» به جریان «یک جهته» معروف شد. امروزه می توانید گزینه های مختلفی برای نام دستگاه های توزیع هوا برای اتاق های تمیز پیدا کنید، به عنوان مثال، "سقف چند لایه"، "لامینار"، " سیستم عاملهوای پاک، "سقف عملیاتی" و غیره، اما این جوهر آنها را تغییر نمی دهد. توزیع کننده هوا در ساختار سقف بالای منطقه محافظت شده اتاق تعبیه شده است. این می تواند در اندازه های مختلف باشد، بستگی به جریان هوا دارد. مساحت بهینه چنین سقفی نباید کمتر از 9 متر مربع باشد تا بتواند منطقه را با جداول، پرسنل و تجهیزات کاملاً پوشش دهد. جریان هوای جابجا شده در بخش‌های کوچک به آرامی از بالا به پایین وارد می‌شود، بنابراین میدان آسپتیک منطقه عملیاتی، منطقه‌ای که مواد استریل از محیط منتقل می‌شود، جدا می‌شود. هوا به طور همزمان از مناطق پایین و بالایی اتاق محافظت شده خارج می شود. فیلترهای HEPA (کلاس H مطابق با ) در سقف تعبیه شده اند که اجازه می دهد هوا در آنها جریان یابد. فیلترها فقط ذرات زنده را بدون ضدعفونی به دام می اندازند.

V در این اواخردر سطح جهانی، توجه به مسائل ضدعفونی هوا در بیمارستان ها و سایر مؤسساتی که در آنها منابع آلودگی باکتریایی وجود دارد، افزایش یافته است. اسناد الزامات لازم را برای ضد عفونی کردن هوای اتاق های عمل با راندمان غیرفعال سازی ذرات 95٪ یا بیشتر تعیین می کند. تجهیزات سیستم های آب و هوا و کانال های هوا نیز در معرض ضدعفونی هستند. باکتری ها و ذرات ساطع شده توسط پرسنل جراحی به طور مداوم وارد هوای اتاق شده و در آن تجمع می یابند. برای جلوگیری از رسیدن غلظت مواد مضر در اتاق به حداکثر حد مجاز، نظارت مداوم بر محیط هوا ضروری است. این کنترل پس از نصب سیستم تهویه مطبوع، تعمیر و یا بدون نقص انجام می شود نگهدارییعنی زمانی که اتاق تمیز در حال استفاده است.

در حال حاضر برای طراحان مرسوم شده است که از توزیع کننده های هوای جریان یک طرفه بسیار ظریف با فیلترهای سقفی داخلی در اتاق های عمل استفاده کنند.

جریان های هوا با حجم زیاد به آرامی به سمت پایین محل حرکت می کنند، بنابراین منطقه محافظت شده را از هوای اطراف جدا می کنند. با این حال، بسیاری از متخصصان نگران نیستند که این راه حل ها به تنهایی برای حفظ سطح مورد نیاز ضد عفونی هوا در طول عملیات جراحی کافی نیستند.

تعداد زیادی گزینه طراحی برای دستگاه های توزیع هوا پیشنهاد شده است که هر یک از آنها در یک منطقه خاص کاربرد خود را دریافت کرده اند. اتاق های عمل ویژه در بین خود در کلاس خود بسته به هدف با توجه به درجه تمیزی به زیر کلاس هایی تقسیم می شوند. مثلا اتاق های عمل جراحی قلب، عمومی، ارتوپدی و .... هر کلاس شرایط تمیزی خاص خود را دارد.

برای اولین بار، پخش کننده های هوا برای اتاق های تمیز در اواسط دهه 1950 مورد استفاده قرار گرفت. از آن زمان، توزیع هوا در اماکن صنعتی در مواردی که لازم است از کاهش غلظت میکروارگانیسم ها یا ذرات اطمینان حاصل شود، سنتی شده است، همه اینها از طریق یک سقف سوراخ شده انجام می شود. جریان هوا در یک جهت در کل حجم اتاق حرکت می کند، در حالی که سرعت یکنواخت باقی می ماند - تقریباً 0.3 - 0.5 متر در ثانیه. هوا از طریق گروهی از فیلترهای هوای با راندمان بالا که در سقف اتاق تمیز قرار داده شده اند، تامین می شود. جریان هوا بر اساس اصل یک پیستون هوا تامین می شود که به سرعت در کل اتاق به سمت پایین حرکت می کند و مواد مضر و آلودگی را از بین می برد. هوا از طریق کف خارج می شود. این حرکت هوا می تواند آلاینده های موجود در هوا را از فرآیندها و افراد حذف کند. سازماندهی چنین تهویه ای با هدف اطمینان از تمیزی لازم هوا در اتاق عمل است. عیب آن این است که به جریان هوای زیادی نیاز دارد که مقرون به صرفه نیست. برای اتاق های تمیز کلاس ISO 6 (طبق طبقه بندی ISO) یا کلاس 1000، تبادل هوا 70-160 بار در ساعت مجاز است. بعداً دستگاه های ماژولار کارآمدتری جایگزین آنها شدند که دارای ابعاد کوچکتر و هزینه کم بودند که به شما امکان می دهد یک دستگاه تأمین هوا را انتخاب کنید ، از اندازه منطقه حفاظتی و نرخ تبادل هوای مورد نیاز در اتاق بسته به هدفش.

