發布時間：2023-05-08 21:34:55 人氣：14108
摘 要:采用高雷諾數K-ε二方程模型,?在保證Ⅰ?級潔凈手術室工作區潔凈度、送風速度的前提下,?對Ⅰ?級潔凈手術室中回風口大小對其亂流度的影響進行了數值模擬,?得出了可用回風口大小的范圍,?為Ⅰ?級潔凈手術室的設計提供了依據。
引言
對于一個成功的潔凈層流手術室,?既要保證工作區的潔凈度、工作區內速度大小,?又要保證工作區內速度的均勻度,?即:亂流度。下面從保證工作區內亂流度角度出發,?對Ⅰ?級潔凈手術室中回風口大小進行了研究,?以便在實際工程中能夠得到應用。
1 計算的物理模型和數學模型
對物理模型作了如下假設:
1)手術室內無內熱源,?外壁絕熱;2)送風氣體為不可壓氣體、穩態流動;3)污染源散發的粒子無質量。
其數學模型為:
1)連續性方程:
2)動量方程:
3)紊流脈動動能方程:
4)紊流能量耗散率方程:
5)濃度方程:
式中:ui?———?速度矢量, m/s ;
P?———?壓力, Pa ;
vt?———?紊流粘性系數, m2/s,?
v?———?運動粘性系數, m2/s ;
C———?空氣含塵濃度,?粒/m3?;
Q?———?污染物發生率,?粒/(m3?s)。
各系數取值如下:
C1=1.44 , C2=1.92 ,?Ck?=1 .00, Cε=1 .30, Cμ=0 .09, Cc?=1 .00。
2 算例設計
手術室布置圖如圖1?所示,?亂流度計算點如圖2?所示。
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3 結果分析
亂流度是表明Ⅰ?級潔凈手術室的一項重要指標,?其基本作用是為了說明速度場的離散程度,?用于不同速度場的比較。其基本表達式如下:
式中:vpj?———?工作區內速度的平均值, m/s ,?;
vi?———?工作區內各節點的速度值, m/s ;
β?———?亂流度;
K?———?工作區內節點總數。
工作區各點亂流度計算結果如表1?所示。
??為了分析方便,?將表1?擬合成曲線,?如圖3、圖4?所示。
對于Ⅰ?級潔凈手術室而言,?亂流度不宜大于0 .25。由圖3?、圖4?可以看出:當回風口的高度分別為200 mm?、250 mm?時,?隨著回風口長度的增加,?Ⅰ?級潔凈手術室工作區的亂流度先減小后增大,?由此可以說明,?在Ⅰ?級潔凈手術室中,?回風口過長或者過短都會對亂流度產生影響。由圖3?可以看出,?當亂流度小于0.25?時,回風口的長度范圍為2 448 mm?～?2 750 mm ;由圖4?可以看出,?當亂流度小于0.25?時,?回風口的長度范圍為2 452 mm?～?2 746 mm?。由此數據可以看出:當回風口高度增加時,?會使工作區的亂流度或多或少有所增加。因此,?在設計回風口時,?盡可能要減小回風口的高度。另外,?在Ⅰ?級潔凈手術室中,?回風口高度為200 mm?、250 mm?時,?回風口的面積能夠滿足風量的要求,?因此設計回風口時,?盡量使回風口的長度保持在2 448 mm?～?2 746 mm?范圍以內。
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4 結語
Ⅰ?級潔凈手術室空調設計時,?盡可能減小回風口的高度,?并且使回風口的長度保持在2 448 mm?～?2 746 mm?范圍以內。
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