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潔凈室內(nèi)顆粒的分布與污染控制

時(shí)間:2020-10-25 20:07 點(diǎn)擊次數(shù):

潔凈室為制藥、電子、醫(yī)療衛(wèi)生等行業(yè)提供了工作空間。該“空間”是一個(gè)區(qū)域,在該區(qū)域中,將空氣中顆粒物的濃度控制在規(guī)定的最大水平以下。主要關(guān)注的是微生物顆粒或攜帶微生物的顆粒,尤其是那些可能沉降到關(guān)鍵區(qū)域的顆粒。為了達(dá)到必要的控制水平,潔凈室的設(shè)計(jì)和構(gòu)造應(yīng)盡量減少室內(nèi)顆粒的引入,產(chǎn)生和保留。除良好的設(shè)計(jì)原則外,此控件的一部分與房間的使用方式有關(guān)(例如,操作員的潔凈服,清潔和消毒)。除了控制粒子外,其他相關(guān)參數(shù)(例如溫度,濕度和壓力)。

潔凈室中的“微粒”是所有亞可見(jiàn)(在顯微鏡下可見(jiàn))物質(zhì)的通用術(shù)語(yǔ)。根據(jù)此定義,“空氣中的顆粒”僅指懸浮在空氣中的顆粒。空氣中包含各種大小范圍不同的各種顆粒。這些包括灰塵,污垢,皮膚,微生物等顆粒。盡管有多種產(chǎn)生顆粒的來(lái)源,但人員是潔凈室中顆粒的主要產(chǎn)生者,也是微生物的主要來(lái)源。因此,盡管污染空氣流入潔凈室可能會(huì)帶來(lái)風(fēng)險(xiǎn),但在有效運(yùn)行的潔凈室中進(jìn)行有效的空氣過(guò)濾后,這種可能性較小。當(dāng)潔凈室中工作的人掉下來(lái)的微粒進(jìn)入空氣流時(shí)會(huì)發(fā)生更大的風(fēng)險(xiǎn)。

潔凈室顆粒物檢測(cè)

潔凈室中最重要的污染控制問(wèn)題是空氣,因?yàn)榭諝饪梢栽跐崈羰抑車(chē)植嘉廴?,以及顆粒在空氣中的行為與沉降趨勢(shì)有關(guān)。就此而言,不應(yīng)將顆粒視為“被動(dòng)”污染物。因此,潔凈室設(shè)計(jì)的關(guān)鍵部分是通過(guò)設(shè)計(jì)用于控制空氣中顆粒物的既定原理。這些是:

a)空氣過(guò)濾

為了確保進(jìn)入潔凈室的空氣中的顆粒物含量最少(至少大于特定的截留尺寸),進(jìn)入潔凈室的空氣會(huì)通過(guò)終端過(guò)濾器。最典型的是HEPA高效過(guò)濾器。HEPA過(guò)濾器的內(nèi)部使用三種不同的機(jī)制來(lái)捕獲顆粒,使它們?cè)谝苿?dòng)的氣流中通過(guò)。這些機(jī)制是:

  • 撞擊,較大的粒子無(wú)法遵循氣流的彎曲輪廓而避開(kāi)纖維,并被迫直接嵌入其中之一;隨著纖維分離的減少和空氣流速的提高,這種效果會(huì)增強(qiáng)。因此,在高風(fēng)速下,一些顆粒直接粉碎成纖維就被捕獲和捕獲。
  • 攔截,在氣流中跟隨一條流線(xiàn)的粒子進(jìn)入纖維的一個(gè)半徑范圍內(nèi)并粘附到纖維上。
  • 擴(kuò)散是一種增強(qiáng)機(jī)制,這是最小的微粒(尤其是直徑小于0.1 µm的微粒)與氣體分子碰撞的結(jié)果,從而阻礙并延遲了它們通過(guò)過(guò)濾器的路徑(通過(guò)布朗運(yùn)動(dòng))。這在較低的空氣速度下發(fā)生。

b)空氣流動(dòng)