عملکرد پخش کننده های هوای آرام

دستگاه های لامینار برای استفاده در اتاق های تمیز برای توزیع هوا با حجم زیاد طراحی شده اند. برای اجرا، سقف های طراحی شده خاص، تنظیم فشار اتاق و هود کف مورد نیاز است. هنگامی که این شرایط برآورده شود، توزیع کننده های جریان آرام لزوماً جریان یک طرفه مورد نیاز را با خطوط جریان موازی تولید می کنند. به دلیل نرخ تبادل هوای بالا، شرایط نزدیک به همدما در جریان هوای تامینی حفظ می شود. سقف ها که برای توزیع هوا در مبادلات هوای بزرگ طراحی شده اند، به دلیل مساحت سطح بزرگشان، سرعت جریان شروع کم را ارائه می دهند. کنترل تغییرات فشار هوا در اتاق و نتیجه عملکرد دستگاه های اگزوز حداقل ابعاد مناطق چرخش هوا را تضمین می کند، در اینجا اصل "یک گذر و یک خروج" کار می کند. ذرات معلق روی زمین می ریزند و حذف می شوند، بنابراین بازیافت آنها تقریبا غیرممکن است.

با این حال، در شرایط اتاق عمل، چنین بخاری های هوا تا حدودی متفاوت عمل می کنند. به منظور تجاوز نکردن از سطوح مجاز خلوص باکتریولوژیکی هوا در اتاق های عمل، طبق محاسبات، مقادیر تبادل هوا حدود 25 برابر در ساعت و گاهی اوقات حتی کمتر است. به عبارت دیگر، این مقادیر با مقادیر محاسبه شده برای اماکن صنعتی قابل مقایسه نیستند. به منظور حفظ جریان هوای پایدار بین اتاق عمل و اتاق های مجاور، اتاق عمل تحت فشار قرار می گیرد. هوا از طریق دستگاه های اگزوز که به طور متقارن در دیواره های منطقه پایین نصب شده اند خارج می شود. برای توزیع حجم کمتری از هوا، از دستگاه های لامینار با مساحت کوچکتر استفاده می شود، آنها مستقیماً بالای منطقه بحرانی اتاق به صورت جزیره ای در وسط اتاق نصب می شوند و کل سقف را اشغال نمی کنند.

مشاهدات نشان داده است که چنین پخش کننده های هوای آرام همیشه قادر به ارائه جریان یک طرفه نیستند. از آنجایی که تفاوت بین دما در جت هوای تغذیه و دمای هوای محیط 5-7 درجه سانتیگراد اجتناب ناپذیر است، هوای سردتر خروجی از واحد تغذیه بسیار سریعتر از جریان همدما یک جهته پایین می آید. این یک اتفاق رایج برای دیفیوزرهای سقفی نصب شده در آن است مکان های عمومی. این عقیده که لامینارها در هر صورت جریان هوای پایدار یک طرفه را بدون توجه به مکان و نحوه استفاده از آنها فراهم می کنند، اشتباه است. پس از همه، در شرایط واقعیسرعت جریان آرام عمودی با دمای پایین با پایین آمدن به سمت کف افزایش می یابد.

با افزایش حجم هوای تامین و کاهش دمای آن نسبت به هوای اتاق، شتاب جریان آن افزایش می یابد. همانطور که در جدول نشان داده شده است، به لطف استفاده از یک سیستم آرام با مساحت 3 متر مربع و اختلاف دمای 9 درجه سانتیگراد، سرعت هوا در فاصله 1.8 متر از خروجی سه برابر افزایش می یابد. در خروجی دستگاه لامینار، سرعت هوا 0.15 متر بر ثانیه و در ناحیه میز عمل - 0.46 متر بر ثانیه است که از حد مجاز فراتر می رود. بسیاری از مطالعات مدتهاست ثابت کرده اند که با افزایش سرعت جریان عرضه، "یک جهته" بودن آن حفظ نمی شود.

