Laminar air flow sa operating room. Laminar mode ng paggalaw ng likido
Paglalarawan:
Ang mga operating room ay isa sa mga pinaka-kritikal na link sa istraktura ng isang gusali ng ospital sa mga tuntunin ng kahalagahan ng proseso ng operasyon, pati na rin ang pagbibigay ng mga espesyal na kondisyon ng microclimate na kinakailangan para sa matagumpay na pagpapatupad at pagkumpleto nito. Dito, ang pinagmumulan ng paglabas ng mga particle ng bacterial ay pangunahing mga medikal na tauhan, na nakakagawa ng mga particle at naglalabas ng mga microorganism kapag gumagalaw sa paligid ng silid.
Mga operating room ng ospital
Kontrol ng daloy ng hangin
Sa nakalipas na mga dekada, sa ating bansa at sa ibang bansa, nagkaroon ng pagtaas ng purulent-inflammatory disease na dulot ng mga impeksyon, na, ayon sa kahulugan ng World Health Organization (WHO), ay karaniwang tinatawag na nosocomial infections (HAIs). Ang pagsusuri sa mga sakit na dulot ng mga impeksyon sa nosocomial ay nagpapakita na ang dalas at tagal ng mga ito ay direktang nakadepende sa estado ng kapaligiran ng hangin sa mga lugar ng ospital. Upang matiyak ang kinakailangang mga parameter ng microclimate sa mga operating room (at mga pang-industriyang malinis na silid), ginagamit ang mga unidirectional flow air distributor. Ang mga resulta ng pagsubaybay sa kapaligiran ng hangin at pagsusuri sa paggalaw ng mga daloy ng hangin ay nagpakita na ang pagpapatakbo ng naturang mga distributor ay nagbibigay ng kinakailangang mga parameter ng microclimate, ngunit madalas na nagpapalala sa bacteriological na kadalisayan ng hangin. Upang maprotektahan ang kritikal na lugar, kinakailangan na ang daloy ng hangin na umaalis sa aparato ay nagpapanatili ng tuwid at hindi nawawala ang hugis ng mga hangganan nito, iyon ay, ang daloy ay hindi dapat lumawak o magkontrata sa protektadong lugar kung saan ang operasyon.
Ang mga operating room ay isa sa mga pinaka-kritikal na link sa istraktura ng isang gusali ng ospital sa mga tuntunin ng kahalagahan ng proseso ng operasyon, pati na rin ang pagbibigay ng mga espesyal na kondisyon ng microclimate na kinakailangan para sa matagumpay na pagpapatupad at pagkumpleto nito. Dito, ang pinagmumulan ng paglabas ng mga particle ng bacterial ay pangunahing mga medikal na tauhan, na nakakagawa ng mga particle at naglalabas ng mga microorganism kapag gumagalaw sa paligid ng silid. Ang intensity ng mga particle na pumapasok sa panloob na hangin ay depende sa antas ng kadaliang mapakilos ng mga tao, temperatura at bilis ng hangin sa silid. Ang mga impeksyon sa nosocomial ay madalas na gumagalaw sa operating room na may mga agos ng hangin, at palaging may panganib na makapasok ito sa hindi protektadong lukab ng sugat ng pasyenteng inooperahan. Mula sa mga obserbasyon ay halata na ang hindi wastong organisadong operasyon ng mga sistema ng bentilasyon ay humahantong sa masinsinang akumulasyon ng impeksiyon sa mga antas na lumalampas sa mga pinahihintulutang antas.