在潔凈室中,空氣通常以多重流動(dòng)或湍流流動(dòng)(這是空氣以不均勻的速度進(jìn)入房間的地方)。在此,空氣通過(guò)天花板高度的格柵和管道進(jìn)入,并通過(guò)低位管道排出。當(dāng)空氣在房間中時(shí),其初始供應(yīng)速度足以使其保持恒定的湍流。這樣可以防止顆粒和微生物沉淀下來(lái)(這是一個(gè)理想的方案,因?yàn)樽雷酉路胶推渌O(shè)備空氣流動(dòng)很慢)。  

對(duì)于清潔的空氣設(shè)備,對(duì)風(fēng)向有不同的要求。這里的目的是使氣流單向流動(dòng)。為了實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo),空氣通過(guò)HEPA過(guò)濾器從該區(qū)域的整個(gè)表面均勻地引入,這意味著空氣以恒定的速度流過(guò)該區(qū)域,并被整個(gè)區(qū)域排出或從該區(qū)域排出。

c)空氣置換次數(shù)

每個(gè)潔凈室等級(jí)每小時(shí)應(yīng)設(shè)置一定數(shù)量的換氣次數(shù)。提供空氣改變以將存在的任何顆粒稀釋至可接受的濃度。從理論上講,潔凈室中產(chǎn)生的任何污染物都應(yīng)在適合房間等級(jí)的要求時(shí)間內(nèi)清除。例如,如果一個(gè)無(wú)塵室設(shè)計(jì)成每小時(shí)可換氣20次,則意味著每三分鐘更換一次房間空氣量(60分鐘除以20)。這很重要,因?yàn)槿绻麤](méi)有通風(fēng),否則顆粒會(huì)在封閉的空間中堆積。

與空氣變化相關(guān)的是,根據(jù)高顆粒產(chǎn)生事件后的顆粒,清潔區(qū)域恢復(fù)到適合其等級(jí)的靜態(tài)狀態(tài)所花費(fèi)的時(shí)間。清理時(shí)間有時(shí)稱(chēng)為“恢復(fù)測(cè)試”。通過(guò)對(duì)房間進(jìn)行高于房間等級(jí)的顆粒水平的評(píng)估,然后通過(guò)使用光學(xué)粒子計(jì)數(shù)器測(cè)量房間恢復(fù)到房間等級(jí)所需的顆粒水平所需的時(shí)間。

d)壓差

維持正壓與測(cè)量氣流有關(guān)。為了在潔凈室中保持空氣質(zhì)量,給定房間的壓力必須相對(duì)于較低等級(jí)的房間更大。這是為了確保空氣不會(huì)從“較臟”的相鄰區(qū)域進(jìn)入更高等級(jí)的潔凈室。通常,該壓差設(shè)置為15-20帕斯卡,盡管相同等級(jí)的某些區(qū)域由于特定的活動(dòng)(例如通過(guò)粉末稱(chēng)量產(chǎn)生粉塵的地方)也會(huì)產(chǎn)生壓差要求。

增壓被定義為一種方法,通過(guò)該方法在房間之間機(jī)械地產(chǎn)生空氣壓力差,從而通過(guò)房間的泄漏孔引入故意的空氣運(yùn)動(dòng)路徑。這樣,通過(guò)管道式空氣系統(tǒng),空氣傳輸系統(tǒng)從每個(gè)空間輸送和排出的空氣的相對(duì)量以及損失。這些開(kāi)口可以指定為例如門(mén)口,也可以不指定為例如門(mén)框周?chē)臍庀痘蚱渌芽p。

以上四個(gè)控制區(qū)域不是互斥的,需要整體考慮。尤其是進(jìn)入潔凈室的空氣量,混合程度(以及由此產(chǎn)生的空氣形態(tài))和抽氣速率。非單向潔凈室的空氣潔凈度由提供給它的空氣量決定,但局部潔凈度由房間內(nèi)的氣流決定。因此,有必要超越僅對(duì)空氣中顆粒物的測(cè)量來(lái)確定與潔凈室操作相關(guān)的危險(xiǎn)因素。可以說(shuō),當(dāng)進(jìn)行潔凈室檢測(cè)并測(cè)量顆粒濃度時(shí),由于空氣混合不良,顆??梢约性谝粋€(gè)區(qū)域內(nèi)。還表明某些區(qū)域還受到其他因素的影響,這些因素可能會(huì)增加顆粒沉降到關(guān)鍵表面上的可能性。本文關(guān)注的是后一個(gè)問(wèn)題。