مصرف هوا، m 3 / (h m 2) فشار، Pa سرعت هوا در فاصله 2 متری از پانل، m/s
3 درجه سانتی گراد T 6 درجه سانتی گراد T 8 درجه سانتی گراد T 11 درجه سانتی گراد T NC
تک پنل 183 2 0,10 0,13 0,15 0,18 <20
366 8 0,18 0,20 0,23 0,28 <20
549 18 0,25 0,31 0,36 0,41 21
732 32 0,33 0,41 0,48 0,53 25
1.5 - 3.0 متر مربع 183 2 0,10 0,15 0,15 0,18 <20
366 8 0,18 0,23 0,25 0,31 22
549 18 0,25 0,33 0,41 0,46 26
732 32 0,36 0,46 0,53 – 30
بیش از 3 متر مربع 183 2 0,13 0,15 0,18 0,20 21
366 8 0,20 0,25 0,31 0,33 25
549 18 0,31 0,38 0,46 0,51 29
732 32 0,41 0,51 – – 33

تحلیل‌های لوئیس (لوئیس، 1993) و سالواتی (1982) از کنترل هوا در اتاق‌های عمل نشان داد که در برخی موارد استفاده از یونیت‌های آرام با سرعت هوای بالا باعث افزایش سطح آلودگی هوا در ناحیه جراحی می‌شود. برش، که می تواند منجر به عفونت او شود.

وابستگی تغییر نرخ جریان هوا به دمای هوای تامین و مساحت پانل آرام در جدول نشان داده شده است. هنگامی که هوا از نقطه شروع حرکت می کند، خطوط جریان به موازات یکدیگر حرکت می کنند، سپس مرزهای جریان تغییر می کند، باریک شدن به سمت کف ایجاد می شود، و بنابراین، دیگر نمی تواند از منطقه ای که با ابعاد تعیین شده است محافظت کند. نصب لامینار با داشتن سرعت 0.46 متر بر ثانیه، جریان هوا هوای غیرفعال اتاق را جذب می کند. و از آنجایی که باکتری ها به طور مداوم وارد اتاق می شوند، ذرات آلوده وارد جریان هوا می شوند و از واحد تغذیه خارج می شوند. این امر با گردش مجدد هوا که به دلیل فشار بیش از حد هوا در اتاق اتفاق می افتد تسهیل می شود.

برای حفظ پاکیزگی اتاق های عمل، طبق هنجارها، باید با افزایش 10 درصدی ورودی بیشتر از عصاره، از عدم تعادل هوا اطمینان حاصل کرد. هوای اضافی وارد اتاق های مجاور و درمان نشده می شود. در اتاق‌های عمل مدرن اغلب از درب‌های کشویی هرمتیک استفاده می‌شود، سپس هوای اضافی نمی‌تواند خارج شود و در اطراف اتاق گردش می‌کند، پس از آن با استفاده از فن‌های تعبیه‌شده به داخل واحد تغذیه بازگردانده می‌شود، سپس در فیلترها تمیز می‌شود و مجدداً عرضه می‌شود. اتاق. جریان هوای گردشی همه آلاینده‌ها را از هوای اتاق جمع‌آوری می‌کند (اگر نزدیک جریان هوای تامینی حرکت کند، می‌تواند آن را آلوده کند). از آنجایی که مرزهای جریان نقض می شود، مخلوط شدن هوا از فضای اتاق به آن و در نتیجه نفوذ ذرات مضر به منطقه استریل محافظت شده اجتناب ناپذیر است.

افزایش تحرک هوا مستلزم لایه برداری شدید ذرات پوست مرده از نواحی باز پوست پرسنل پزشکی است که پس از آن وارد برش جراحی می شوند. با این حال، از سوی دیگر، ایجاد بیماری های عفونی در طول دوره توانبخشی پس از عمل جراحی، نتیجه وضعیت هیپوترمی بیمار است که با قرار گرفتن در معرض جریان های هوای سرد متحرک تشدید می شود. بنابراین، یک توزیع‌کننده هوای جریان آرام سنتی که به خوبی کار می‌کند در اتاق تمیز می‌تواند نه تنها مزایا، بلکه مضراتی را در طول عملیات انجام شده در یک اتاق عمل معمولی به همراه داشته باشد.