Sa loob ng ilang dekada, ang mga espesyalista mula sa iba't ibang bansa ay gumagawa ng mga solusyon sa system upang matiyak ang mga kondisyon ng hangin sa mga operating room. Ang daloy ng hangin na ibinibigay sa silid ay hindi lamang dapat mag-assimilate ng iba't ibang mga nakakapinsalang sangkap (init, halumigmig, amoy, nakakapinsalang sangkap) at mapanatili ang kinakailangang mga parameter ng microclimate, ngunit tiyakin din ang proteksyon ng mga mahigpit na itinatag na mga lugar mula sa mga impeksyon na pumapasok sa kanila, iyon ay, ang kinakailangan. kalinisan ng panloob na hangin. Ang lugar kung saan isinasagawa ang mga invasive na interbensyon (pagpasok sa katawan ng tao) ay maaaring tawaging operating zone o "kritikal". Tinutukoy ng pamantayan ang naturang lugar bilang isang "operating sanitary protection zone" at nangangahulugan dito ang espasyo kung saan matatagpuan ang operating table, auxiliary table para sa mga instrumento at materyales, kagamitan, pati na rin ang mga medikal na tauhan sa sterile na damit. Mayroong konsepto ng isang "technological core", na tumutukoy sa lugar kung saan ang mga proseso ng produksyon ay isinasagawa sa ilalim ng mga sterile na kondisyon, na sa kahulugan ay maaaring maiugnay sa operating area.
Upang maiwasan ang pagtagos ng mga bacterial contaminants sa mga pinaka-kritikal na lugar, ang mga paraan ng screening ay naging malawakang ginagamit sa pamamagitan ng paggamit ng displacement air flow. Nalikha ang iba't ibang disenyo ng mga distributor ng air flow ng laminar, at kalaunan ay binago ang terminong "laminar" sa "unidirectional" na daloy. Sa kasalukuyan, makakahanap ka ng iba't ibang pangalan para sa mga air distribution device sa mga malinis na silid, tulad ng "laminar", "laminar ceiling", "operating ceiling", " operating system malinis na hangin", atbp., na hindi nagbabago sa kanilang kakanyahan. Ang air distributor ay itinayo sa istraktura ng kisame sa itaas ng proteksyon zone ng silid at maaaring may iba't ibang laki depende sa daloy ng hangin. Ang inirerekomendang pinakamainam na lugar ng naturang kisame ay dapat na hindi bababa sa 9 m2 upang ganap na masakop ang operating area na may mga talahanayan, kagamitan at tauhan. Ang lumilipat na daloy ng hangin sa mababang bilis ay nagmumula sa itaas hanggang sa ibaba, tulad ng isang kurtina, na pinuputol ang parehong aseptic field ng surgical intervention zone at ang zone ng paglipat ng sterile na materyal mula sa kapaligiran. Ang hangin ay tinanggal mula sa ibaba at itaas na mga zone ng silid nang sabay-sabay. Ang mga filter ng HEPA (klase H ayon sa) ay itinayo sa istraktura ng kisame, kung saan dumadaan ang suplay ng hangin. Ang mga filter ay bitag ngunit hindi nagdidisimpekta ng mga nabubuhay na particle.
Sa kasalukuyan, binibigyang pansin ang buong mundo sa mga isyu ng air disinfection sa mga ospital at iba pang institusyon kung saan may mga pinagmumulan ng bacterial contamination. Ang mga dokumento ay nagpahayag ng mga kinakailangan para sa pangangailangang disimpektahin ang hangin sa operating room na may particle inactivation efficiency na hindi bababa sa 95%, pati na rin ang mga air duct at kagamitan sa sistema ng klima. Ang mga partikulo ng bakterya na inilabas ng mga tauhan ng kirurhiko ay patuloy na pumapasok sa hangin ng silid at naipon dito. Upang matiyak na ang konsentrasyon ng mga particle sa panloob na hangin ay hindi umabot sa pinakamataas na pinahihintulutang antas, kinakailangan ang air control. Ang ganitong pagsubaybay ay dapat isagawa pagkatapos ng pag-install ng mga sistema ng kontrol sa klima, pagpapanatili o pagkumpuni, iyon ay, sa operating mode ng isang malinis na silid.