盡管參照潔凈室設(shè)計(jì)對(duì)顆粒控制的機(jī)制進(jìn)行了詳細(xì)描述,并且對(duì)限定的空氣量(立方米)中允許的最大顆粒濃度設(shè)置了限制,但潔凈室中顆粒的分布并沒(méi)有很好地描述顆粒沉降的可能性。此外,測(cè)量空氣中顆粒的濃度并將其計(jì)算為累積數(shù)量并不能告知潔凈室用戶(hù)這些顆粒中有多少比例可能從空氣中沉降到表面上。在討論粒子時(shí),本文并不太關(guān)注粒子生成的來(lái)源。相反,重點(diǎn)是討論較少的主題:潔凈室環(huán)境中的顆粒分布以及顆粒沉降到表面上的風(fēng)險(xiǎn)。

潔凈室中的顆粒

潔凈室中的顆粒來(lái)自多種來(lái)源。通常,大于1 µm的顆粒來(lái)自機(jī)械加工過(guò)程(例如兩個(gè)玻璃瓶發(fā)生碰撞,機(jī)械磨損或研磨),或者這種尺寸的顆粒是由人體產(chǎn)生的皮膚物質(zhì)從人體中排出的。小于1 µm的顆粒往往是液滴,例如水的凝結(jié),盡管在無(wú)法嚴(yán)格控制潔凈服的情況下,它們也可能來(lái)自打噴嚏或吐出唾液的人員。潔凈室中的大多數(shù)微生物都不是自由漂浮的。取而代之的是它們是用木屑之類(lèi)的木筏運(yùn)載的。

在潔凈室中,粒子的行為方式不同,行為受一系列因素控制。這些因素將決定空氣中的顆粒沉降到潔凈室表面的可能性。對(duì)于多向設(shè)計(jì)的潔凈室(即湍流區(qū)域),氣流不會(huì)遵循可預(yù)測(cè)的路徑。這種設(shè)計(jì)配置的結(jié)果是粒子可以在任何方向上移動(dòng)。運(yùn)動(dòng)的這種變化可能意味著某些顆粒可能會(huì)從表面或在設(shè)計(jì)不佳的潔凈室中從地板重新夾帶。這導(dǎo)致空氣中顆粒物濃度增加。其他顆??赡軙?huì)從氣流中沉積,并由于物理化學(xué)力而保留在表面上,從而形成半永久性附著。隨著空氣在物體周?chē)苿?dòng),從空中處置的可能性更高。

在單向流動(dòng)清潔區(qū)(垂直或水平)中,空氣以相對(duì)較高的速度流經(jīng)可預(yù)測(cè)路徑的區(qū)域。增加的流量將稀釋并帶走任何生成的顆粒。這就是為什么無(wú)菌車(chē)間需要單向氣流的原因之一(例如ISO 14644 5級(jí)或EU GMP A級(jí)區(qū)域)。

在理想情況下,在湍流和單向氣流空間中的粒子都遵循氣流的流線(xiàn)。當(dāng)預(yù)測(cè)小直徑粒子的擴(kuò)散特性時(shí),這種理論假設(shè)更有可能。但是,較大顆粒不太可能出現(xiàn)這種理想狀態(tài)。而且,由于它們的尺寸或與其他顆粒或物體的碰撞,一些顆粒將不可避免地從氣流中沉降出來(lái)。在制藥和醫(yī)療保健環(huán)境中,攜帶微生物的顆粒會(huì)帶來(lái)最大的風(fēng)險(xiǎn)。接下來(lái)檢查顆粒的沉淀。

顆粒如何在潔凈室中沉降?