این ویژگی برای دستگاه های لامینار با مساحت متوسط ​​حدود 3 متر مربع - بهینه برای محافظت از منطقه عملیاتی است. طبق الزامات آمریکایی، سرعت جریان هوا در خروجی دستگاه آرام نباید بیشتر از 0.15 متر در ثانیه باشد، یعنی از منطقه 0.09 متر مربع، 14 لیتر در ثانیه هوا. باید بیاد تو اتاق در این حالت، 466 لیتر در ثانیه (1677.6 متر مکعب در ساعت) یا حدود 17 بار در ساعت جریان می یابد. از آنجایی که با توجه به ارزش هنجاری تبادل هوا در اتاق های عمل، باید 20 بار در ساعت، مطابق - 25 بار در ساعت باشد، پس 17 بار در ساعت کاملاً با استانداردهای لازم مطابقت دارد. به نظر می رسد که مقدار 20 بار در ساعت برای اتاقی با حجم 64 متر مکعب مناسب است.

طبق استانداردهای فعلی، مساحت پروفیل جراحی عمومی (اتاق عمل استاندارد) باید حداقل 36 متر مربع باشد. با این حال، الزامات بالاتری به اتاق های عمل در نظر گرفته شده برای عملیات پیچیده تر (ارتوپدی، قلب و غیره) تحمیل می شود، اغلب حجم چنین اتاق های عمل حدود 135 - 150 متر مکعب است. برای چنین مواردی یک سیستم توزیع هوا با مساحت و ظرفیت هوای زیاد مورد نیاز خواهد بود.

اگر جریان هوا برای اتاق‌های عمل بزرگ‌تر فراهم شود، این امر منجر به مشکل حفظ جریان آرام از سطح خروجی به میز عمل می‌شود. مطالعات جریان هوا در چندین اتاق عمل انجام شد. در هر یک از آنها پانل های چند لایه نصب شد که با توجه به مساحت اشغال شده می توان آنها را به دو گروه 1.5 - 3 متر مربع و بیش از 3 متر مربع تقسیم کرد و واحدهای تهویه مطبوع آزمایشی ساخته شد که به شما امکان تغییر مقدار را می دهد. از دمای هوای عرضه شده در طول مطالعه، اندازه‌گیری‌هایی از سرعت جریان هوای ورودی در نرخ‌های جریان مختلف و تغییرات دما انجام شد. این اندازه گیری ها در جدول قابل مشاهده است.

معیارهای تمیزی اتاق های عمل

برای سازماندهی مناسب گردش و توزیع هوا در اتاق، لازم است اندازه منطقی پانل های تامین را انتخاب کنید، از سرعت جریان عادی و دمای هوای تامین اطمینان حاصل کنید. با این حال، این عوامل ضد عفونی مطلق هوا را تضمین نمی کنند. بیش از 30 سال است که دانشمندان موضوع ضدعفونی کردن اتاق‌های عمل را حل کرده و اقدامات ضد اپیدمی مختلفی ارائه می‌کنند. امروزه الزامات اسناد نظارتی مدرن برای بهره برداری و طراحی محوطه بیمارستان با هدف ضدعفونی هوا مواجه شده است، جایی که سیستم های HVAC راه اصلی برای جلوگیری از تجمع و گسترش عفونت ها هستند.

به عنوان مثال، طبق استاندارد، هدف اصلی الزامات آن ضد آلودگی است و می‌گوید: «یک سیستم HVAC با طراحی مناسب، انتشار ویروس‌ها، هاگ‌های قارچی، باکتری‌ها و سایر آلاینده‌های بیولوژیکی را در هوا به حداقل می‌رساند» که نقش عمده‌ای در کنترل دارد. عفونت ها و سایر عوامل مضر سیستم HVAC را بازی می کند. B الزامات سیستم های تهویه مطبوع اتاق را تعریف می کند که بیان می کند که طراحی سیستم تامین هوا باید نفوذ باکتری ها همراه با هوا را به مناطق تمیز به حداقل برساند و بالاترین سطح ممکن تمیزی را در بقیه اتاق عمل حفظ کند.

با این حال، اسناد نظارتی شامل الزامات مستقیمی نیست که نشان دهنده تعیین و کنترل اثربخشی ضد عفونی محل با روش های مختلف تهویه باشد. بنابراین هنگام طراحی باید به جستجوهایی بپردازید که به زمان زیادی نیاز دارند و به شما اجازه انجام کار اصلی را نمی دهند.