Ang paggamit ng unidirectional flow air distributor na may built-in na ceiling-type na ultra-fine filter sa mga operating room ay naging karaniwan sa mga designer. Ang mga daloy ng hangin ng malalaking volume ay bumababa sa silid sa mababang bilis, na pinuputol ang protektadong lugar mula sa kapaligiran. Gayunpaman, maraming mga propesyonal ang walang kamalayan na ang mga solusyong ito ay hindi sapat upang mapanatili ang sapat na antas ng pagdidisimpekta sa hangin sa panahon ng mga pamamaraan ng operasyon.
Ang katotohanan ay mayroong maraming mga disenyo ng mga aparato sa pamamahagi ng hangin, na ang bawat isa ay may sariling lugar ng aplikasyon. Ang mga silid ng pagpapatakbo sa loob ng kanilang "malinis" na klase ay nahahati sa mga klase ayon sa antas ng kalinisan, depende sa kanilang layunin. Halimbawa, mga general surgical operating room, cardiac surgery o orthopaedic operating room, atbp. Ang bawat partikular na kaso ay may sariling mga kinakailangan para sa pagtiyak ng kalinisan.
Ang mga unang halimbawa ng paggamit ng mga air distributor para sa mga malinis na silid ay lumitaw noong kalagitnaan ng 1950s. Simula noon, naging tradisyonal na ang pamamahagi ng hangin sa mga malinis na silid ng produksyon sa pamamagitan ng butas-butas na kisame kapag kailangan ang mababang konsentrasyon ng mga particle o microorganism. Ang daloy ng hangin ay gumagalaw sa buong volume ng silid sa isang direksyon sa isang pare-parehong bilis, karaniwang 0.3-0.5 m/s. Ang hangin ay ibinibigay sa pamamagitan ng isang bangko ng mga high-efficiency air filter na matatagpuan sa kisame ng cleanroom. Ang supply ng hangin ay nakaayos sa prinsipyo ng isang air piston na gumagalaw pababa sa buong silid, nag-aalis ng mga kontaminant. Inaalis ang hangin sa sahig. Ang ganitong uri ng paggalaw ng hangin ay nag-aambag sa pag-alis ng mga kontaminant ng aerosol, ang mga pinagmumulan nito ay mga tauhan at proseso. Ang pag-aayos ng bentilasyon na ito ay naglalayong tiyakin ang malinis na hangin sa silid, ngunit nangangailangan ng malalaking daloy ng hangin at samakatuwid ay hindi matipid. Para sa mga cleanroom ng class 1000 o ISO class 6 (ISO classification), ang air exchange rate ay maaaring mula 70 hanggang 160 beses kada oras.
Kasunod nito, lumitaw ang higit pang mga makatwirang modular na aparato ng mas maliit na laki na may mababang gastos, na ginagawang posible na pumili ng isang air supply device batay sa laki ng protektadong lugar at ang kinakailangang air exchange rate ng silid, depende sa layunin ng silid.
Pagsusuri ng pagpapatakbo ng mga distributor ng laminar air
Ang mga laminar flow unit ay ginagamit sa mga malinis na silid ng produksyon at nagsisilbing pamamahagi ng malalaking volume ng hangin, na nagbibigay ng espesyal na idinisenyong mga kisame, floor hood at regulasyon ng presyon ng silid. Sa ilalim ng mga kundisyong ito, ang pagpapatakbo ng mga distributor ng laminar flow ay ginagarantiyahan na magbibigay ng kinakailangang unidirectional flow na may parallel flow lines. Ang mataas na air exchange rate ay nakakatulong na mapanatili ang mga kondisyon na malapit sa isothermal sa supply ng daloy ng hangin. Ang mga kisame na idinisenyo para sa pamamahagi ng hangin na may malalaking palitan ng hangin, dahil sa kanilang malaking lugar, ay nagbibigay ng mababang paunang bilis ng daloy ng hangin. Ang pagpapatakbo ng mga aparatong tambutso na matatagpuan sa antas ng sahig at kontrol ng presyon ng hangin sa silid ay nagpapaliit sa laki ng mga recirculation flow zone, at ang prinsipyo ng "isang pass at isang exit" ay madaling ipatupad. Ang mga nasuspinde na particle ay idinidiin sa sahig at inalis, kaya maliit ang panganib na mai-recirculate ang mga ito.
