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洁净手术室技术 1、简述 在洁净技术中，自美国 FS209C将洁净室中的气流流动分为单向流和非单向流后， 这一名词被广泛采用。 我们知道， 从流体力学的角度， 描述流体的流态， 按质点的速度是否随时间变化 分为稳定流动和非稳定流动。 按流速是否随流向变化， 分为均匀流动和非均匀流动。 不均匀流动又分为渐变流 动和急变流动。 空调系统运行稳定一般属恒定流动。 洁净室中的气流流动除天棚满布、 高效过滤 器送风棗满布地板格栅回风的典型流动性属均匀流动外，均属不均匀流动。 在稳定流动中，按 Re 数判断可分为层流和紊流。 洁净室中， 由于断面积大， 既或在稳定流动中也不属于层流。 只有在洁净管道中 可能形成层流。 洁净室的流态分类（以下均以美国 FS209为例）最早分为层流和乱流。 美国 FS209C开始将层流改称单向流，乱流改称非单向流。这一名称显然比较贴 切。 对单向流的描述，文字上也稍有差异： FS209C（1987年 10 月 27日发布）：气流以一个平行的方向沿单一通道穿过洁 净室或洁净区 ； FS209D（1989 年 6 月 15 日发布）： 一般具有平行流线，以单一通路、单一方 向通过洁净室或洁净区的气流 ； FS209E（1992 年9 月 11 日发布）： 一般具有平行流红，以单一方向并且横断 面上风速一致的气流。 上述对单向流的描述与 FS209B对层流的描述有那些差别呢？ FS209B称：层流的规定是，在限制范围的全部空气以均匀的速度平行流动。 FS209B对层流气流速度又有明确的规定： 通过洁净室断面的气流速度能常保持 为 0.457m/s，在整个无干扰的房间内，其不均匀度在 ±20%以内。 这就是说对单向流的描述中删去了速度约 0.457m/s的规定和断面风速不均匀度 为±20%的要求。 综上所述，洁净室中形成单向流有三个条件， 也就是单向流的三要素： 气流速度、 流线不均匀度、气流平行度。但对三要素均无定量的数值限制。虽然 FS209E已 被废止，但国际标准和我国 洁净厂房设计规范 GB50073-2001，有关单向流的 描述，仍沿用 FS209E的提法。 我们知道，最佳的气流组织就是使尘粒沿着流线（迹线）以最短的路径排走。所 以单向流是最佳流型。 2、单向流三要素分析 以下笔者根据理论分析和洁净技术的实践具体剖析单向流三要素。 2.1 气流速度 FS209B规定的气流速度保持在 0.457m/s的规定显然偏大，目前各国的规定均未 规定这么高的气流速度。洁净技术多年的实践也证明不需要这么高。 那么，单向流的流速多大合适呢？笔者对此进行理论分析。 气流速度的选择应该使整个气流均匀流动不发生滞留区。 不发生滞留区气流速度 必须大于 0.08m/s[1]。因此换气次数 n 应满足： 式中：L 棗通风量， m/h； H 棗房间体积， m3； F 棗房间横断面积， m2； H 棗房间高度， m； V 棗流速，m/s。 一般洁净室层高H=2.5∽3.5m 当 υ≥ 0.08m时/s，则n≈ 100次/时，这就是洁净出 现单向流状态必须满足的最小换气次数。 气流速度应能抵抗人员活动、热浮升的干扰， 在水平单向流中还应抵抗尘粒自由 沉降的影响。 当人员活动时， 就相当于有外力作用在尘粒上。 某一物体受到外力作用就会产生 一个初速度， 这些速度下物体会发生运动。 当外力消失后， 该物体就获及的瞬时 速度 ω（2） ω= ω朅0 t（2） 式中： ω0棗物体获及的初速度， m/s； t 棗时间， s； A 棗系数， 1/s。 式中： dc 棗物体直径， m； Pc棗物体密度， Kg/m3； μ棗空气粘度， Pa.S。 理论上讲t →∞时， ω→0。 以 dc =1 μm，Pc=600Kg/m3，（A=55×10-4）， ω0=5m/s（对1μm 尘粒这已是很 难达到的），t=0.36 ×10-4s，速度 ω已下降为0.25m/s，也就是说速度即该接近零。 此时粒子所运动的距离S： t →∞时，S→Smsx，则 可见机械力（人员的活动）基本不影响尘粒的转移，外力消失后，尘粒会继续沿 流线流动。 下面分析粒子随气流的运动。粒子能否随气流移动取决于尘粒的悬浮速度的大 小。 尘粒的悬浮速度 ω: 式中： g 棗重力加速度， m/s2； ρ棗空气密度， Kg/m3； 其它同式（ 2） dc=1μm，ρc=600Kg/m3的尘粒， ω=1.78 ×-150m / s。 可见尘粒的悬浮速度甚微，只要有微弱气流就可以将其带走。 一般成年人的发热量为 0.1Kw，在静止的空气中在人体头部上方可产生 0.2m/s 的上升气流 [3]。所以垂直单向流的风速要克服此热浮升的速度。 综上，对垂直单向流，气流速度 υ≥ 0.25m足/s矣。 在水平单