粒子是否沉降部分是與粒子本身有關(guān)的因素,部分是由于重力的影響(可以歸類(lèi)為沉積機(jī)制)。實(shí)際上導(dǎo)致顆粒沉積的沉積機(jī)制的可能性部分與潔凈室設(shè)計(jì)的有效性有關(guān)。

考慮到粒子本身的性質(zhì),粒子的差異為:

  • 尺寸(包括密度和表面積);
  • 成分(物理的,生物學(xué)的或組合的);
  • 濃度(給定空間中粒子的總數(shù)會(huì)影響粒子之間可能發(fā)生的相互作用);
  • 顆粒的凝結(jié)(由于暫時(shí)或永久的聚集,顆粒聚在一起形成更大顆粒的程度)。

這些因素中的每一個(gè)都會(huì)影響沉積的可能性,而密度可能是最大的貢獻(xiàn)者。在這里,較大密度的粒子更有可能沉積,而較低密度的粒子則更有可能保持懸浮在空氣中(或直到發(fā)生類(lèi)似布朗擴(kuò)散的事件,如下所述)。 

空氣中的微粒如何最終到達(dá)潔凈室表面?Whyte等人(2015a)已描述了造成這種情況的因素,其中沉積過(guò)程分為兩個(gè)步驟。首先,空氣中的顆粒從潔凈室的區(qū)域轉(zhuǎn)移到靠近表面的空氣層上。其次,顆粒通過(guò)該層轉(zhuǎn)移到實(shí)際表面。這是因?yàn)榭諝饨?jīng)過(guò)表面,表面阻力降低了空氣速度。這種降低是當(dāng)空氣到達(dá)“邊界層”時(shí)發(fā)生的空氣速度。盡管每個(gè)位置的距離表面的厚度通常不超過(guò)幾厘米,但該位置在每個(gè)表面上都不同。對(duì)于邊界層內(nèi)空氣中的顆粒,存在沉積的風(fēng)險(xiǎn)。越過(guò)邊界層,在表面點(diǎn)處, 

邊界層的位置可能會(huì)因操作員在場(chǎng)的額外復(fù)雜性而發(fā)生變化(例如,如果無(wú)塵室操作員將他或她的手移到靠近該層的位置)。Yang和Fu的研究揭示了在操作員和工作臺(tái)周?chē)纬傻乃^“回流區(qū)”的機(jī)理,以及由于操作員的運(yùn)動(dòng)而引起的變化。再循環(huán)區(qū)不利于潔凈室,因?yàn)樗鼈儠?huì)引起局部湍流并夾帶和捕獲污染物。 

有多種機(jī)制可以使粒子穿過(guò)自由流動(dòng)區(qū)域并進(jìn)入邊界層,從而沉降到表面上。Whyte,Agricola和Derks在一篇論文中總結(jié)了這些機(jī)制。在本文中,空氣中的沉積機(jī)理被列為:重力沉積,湍流沉積,撞擊,攔截,布朗擴(kuò)散和靜電吸引。這些被物理學(xué)家稱(chēng)為“干沉積機(jī)制”(考慮到空氣相對(duì)于外部環(huán)境相對(duì)干燥的建成環(huán)境的受控性質(zhì))。研究表明,非常大的顆粒會(huì)通過(guò)沉降(沉降)或撞擊過(guò)程迅速沉降出來(lái),而布朗擴(kuò)散對(duì)較小的顆粒影響最大。 

進(jìn)一步研究這些機(jī)制:

  • 沖擊力。 

這描述了當(dāng)界面較大的小顆粒由于其慣性而無(wú)法跟隨彎曲的流線(xiàn)時(shí)的過(guò)程。當(dāng)粒子撞擊或撞擊液滴時(shí),可能會(huì)發(fā)生這種情況。面對(duì)較大顆粒的小顆粒的質(zhì)量越大,則顆粒從流線(xiàn)中移位的機(jī)會(huì)就越大。

  • 引力沉積

有時(shí)將其稱(chēng)為重力沉降。該術(shù)語(yǔ)是指由于重力作用而在給定點(diǎn)掉落的顆粒的沉降。

  • 攔截 

這個(gè)因素描述了當(dāng)小顆粒跟隨流線(xiàn)時(shí)會(huì)發(fā)生什么。在這里,如果較小的粒子流過(guò)太靠近障礙物,它們可能會(huì)碰撞導(dǎo)致沉積。