Gayunpaman, kapag ang mga naturang air distributor ay nagpapatakbo sa isang operating room, ang sitwasyon ay nagbabago nang malaki. Upang mapanatili ang mga katanggap-tanggap na antas ng bacteriological na kadalisayan ng hangin sa mga operating room, ang mga kinakalkula na halaga ng palitan ng hangin ay karaniwang average ng 25 beses bawat oras o mas kaunti pa, iyon ay, hindi sila maihahambing sa mga halaga para sa lugar ng produksyon. Upang mapanatili ang matatag na daloy ng hangin sa pagitan ng operating room at mga katabing silid, ang labis na presyon ay karaniwang pinananatili sa loob nito. Ang hangin ay inalis sa pamamagitan ng mga aparato ng tambutso na simetriko na naka-install sa mga dingding ng mas mababang zone ng silid. Upang ipamahagi ang mas maliit na dami ng hangin, bilang panuntunan, ginagamit ang mga maliliit na lugar na laminar flow device, na naka-install lamang sa itaas ng kritikal na lugar ng silid sa anyo ng isang isla sa gitna ng silid, sa halip na gamit ang buong kisame.
Ipinapakita ng mga obserbasyon na ang mga naturang laminar device ay hindi palaging magbibigay ng unidirectional flow. Dahil halos palaging may pagkakaiba sa pagitan ng temperatura sa supply stream at ng ambient air temperature (5-7 ° C), ang mas malamig na hangin na umaalis sa supply device ay bumaba nang mas mabilis kaysa sa isang isothermal na unidirectional na daloy. Ito ay isang pangkaraniwang pangyayari para sa mga ceiling diffuser na ginagamit sa mga pampublikong gusali. Mayroong maling kuru-kuro na ang mga laminar floor ay nagbibigay ng matatag, unidirectional na airflow anuman ang lokasyon o paraan ng paggamit. Sa katunayan, sa totoong mga kondisyon, ang bilis ng mababang temperatura na vertical laminar flow ay tataas habang papalapit ito sa sahig. Kung mas malaki ang dami ng supply ng hangin at mas mababa ang temperatura nito na may kaugnayan sa hangin sa silid, mas malaki ang acceleration ng daloy nito. Ipinapakita ng talahanayan na ang paggamit ng isang laminar system na may isang lugar na 3 m 2 na may pagkakaiba sa temperatura na 9 ° C ay nagbibigay ng tatlong beses na pagtaas sa bilis ng hangin na nasa layo na 1.8 m mula sa simula ng landas. Ang bilis ng hangin sa labasan ng aparato ng supply ay 0.15 m / s, at sa antas ng operating table umabot ito sa 0.46 m / s. Ang halagang ito ay lumampas sa katanggap-tanggap na antas. Matagal nang napatunayan ng maraming pag-aaral na sa sobrang dami ng inflow flow ay imposibleng mapanatili ang "unidirectionality" nito. Ang pagsusuri ng air control sa mga operating room, na isinagawa, sa partikular, ni Salvati (1982) at Lewis (Lewis, 1993), ay nagpakita na sa ilang mga kaso ang paggamit ng mga laminar flow unit na may mataas na bilis ng hangin ay humahantong sa isang pagtaas sa antas ng kontaminasyon ng hangin sa lugar ng surgical incision na may kasunod na panganib ng impeksyon.