حجم زیادی از ادبیات نظارتی در مورد طراحی سیستم های تهویه مطبوع برای اتاق های عمل منتشر شده است، الزامات ضد عفونی هوا را شرح می دهد، که به دلایل مختلف برای طراحان بسیار دشوار است. برای انجام این کار، فقط دانستن تجهیزات ضدعفونی مدرن و قوانین کار با آن کافی نیست، همچنین لازم است کنترل اپیدمیولوژیک به موقع هوای داخل خانه را حفظ کنید، که ایده ای از کیفیت سیستم های HVAC ایجاد می کند. این، متأسفانه، همیشه رعایت نمی شود. اگر ارزیابی تمیزی اماکن صنعتی بر اساس وجود ذرات (مواد معلق) در آن باشد، شاخص تمیزی در اتاق‌های تمیز بیمارستان با ذرات زنده باکتریایی یا کلنی‌ساز نشان داده می‌شود که سطوح مجاز آنها در آن آورده شده است. برای اینکه از این سطوح تجاوز نکنید، نظارت منظم هوای داخل ساختمان برای شاخص های میکروبیولوژیکی ضروری است، برای این کار شمارش میکروارگانیسم ها ضروری است. روش جمع آوری و محاسبه برای ارزیابی سطح پاکی محیط هوا در هیچ سند نظارتی ارائه نشده است. بسیار مهم است که شمارش میکروارگانیسم ها در اتاق کار در طول عملیات انجام شود. اما این نیاز به یک پروژه تمام شده و نصب یک سیستم توزیع هوا دارد. تعیین درجه ضد عفونی یا کارایی سیستم قبل از شروع کار در اتاق عمل غیرممکن است، این فقط در طی حداقل چند عمل انجام می شود. در اینجا تعدادی از مشکلات برای مهندسان ایجاد می شود، زیرا تحقیقات لازم با رعایت انضباط ضد اپیدمی محوطه بیمارستان در تضاد است.

روش پرده هوا

سازماندهی مناسب کار مشترک ورود و حذف هوا، رژیم هوای مورد نیاز اتاق عمل را فراهم می کند. برای بهبود ماهیت حرکت جریان هوا در اتاق عمل، لازم است از موقعیت نسبی منطقی اگزوز و دستگاه های تامین اطمینان حاصل شود.

برنج. 1. تجزیه و تحلیل عملکرد پرده هوا

استفاده از مساحت کل سقف برای پخش هوا و استفاده از کل کف برای استخراج امکان پذیر نیست. دریچه های کف غیربهداشتی هستند زیرا به سرعت کثیف می شوند و به سختی تمیز می شوند. سیستم های پیچیده، حجیم و گران قیمت زیاد در اتاق های عمل کوچک استفاده نمی شوند. بنابراین، منطقی ترین قرار دادن "جزیره" پانل های آرام در بالای منطقه حفاظت شده و نصب دهانه های اگزوز در قسمت پایین اتاق است. این امکان سازماندهی جریان هوا را با قیاس با اماکن صنعتی تمیز فراهم می کند. این روش ارزان تر و فشرده تر است. پرده های هوا که به عنوان یک مانع محافظ عمل می کنند با موفقیت استفاده می شوند. پرده هوا به جریان هوای تغذیه متصل است و یک "پوسته" باریک از هوا با سرعت بالاتر را تشکیل می دهد که به طور خاص در اطراف محیط سقف ایجاد می شود. چنین پرده ای دائماً برای اگزوز کار می کند و اجازه نمی دهد هوای آلوده محیط وارد جریان آرام شود.

برای درک بهتر نحوه عملکرد پرده هوا، اتاق عمل را تصور کنید که در چهار طرف اتاق یک فن اگزوز نصب شده است. هجوم هوا که از "جزیره آرام" واقع در مرکز سقف می آید فقط می تواند پایین بیاید، در حالی که با نزدیک شدن به کف به سمت دیوارها گسترش می یابد. این محلول باعث کاهش نواحی گردش مجدد و اندازه مناطق رکودی می شود که در آن میکروارگانیسم های مضر جمع آوری می شوند، از مخلوط شدن هوای اتاق با جریان آرام جلوگیری می کند، شتاب آن را کاهش می دهد، سرعت را تثبیت می کند و همپوشانی جریان پایین کل منطقه استریل را به دست می آورد. این به جداسازی منطقه حفاظت شده از هوای اطراف کمک می کند و امکان حذف آلاینده های بیولوژیکی از آن را فراهم می کند.