  • 湍流沉積。 

空氣中的渦流沿流線(xiàn)轉(zhuǎn)移顆粒。這些流線(xiàn)的交叉意味著粒子會(huì)碰撞。發(fā)生碰撞時(shí),顆??梢酝ㄟ^(guò)慣性沉積在表面上。湍流越大,大尺寸顆粒的濃度越大,則顆粒沉積到表面的可能性越大。

  • 布朗擴(kuò)散

在潔凈室空氣環(huán)境中,布朗運(yùn)動(dòng)描述了懸浮在空氣中的粒子由于與空氣中快速移動(dòng)的原子或分子碰撞而產(chǎn)生的隨機(jī)運(yùn)動(dòng)。顆粒傾向于從高顆粒濃度的區(qū)域穩(wěn)定擴(kuò)散到較低顆粒濃度的區(qū)域的物理過(guò)程稱(chēng)為擴(kuò)散。因此,布朗擴(kuò)散是指粒子在空氣中的擴(kuò)散,粒子可以通過(guò)隨機(jī)運(yùn)動(dòng)與表面碰撞,其中一些粒子保留在表面上。 

  • 靜電吸引

大多數(shù)表面相對(duì)于空氣中存在的粒子具有相反電荷。表面上凈電荷的存在會(huì)產(chǎn)生靜電場(chǎng),當(dāng)帶不同電荷的粒子接近表面時(shí)會(huì)加速靜電粒子在表面上的沉積。顆粒沉積速度(等于表面顆粒通量除以氣溶膠顆粒濃度)隨著表面電荷的增加而增加。 

傳統(tǒng)上,這種現(xiàn)象一直是電子行業(yè)使用的潔凈室所關(guān)注的問(wèn)題,但它會(huì)在制藥用潔凈室中產(chǎn)生影響。結(jié)果,潔凈室表面通常被設(shè)計(jì)成具有低靜電荷。

這些因素中的每一個(gè)根據(jù)周?chē)h(huán)境中的氣溶膠顆粒濃度以及暴露時(shí)間而變化。除了Whyte及其同事的沉積因子列表外,其他作者還引用了其他沉積因子。作為沉積機(jī)理,這是渦輪電泳(顆粒向湍流水平降低的方向遷移)和熱泳(不同的顆粒類(lèi)型對(duì)溫度梯度的作用表現(xiàn)出不同的響應(yīng))。

在最常見(jiàn)的機(jī)理方面,Whyte及其同事根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)發(fā)表的另一篇論文表明,粒徑等于或大于10μm的顆粒,重力沉降占表面沉積的80%以上。較大的顆粒比較小的顆粒受重力影響更大,因?yàn)槌练e速度與粒徑的平方成正比增加。簡(jiǎn)而言之,較大的粒子比較小的粒子更有可能沉淀在表面上。考慮到較大尺寸的顆粒這一點(diǎn)很重要,因?yàn)樵卺t(yī)藥和保健領(lǐng)域中,所關(guān)注的顆粒是攜帶微生物的顆粒(即,附著在物質(zhì)筏(例如皮膚碎屑)上的微生物),并且這些顆粒往往是較大的尺寸。重力沉降對(duì)于大于等于5.0µm的顆粒也是主要的(歐洲在潔凈室分類(lèi)和操作方面的一項(xiàng)重要措施);重力對(duì)于0.5 µm及更大的許多顆粒也有影響(根據(jù)FDA和歐洲藥品監(jiān)管機(jī)構(gòu)的規(guī)定,藥物顆粒分類(lèi)的臨界值)。因此,潔凈室使用者最關(guān)注的顆粒沉積機(jī)理是重力沉降。

定義粒子的大小并不容易,因?yàn)榭諝庵械牧W涌赡芘c表面上的粒子具有不同的形狀,并且盡管激光塵埃粒子計(jì)數(shù)器的理想假設(shè),這種粒子很少為球形。相反,顆粒是長(zhǎng)方體,纖維狀或不規(guī)則顆粒(如皮膚物質(zhì))。 

如何評(píng)估顆粒沉積?