Depende sa bilis ng daloy ng hangin sa lugar laminar panel at supply ng temperatura ng hangin |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
T - pagkakaiba sa pagitan ng temperatura ng supply at ambient air |
Kapag gumagalaw ang daloy, sa paunang punto ang mga linya ng daloy ng hangin ay magiging magkatulad, pagkatapos ay magbabago ang mga hangganan ng daloy, paliitin patungo sa sahig, at hindi na nito mapoprotektahan ang lugar na tinutukoy ng mga sukat ng daloy ng laminar. yunit. Sa bilis ng hangin na 0.46 m/s, ang daloy ay kukuha ng mababang gumagalaw na hangin mula sa silid. Dahil ang mga bacterial particle ay patuloy na inilalabas sa silid, ang mga nahawaang particle ay ihahalo sa daloy ng hangin na nagmumula sa supply unit, dahil ang mga pinagmumulan ng kanilang paglabas ay patuloy na tumatakbo sa silid. Ito ay pinadali ng air recirculation na nagreresulta mula sa may presyon ng hangin sa silid. Upang mapanatili ang kalinisan ng mga operating room, ayon sa mga pamantayan, kinakailangan upang matiyak ang isang kawalan ng timbang ng hangin dahil sa labis na pag-agos sa ibabaw ng tambutso ng 10%. Ang labis na hangin ay lumilipat sa mga katabing hindi gaanong malinis na mga silid. Sa modernong mga kondisyon, ang mga hermetic sliding door ay kadalasang ginagamit sa mga operating room; ang labis na hangin ay walang mapupuntahan; ito ay umiikot sa buong silid at dinadala pabalik sa supply unit gamit ang mga fan na nakapaloob dito para sa karagdagang paglilinis sa mga filter at pangalawang supply sa silid. . Kinokolekta ng umiikot na hangin ang lahat ng kontaminadong particle mula sa hangin sa silid at, gumagalaw malapit sa daloy ng supply, maaari itong dumihan. Dahil sa paglabag sa mga hangganan ng daloy, ang hangin mula sa nakapalibot na espasyo ay halo-halong dito at ang mga pathogenic na particle ay tumagos sa sterile zone, na itinuturing na protektado.
Ang mataas na kadaliang kumilos ay nagtataguyod ng masinsinang pagtanggal ng mga particle ng patay na balat mula sa mga hindi protektadong bahagi ng balat ng mga tauhan ng medikal at ang kanilang pagpasok nang direkta sa surgical incision. Sa kabilang banda, dapat tandaan na ang pag-unlad ng mga nakakahawang sakit sa postoperative period ay sanhi ng hypothermic state ng pasyente, na tumindi kapag nakalantad sa mga daloy ng malamig na hangin ng mas mataas na kadaliang kumilos.
Kaya, ang isang laminar flow air diffuser, tradisyonal na ginagamit at epektibo sa isang malinis na kapaligiran, ay maaaring makapinsala sa mga operasyon sa isang kumbensyonal na operating room.
Ang pag-uusap na ito ay wasto para sa mga laminar flow device, na may average na lugar na humigit-kumulang 3 m 2 - pinakamainam para sa pagprotekta sa operating area. Ayon sa mga kinakailangan ng Amerikano, ang bilis ng daloy ng hangin sa labasan ng mga laminar panel ay hindi dapat lumampas sa 0.15 m/s, iyon ay, mula sa 1 ft 2 (0.09 m 2) ng panel area na 14 l/s ng hangin ang dapat pumasok sa silid. Sa aming kaso, ito ay magiging 466 l / s (1677.6 m 3 / h) o humigit-kumulang 17 beses / h. Ayon sa karaniwang halaga ng air exchange sa mga operating room, ito ay dapat na 20 beses bawat oras, 25 beses bawat oras, kaya 17 beses bawat oras ay ganap na nakakatugon sa mga kinakailangan. Lumalabas na ang halaga ng 20 beses bawat oras ay tumutugma sa isang silid na may dami na 64 m 3.
Ayon sa mga pamantayan ngayon, ang lugar ng isang karaniwang operating room (pangkalahatang operasyon) ay dapat na hindi bababa sa 36 m2. At ang mga kinakailangan para sa mga operating room para sa mas kumplikadong mga operasyon (cardiological, orthopaedic, atbp.) ay mas mataas, at kadalasan ang dami ng naturang operating room ay maaaring lumampas sa 135-150 m 3 . Ang sistema ng pamamahagi ng hangin para sa mga kasong ito ay mangangailangan ng mas malaking lugar at kapasidad ng hangin.