برنج. شکل 2 طرحی استاندارد از یک پرده هوا را نشان می دهد که دارای شکاف هایی در اطراف محیط اتاق است. اگر یک اگزوز را در امتداد محیط جریان آرام سازماندهی کنید، کشیده می شود، جریان هوا منبسط می شود و کل منطقه زیر پرده را پر می کند و در نتیجه از اثر "تنیک شدن" جلوگیری می شود و سرعت جریان آرام مورد نیاز خواهد بود. تثبیت خواهد شد.

برنج. 2. نمودار پرده هوا

روی انجیر شکل 3 سرعت واقعی هوا را برای یک پرده هوا که به درستی طراحی شده را نشان می دهد. آنها به وضوح تعامل یک پرده هوا با یک جریان آرام را نشان می دهند که به طور یکنواخت حرکت می کند. پرده هوا از نصب یک سیستم اگزوز حجیم در کل محیط اتاق جلوگیری می کند. در عوض، همانطور که در اتاق های عمل مرسوم است، یک هود سنتی در دیوارها نصب می شود. پرده هوا به عنوان محافظی برای ناحیه اطراف کارکنان جراحی و میز عمل می کند و از بازگشت ذرات آلوده به جریان هوای اولیه جلوگیری می کند.

برنج. 3. مشخصات سرعت واقعی در بخش پرده هوا

با استفاده از پرده هوا چه سطحی از ضد عفونی را می توان به دست آورد؟ اگر طراحی ضعیفی داشته باشد، تأثیری بیشتر از یک سیستم آرام نخواهد داشت. می توانید با سرعت زیاد هوا اشتباه کنید ، سپس چنین پرده ای می تواند جریان هوا را سریعتر از حد لازم "کشش" کند و زمان رسیدن به میز عمل را نخواهد داشت. رفتار جریان کنترل نشده می تواند خطر ورود ذرات آلوده به منطقه حفاظت شده از سطح کف را ایجاد کند. همچنین پرده ای با سرعت مکش ناکافی قادر به مسدود کردن کامل جریان هوا نخواهد بود و ممکن است به داخل آن کشیده شود. در این حالت حالت هوای اتاق عمل مانند زمانی است که فقط از دستگاه لامینار استفاده می شود. در طول طراحی، باید محدوده سرعت را به درستی شناسایی کرده و سیستم مناسب را انتخاب کنید. محاسبه ویژگی های ضد عفونی به این بستگی دارد.

پرده های هوا دارای چندین مزیت متمایز هستند، اما نباید از آنها در همه جا استفاده کرد، زیرا همیشه لازم نیست که جریان استریل در طول عملیات ایجاد شود. تصمیم گیری در مورد میزان لازم برای اطمینان از سطح ضدعفونی هوا به طور مشترک با جراحان درگیر در این عملیات گرفته می شود.

نتیجه

جریان آرام عمودی بسته به شرایط استفاده از آن همیشه قابل پیش بینی نیست. پانل های لامینار که در محیط های صنعتی تمیز کار می کنند، اغلب سطح لازم ضدعفونی را در اتاق های عمل فراهم نمی کنند. نصب سیستم های پرده هوا به کنترل ماهیت حرکت جریان های هوای آرام عمودی کمک می کند. پرده های هوا به کنترل باکتریولوژیک هوا در اتاق های عمل کمک می کند، به ویژه در طول مداخلات جراحی طولانی مدت و حضور مداوم بیماران با سیستم ایمنی ضعیف، که عفونت های موجود در هوا برای آنها خطر بزرگی است.

مقاله توسط A.P. Borisoglebskaya با استفاده از مطالب مجله ASHRAE تهیه شده است.