顆粒離開(kāi)空氣并掉到表面上的程度(時(shí)間和數(shù)量)被稱(chēng)為“顆粒沉積速率”。沉積速率可以通過(guò)以下方法來(lái)量化:面積(例如平方分米(dm2等于0.01平方米)或平方米(m2)),然后檢查隨時(shí)間(秒,分鐘或小時(shí))降落在該區(qū)域上的顆粒數(shù)量。因此,對(duì)于給定的粒度,每小時(shí)的顆粒沉積速率是可以計(jì)算的。 

這并非一帆風(fēng)順,因?yàn)椋?br /> 首先,為任何評(píng)估選擇的表面都必須具有代表性。表面周?chē)目諝庑枰獫崈羰业牡湫吞卣鳎ㄟ@很困難,因?yàn)榧僭O(shè)空氣中的顆粒不是均勻分布的,就假設(shè)空氣是均勻分布的);并且表面可能還需要足夠的重要性(例如關(guān)鍵區(qū)域;在制藥領(lǐng)域中,這可能是暴露產(chǎn)品的區(qū)域)。
其次,這種方法很可能假設(shè)表面是水平的。對(duì)于垂直,對(duì)角升高,彎曲和其他表面位置引入了復(fù)雜性,并且為了使用這種空間定位的表面,需要引入校正因子。
第三,潔凈室空氣中顆粒的形狀和密度將發(fā)生變化,這將影響沉積。此處的主要因素與顆粒的空氣動(dòng)力學(xué)直徑有關(guān)(某種程度上是對(duì)皮膚顆粒密度的標(biāo)準(zhǔn)測(cè)量,先前評(píng)估為1100kg / m3,而潔凈室服裝中通常使用的聚酯為1380kg / m3-可以使用)。
要考慮的第四個(gè)因素是空氣傳播速度。根據(jù)Whyte等人的觀點(diǎn),有可能計(jì)算出離散尺寸的顆粒在空氣中沉降時(shí)的沉積速度。為此,可以使用一系列方程式(盡管要使用這些方程式,但需要在無(wú)塵室內(nèi)進(jìn)行一系列測(cè)量)。先前評(píng)估為1100kg / m3,可以使用無(wú)塵室衣服中常用的聚酯-1380kg / m3。要考慮的第四個(gè)因素是空氣傳播速度。根據(jù)Whyte等人的觀點(diǎn),有可能計(jì)算出離散尺寸的顆粒在空氣中沉降時(shí)的沉積速度。為此,可以使用一系列方程式(盡管要使用這些方程式,但需要在無(wú)塵室內(nèi)進(jìn)行一系列測(cè)量)。先前評(píng)估為1100kg / m3,可以使用無(wú)塵室衣服中常用的聚酯-1380kg / m3。要考慮的第四個(gè)因素是空氣傳播速度。根據(jù)Whyte等人的觀點(diǎn),有可能計(jì)算出離散尺寸的顆粒在空氣中沉降時(shí)的沉積速度。為此,可以使用一系列方程式(盡管要使用這些方程式,但需要在無(wú)塵室內(nèi)進(jìn)行一系列測(cè)量)。

此類(lèi)建模應(yīng)針對(duì)制藥潔凈室(≥0.5和≥5.0μm)所關(guān)注的粒徑臨界值,因?yàn)轭w粒的尺寸分布會(huì)影響沉積在表面上的顆粒的速率和水平,以及所有其他因素考慮過(guò)的。 

在典型的潔凈室中,上述方法不容易重現(xiàn)。可替代地,關(guān)于微生物攜帶顆粒的關(guān)于顆粒沉積的信息可以從關(guān)于沉降板的暴露的回顧數(shù)據(jù)中得出。為此,懷特和伊頓提出以下等式:

給定時(shí)間內(nèi)沉積在產(chǎn)品上的空氣傳播微生物的數(shù)量(數(shù)量)= 

沉積速率(數(shù)量/(cm2.s))×暴露產(chǎn)品的面積(cm2)×暴露時(shí)間(s)

通過(guò)知道沉降板已暴露多長(zhǎng)時(shí)間,可以得出“ no./(cm2.s)”。這種方法的有用性在于將沉降板定位在有意義的位置,例如靠近暴露的產(chǎn)品。在單向氣流路徑中比在湍流室中將沉降板放置在更清晰的位置的可預(yù)測(cè)性。 

如何控制粒子的運(yùn)動(dòng)和沉積?