Sa kaso ng pag-aayos ng daloy ng hangin sa mas malalaking operating room, ang problema ay lumitaw sa pagpapanatili ng laminarity ng daloy mula sa exit plane hanggang sa antas ng operating table. Ang mga pag-aaral sa pag-uugali ng daloy ng hangin ay isinagawa sa ilang operating room. Ang mga panel ng daloy ng laminar ay na-install sa iba't ibang mga silid, na hinati ayon sa lugar sa dalawang grupo: 1.5-3 m 2 at higit sa 3 m 3, at na-install ang mga eksperimentong air conditioning unit na naging posible upang baguhin ang temperatura ng supply ng hangin. Ang paulit-ulit na mga sukat ng daloy ng rate ng papasok na hangin ay isinasagawa sa iba't ibang mga rate ng daloy at mga pagbabago sa temperatura, ang mga resulta nito ay makikita sa talahanayan.
Pamantayan para sa kalinisan ng silid
Mga tamang desisyon tungkol sa organisasyon ng pamamahagi ng hangin sa mga operating room: pagpili ng makatuwirang laki ng mga panel ng supply, tinitiyak ang karaniwang rate ng daloy at temperatura ng supply ng hangin - hindi ginagarantiyahan ang ganap na pagdidisimpekta ng hangin sa silid. Ang isyu ng pagdidisimpekta ng hangin sa mga operating room ay talamak na itinaas higit sa 30 taon na ang nakalilipas, nang iminungkahi ang iba't ibang mga hakbang na anti-epidemiological. At ngayon ang layunin ng mga kinakailangan ng modernong mga dokumento ng regulasyon para sa disenyo at pagpapatakbo ng mga ospital ay air disinfection, kung saan ang mga HVAC system ay ipinakita bilang pangunahing paraan upang maiwasan ang pagkalat at akumulasyon ng mga impeksiyon.
Halimbawa, isinasaalang-alang ng pamantayan ang pagdidisimpekta bilang pangunahing layunin ng mga kinakailangan nito, na binabanggit: "ang isang maayos na idinisenyong HVAC system ay nagpapaliit sa airborne transmission ng mga virus, bacteria, fungal spores at iba pang biological contaminants," at ang mga HVAC system ay may malaking papel sa kontrol ng mga impeksyon at iba pang mga nakakapinsalang salik. Ang kinakailangan para sa mga operating room air conditioning system ay naka-highlight: "ang air supply system ay dapat na idinisenyo upang mabawasan ang pagpasok ng bakterya sa mga sterile na lugar kasama ang hangin, habang pinapanatili din ang pinakamataas na antas ng kalinisan sa natitirang bahagi ng operating room."
Gayunpaman, ang mga dokumento ng regulasyon ay hindi naglalaman ng mga direktang kinakailangan para sa pagtukoy at pagsubaybay sa pagiging epektibo ng pagdidisimpekta para sa iba't ibang mga pamamaraan ng bentilasyon, at ang mga taga-disenyo ay madalas na kailangang makisali sa mga aktibidad sa paghahanap, na tumatagal ng maraming oras at nakakagambala mula sa pangunahing gawain.