ادبیات

  1. SNiP 2.08.02-89*. ساختمان ها و سازه های عمومی.
  2. SanPiN 2.1.3.1375–03. الزامات بهداشتی برای مکان، آرایش، تجهیزات و بهره برداری از بیمارستان ها، زایشگاه ها و سایر بیمارستان های پزشکی.
  3. دستورالعمل سازماندهی تبادل هوا در بخش‌ها و بلوک‌های عملیاتی بیمارستان‌ها.
  4. دستورالعمل مسائل بهداشتی طراحی و بهره برداری از بیمارستان ها و بخش های عفونی.
  5. کتابچه راهنمای SNiP 2.08.02-89* در مورد طراحی امکانات مراقبت های بهداشتی. GiproNIIzdrav از وزارت بهداشت اتحاد جماهیر شوروی. م.، 1990.
  6. GOST ISO 14644-1-2002. اتاق های تمیز و محیط های کنترل شده مرتبط. بخش 1. طبقه بندی خلوص هوا.
  7. GOST R ISO 14644-4-2002. اتاق های تمیز و محیط های کنترل شده مرتبط. بخش 4. طراحی، ساخت و راه اندازی.
  8. GOST R ISO 14644-5-2005. اتاق های تمیز و محیط های کنترل شده مرتبط. بخش 5. عملیات.
  9. GOST 30494-96. ساختمان های مسکونی و عمومی. پارامترهای ریزاقلیم در محل.
  10. GOST R 51251-99. فیلترهای تصفیه هوا طبقه بندی. علامت گذاری.
  11. GOST R 52539-2006. خلوص هوا در موسسات پزشکی الزامات کلی.
  12. GOST R IEC 61859-2001. اتاق های پرتودرمانی الزامات ایمنی عمومی
  13. GOST 12.1.005-88. سیستم استانداردها
  14. GOST R 52249-2004. قوانین تولید و کنترل کیفیت داروها.
  15. GOST 12.1.005-88. سیستم استانداردهای ایمنی کار. الزامات عمومی بهداشتی و بهداشتی برای هوای محل کار.
  16. نامه آموزنده - روشی. الزامات بهداشتی و بهداشتی برای موسسات پزشکی و پیشگیرانه دندانپزشکی.
  17. MGSN 4.12-97. موسسات پزشکی
  18. MGSN 2.01-99. استانداردهای حفاظت حرارتی و تامین گرما و آب.
  19. دستورالعمل های روشی MU 4.2.1089-02. روش های کنترل عوامل بیولوژیکی و میکروبیولوژیکی. وزارت بهداشت روسیه. 2002.
  20. دستورالعمل های روشی MU 2.6.1.1892-04. الزامات بهداشتی برای اطمینان از ایمنی پرتو در هنگام تشخیص رادیونوکلئید با استفاده از رادیوداروها. طبقه بندی اماکن مراکز درمانی.

تمام اتاق‌های عمل مدرن از سیستم‌های لامینار (LS) برای جلوگیری از عفونت بیمار از طریق زخم باز استفاده می‌کنند. چراغ های عملیاتی نصب شده بر روی سقف تأثیر زیادی بر جریان آرام (FL) دارند. در زیر نتایج مطالعه تأثیر ابعاد و اشکال هندسی لامپ های عامل بر LA آورده شده است.

معرفی

سیستم لامینار - سیستمی که هوای تمیز و LP ایجاد می کند که از ورود عفونت به زخم بیمار جلوگیری می کند. LS در زیر سقف در سطح "سقف کاذب" قرار دارد، LS در بالای میز عمل و جراحان قرار دارد. گنبد لامپ های اتاق عمل بین میز عمل و LS قرار گرفته و در نتیجه LA تغییر می کند.

برای محاسبه میزان تأثیر هندسه لامپ عامل بر روی LA، از 2 شاخص استفاده می شود - LAF (LaminarAirFlow)، شاخص Leenemann و شاخص Oostlander.

شکل 1. اتاق آزمایش

شاخص Leenemann مساحت سطح لامپ، مقدار انرژی حرارتی و روشنایی را در نظر می گیرد. این شاخص یک ویژگی دارد، اگر نور خروجی زیاد باشد، ممکن است جریان هوا مختل شود.

شاخص Oostlander هندسه لامپ را در نظر می گیرد و یک نسخه ساده شده از شاخص Leenemann است.

الگوریتم محاسبه ضریب شکل گنبد چراغ هنوز پیدا نشده است، بنابراین معمولاً ضریب 1 در نظر گرفته می شود.

روش دیگری برای ارزیابی اثربخشی داروها (VDI) وجود دارد که منبع آلودگی در اتاق عمل قرار دارد؛ با توجه به تعداد ذراتی که روی میز جراحی می‌افتند، می‌توان توانایی دارو در حفظ خلوص هوای معین را قضاوت کرد. . ارزیابی هندسه نور عامل با استفاده از روش VDI قابل اعتماد نیست، زیرا این روش ارزیابی جامعی از اتاق ارائه می دهد.

تکنیک

آزمایش در یک محفظه شیشه ای با ابعاد: 2×2×1.65 متر، نشان داده شده در شکل 1 انجام شد. در مرکز روی سقف، یک واحد تهویه به مساحت 1 متر مربع وجود دارد. هود در سمت چپ پایین با ارتفاع 0.2 متر قرار دارد. 3 لامپ عامل با هندسه گنبدی مختلف انتخاب شد، لامپ ها در زیر واحد تهویه در فاصله 0.25 متر نصب شدند و همه اقدامات برای هر لامپ تکرار شد.