從以上討論可以得出,簡(jiǎn)單地將更多的空氣泵入潔凈室并不一定會(huì)降低顆粒沉積的風(fēng)險(xiǎn),特別是在存在較大顆粒(如皮膚薄片)的情況下,除非充分控制影響空氣分布的因素。該控制是幾個(gè)潔凈室操作參數(shù)的乘積,因?yàn)榱W拥某练e速度的值以及它們?cè)谥亓ψ饔孟驴赡艹两档某潭仁軡崈羰业目諝夤?yīng)速率和空氣湍流強(qiáng)度的影響。了解這些因素將影響潔凈室空氣供應(yīng)速率的設(shè)計(jì)以及湍流水平的設(shè)計(jì)。這種理解允許根據(jù)以下要求進(jìn)行修改:

1.潔凈室進(jìn)氣口;
2.空氣速度(進(jìn)入潔凈室的空氣的總循環(huán)空氣流量除以主要潔凈室的地板面積);
3.在給定時(shí)間內(nèi)進(jìn)入潔凈室的空氣量;
4.潔凈室中的空氣分布(以及速度等因素);
5.空氣在潔凈室中停留的時(shí)間長(zhǎng)度(潔凈室總氣流循環(huán)速率除以潔凈室體積);
6.空抽次數(shù);
7.提取物的“拉”。

可以使用諸如計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)之類(lèi)的工具進(jìn)行必要的評(píng)估,然后通過(guò)氣體流向檢測(cè)儀進(jìn)行評(píng)估。計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)(CFD)是指基于Navier-Stokes方程(描述粘性流體物質(zhì)運(yùn)動(dòng)的方程),應(yīng)用數(shù)學(xué),物理和計(jì)算軟件對(duì)空氣運(yùn)動(dòng)進(jìn)行建模的應(yīng)用程序。這些方程式描述了運(yùn)動(dòng)流體(在這種情況下為空氣)的速度,壓力,溫度和密度之間的關(guān)系,并允許對(duì)與小顆粒和基本流體力學(xué)相關(guān)的力進(jìn)行評(píng)估。CFD過(guò)程允許將空氣模式呈現(xiàn)為三維圖形,以顯示微粒濃度,微粒軌跡,流線(xiàn)和速度場(chǎng)。研究這些模型可以指出渦旋的潛在位置。

德?tīng)柛駳怏w流向檢測(cè)儀 

Whyte等人(2009描述了CFD應(yīng)用的一個(gè)例子。這項(xiàng)研究表明,以潔凈室進(jìn)氣口周?chē)臄U(kuò)散器類(lèi)型為中心,對(duì)向潔凈室供氣的方法產(chǎn)生了重要影響。擴(kuò)散器影響氣流強(qiáng)度和空氣首先傳播的方向。研究表明,四通擴(kuò)散器可產(chǎn)生最佳的空氣混合效果,并且整個(gè)潔凈室的空氣中顆粒物濃度更加均勻。研究指出了其他要考慮的變量,包括進(jìn)氣口的進(jìn)風(fēng)速度,進(jìn)風(fēng)量與室內(nèi)空氣溫度之間的溫差。另一個(gè)變量是任何污染物的釋放位置(例如,將人放置在潔凈室中的位置或進(jìn)行主要活動(dòng)的位置)。

一旦采取了減少氣流沉積的措施,就可以通過(guò)氣流可視化模式對(duì)氣流進(jìn)行驗(yàn)證。在這里,可以使用載水物質(zhì)產(chǎn)生濃密的蒸氣,以便可以跟蹤空氣方向并測(cè)量空氣消散所花費(fèi)的時(shí)間。了解空氣流動(dòng)有助于了解顆粒流動(dòng)的路徑并查明危險(xiǎn)區(qū)域。 

如果無(wú)法完全解決問(wèn)題,或者與靠近暴露產(chǎn)品或通過(guò)產(chǎn)品接觸部件的關(guān)鍵表面有關(guān)的問(wèn)題無(wú)法解決,則可以選擇環(huán)境監(jiān)測(cè)的位置(兩種可行的方法,例如沉降板和顆粒計(jì)數(shù)器)。

 

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