回风口的设置对高等级级洁净层流手术室的影响

摘　要:采用(yòng)高雷诺数K-ε二方程模型, 在保证Ⅰ 级洁净手术室工作區(qū)洁净度、送风速度的前提下, 对Ⅰ 级洁净手术室中回风口大小(xiǎo)对其乱流度的影响进行了数值模拟, 得出了可(kě)用(yòng)回风口大小(xiǎo)的范围, 為(wèi)Ⅰ 级洁净手术室的设计提供了依据。

引言

对于一个成功的洁净层流手术室, 既要保证工作區(qū)的洁净度、工作區(qū)内速度大小(xiǎo), 又(yòu)要保证工作區(qū)内速度的均匀度, 即:乱流度。下面从保证工作區(qū)内乱流度角度出发, 对Ⅰ 级洁净手术室中回风口大小(xiǎo)进行了研究, 以便在实际工程中能(néng)够得到应用(yòng)。

1　计算的物(wù)理(lǐ)模型和数學(xué)模型

对物(wù)理(lǐ)模型作了如下假设:

1)手术室内无内热源, 外壁绝热;2)送风气體(tǐ)為(wèi)不可(kě)压气體(tǐ)、稳态流动;3)污染源散发的粒子无质量。

其数學(xué)模型為(wèi):

1)连续性方程:

2)动量方程:

3)紊流脉动动能(néng)方程:

4)紊流能(néng)量耗散率方程:

5)浓度方程:

式中:u_i ——— 速度矢量, m/s ;

P ——— 压力, Pa ;

v_t ——— 紊流粘性系数, m²/s,

v ——— 运动粘性系数, m²/s ;

C——— 空气含尘浓度, 粒/m³ ;

Q ——— 污染物(wù)发生率, 粒/(m³·s)。

各系数取值如下:

C₁=1.44 , C₂=1.92 , C_k =1 .00, C_ε=1 .30, C_μ=0 .09, C_c =1 .00。

2　算例设计

手术室布置图如图1 所示, 乱流度计算点如图2 所示。

3　结果分(fēn)析

乱流度是表明Ⅰ 级洁净手术室的一项重要指标, 其基本作用(yòng)是為(wèi)了说明速度场的离散程度, 用(yòng)于不同速度场的比较。其基本表达式如下:

式中:v_pj ——— 工作區(qū)内速度的平均值, m/s , ;

v_i ——— 工作區(qū)内各节点的速度值, m/s ;

β ——— 乱流度;

K ——— 工作區(qū)内节点总数。

工作區(qū)各点乱流度计算结果如表1 所示。

　  為(wèi)了分(fēn)析方便, 将表1 拟合成曲線(xiàn), 如图3、图4 所示。

对于Ⅰ 级洁净手术室而言, 乱流度不宜大于0 .25。由图3 、图4 可(kě)以看出:当回风口的高度分(fēn)别為(wèi)200 mm 、250 mm 时, 随着回风口長(cháng)度的增加, Ⅰ 级洁净手术室工作區(qū)的乱流度先减小(xiǎo)后增大, 由此可(kě)以说明, 在Ⅰ 级洁净手术室中, 回风口过長(cháng)或者过短都会对乱流度产生影响。由图3 可(kě)以看出, 当乱流度小(xiǎo)于0.25 时,回风口的長(cháng)度范围為(wèi)2 448 mm ～ 2 750 mm ;由图4 可(kě)以看出, 当乱流度小(xiǎo)于0.25 时, 回风口的長(cháng)度范围為(wèi)2 452 mm ～ 2 746 mm 。由此数据可(kě)以看出:当回风口高度增加时, 会使工作區(qū)的乱流度或多(duō)或少有(yǒu)所增加。因此, 在设计回风口时, 尽可(kě)能(néng)要减小(xiǎo)回风口的高度。另外, 在Ⅰ 级洁净手术室中, 回风口高度為(wèi)200 mm 、250 mm 时, 回风口的面积能(néng)够满足风量的要求, 因此设计回风口时, 尽量使回风口的長(cháng)度保持在2 448 mm ～ 2 746 mm 范围以内。

4　结语

Ⅰ 级洁净手术室空调设计时, 尽可(kě)能(néng)减小(xiǎo)回风口的高度, 并且使回风口的長(cháng)度保持在2 448 mm ～ 2 746 mm 范围以内。

参考文(wén)献:

[ 1] GB 50333-2002 , 医院洁净手术部建筑技术规范[ S] .