منبع آلودگی در مرکز اتاق روی زمین قرار داشت، ارتفاع منبع 0.2 متر بود، اندازه ذرات از 0.1-5 میکرون (دود) متغیر بود. تعداد ذرات زیر لامپ در فاصله 0.2 متری تعیین شد. برای هر مدل لامپ، دو آزمایش انجام شد، اول - تهویه در یک اتاق پر از دود روشن شد، دوم - سیستم تهویه و منبع آلودگی دائما روشن بود. سرعت هوا نیز در فاصله 0.8 متری از کف تعیین شد. اندازه گیری ها در همان دما انجام شد.

3 شکل مختلف از لامپ ها انتخاب شدند: 1 - فرم کلاسیک، 2 - چراغ با شکاف بین لامپ های جداگانه، 3 - چراغ با روشن کننده های جداگانه. لامپ ها به یک نخ ماهیگیری نازک وصل شده بودند تا اثر روی LP کاهش یابد.

شکل 2. هندسه چراغ های عامل

اطلاعات تکمیلی

اندازه گیری هوای ورودی به محفظه در 25 نقطه محفظه انجام شد و سرعت متوسط ​​0.31 متر بر ثانیه به دست آمد. حداکثر انحراف از این سرعت 11 درصد بود. میانگین مقدار تلاطم 2.25 درصد، حداکثر تلاطم 7 درصد بود. جریان هوا در زیر LS را می توان آرام در نظر گرفت. دمای اتاق و دمای هوای ورودی به طور مداوم اندازه گیری می شد. تعداد ذرات در جریان هوای ورودی نیز اندازه گیری شد.

محاسبه شاخص جریان آرام (ILF)

از آنجایی که لامپ ها دارای خروجی نور و اتلاف گرما نبودند، برای این مدل ها همان ضرایب خاص اتلاف گرما و روشنایی انتخاب شد.

ILP طبق Leenemann:

که در آن، P مقدار کل برق برای 1 لامپ، W است. AG سطح گنبد چراغ، cm2 است. روشنایی الکترونیکی میدان کار، klx.

ILP طبق Oostlander:

نتایج

در زیر نتایج مطالعه لامپ هنگام پر کردن اتاق از دود و سپس روشن کردن تهویه آورده شده است. عکس ها با دوره زمانی 3.3 ثانیه گرفته شده اند.

شکل 3. عملکرد سیستم تهویه زمانی که اتاق پر از دود می شود.

شکل زیر عکس هایی از یک آزمایش با یک سیستم تهویه دائمی در حال کار و منبع آلودگی را نشان می دهد. این عکس‌ها ساختار جریان را نشان می‌دهند، برای انتخاب بهتر سطح یک منطقه تمیز، میانگین‌گیری انجام شد.

شکل 4. توزیع دود با سیستم تهویه مداوم و منبع آلودگی.

نتایج میانگین گیری برای سه چراغ را می توان در شکل 5 مشاهده کرد.

شکل 5. میانگین غلظت ذرات آلاینده از یک منبع مداوم دود.

جدول شماره 1. غلظت ذرات برای 3 شکل لامپ

اگر مقدار ضریب حفاظتی 0 باشد، این نشانگر تهویه مختلط است. اگر مقدار ضریب حفاظتی 1 باشد، غلظت 10 برابر کمتر از مقدار 0 است. اگر جریان ذرات به سمت لامپ هدایت شود، مقدار ضریب حفاظتی می تواند به زیر 0 برسد. برای یک لامپ باز، غلظت آلودگی برابر با غلظت زیر محفظه تامین بود.

شکل 6. سرعت هوا در مقطع.

نتایج

شکل لامپ تاثیر متفاوتی روی LP دارد. در یک اتاق بدون لامپ، حداکثر تلاطم در گوشه پایین سمت راست مشاهده شد. یک چراغ با شکل باز تقریباً هیچ تأثیری در نتیجه ندارد، در حالی که یک چراغ با شکل بسته از پخش شدن جریان هوا جلوگیری می کند.

نتایج نمایش بصری ذرات با نتایج محاسبات غلظت ذرات تأیید می شود. با توجه به داده‌های جدول 1، رابطه‌ای بین نتایج اندازه‌گیری ذرات و شاخص‌های LP شکل‌های لامپ انتخابی برقرار شده است.