Sa ating bansa, napakaraming iba't ibang panitikan sa regulasyon sa disenyo ng mga sistema ng HVAC para sa mga gusali ng ospital, at ang mga kinakailangan para sa pagdidisimpekta ng hangin ay ipinahayag sa lahat ng dako, na, sa maraming layunin, ay halos mahirap ipatupad ng mga taga-disenyo. Nangangailangan ito hindi lamang ng kaalaman sa modernong kagamitan sa pagdidisimpekta at tamang paggamit nito, ngunit, pinaka-mahalaga, karagdagang napapanahong pagsubaybay sa epidemiological ng panloob na kapaligiran ng hangin, na nagbibigay ng ideya ng kalidad ng pagpapatakbo ng mga sistema ng HVAC, ngunit, sa kasamaang-palad, ay hindi palaging isinasagawa. Kung ang kalinisan ng malinis na pang-industriya na lugar ay nasuri sa pamamagitan ng pagkakaroon ng mga particle (halimbawa, mga particle ng alikabok), kung gayon ang tagapagpahiwatig ng kalinisan ng hangin sa mga malinis na silid ng mga medikal na gusali ay mga live na bacterial o mga partikulo na bumubuo ng kolonya, ang mga pinahihintulutang antas ng kung saan ay ibinibigay. sa. Upang mapanatili ang mga antas na ito, ang kapaligiran ng hangin ay dapat na regular na subaybayan para sa mga microbiological indicator, kung saan kinakailangan upang mabilang ang mga ito. Ang pamamaraan para sa pagkolekta at pagbibilang ng mga mikroorganismo upang masuri ang kadalisayan ng hangin ay hindi pa ipinakita sa alinman sa mga dokumento ng regulasyon. Mahalaga na ang pagbibilang ng mga microbial particle ay dapat isagawa sa operating room, iyon ay, sa panahon ng operasyon. Ngunit para dito, dapat na handa ang disenyo at pag-install ng sistema ng pamamahagi ng hangin. Ang antas ng pagdidisimpekta o ang kahusayan ng system ay hindi maaaring matukoy bago ito magsimulang gumana sa operating room; ito ay magagawa lamang sa ilalim ng mga kondisyon ng hindi bababa sa ilang mga proseso ng pagpapatakbo. Ito ay nagdudulot ng malaking kahirapan para sa mga inhinyero, dahil ang pananaliksik, bagama't kinakailangan, ay salungat sa anti-epidemya na disiplina ng ospital.
kurtina sa hangin
Upang matiyak ang mga kinakailangang kondisyon ng hangin sa operating room, mahalaga na maayos na ayusin ang magkasanib na gawain ng pag-agos at pag-alis ng hangin. Sa pamamagitan ng makatwirang pagpoposisyon ng supply at mga tambutso sa operating room, ang likas na katangian ng daloy ng hangin ay maaaring mapabuti.
Sa mga operating room, imposibleng gamitin ang parehong buong lugar ng kisame para sa pamamahagi ng hangin at ang lugar ng sahig para sa pagtanggal ng hangin. Hindi malinis ang mga floor hood dahil mabilis itong madumi at mahirap linisin. Ang malaki, kumplikado at mamahaling mga sistema ay hindi kailanman natagpuan ang kanilang aplikasyon sa maliliit na operating room. Para sa mga kadahilanang ito, ang pinaka-makatwiran ay ang pag-aayos ng "isla" ng mga laminar panel sa itaas ng kritikal na lugar na may pag-install ng mga butas ng tambutso sa ibabang bahagi ng mga dingding. Ginagawa nitong posible na gayahin ang mga daloy ng hangin na katulad ng isang pang-industriyang malinis na silid sa mas mura at hindi gaanong masalimuot na paraan. Ang isang paraan na napatunayang matagumpay ay ang paggamit ng mga air curtain na tumatakbo sa prinsipyo ng isang proteksiyon na hadlang. Ang kurtina ng hangin ay pinagsama nang maayos sa daloy ng supply ng hangin sa anyo ng isang makitid na "shell" ng hangin sa isang mas mataas na bilis, espesyal na inayos sa paligid ng perimeter ng kisame. Ang air curtain ay patuloy na gumagana para sa tambutso at pinipigilan ang pagpasok ng kontaminadong hangin sa paligid sa daloy ng laminar.
Upang maunawaan ang pagpapatakbo ng isang kurtina ng hangin, dapat mong isipin ang isang operating room na may tambutso na nakaayos sa lahat ng apat na panig ng silid. Ang supply ng hangin na nagmumula sa "laminar island" na matatagpuan sa gitna ng kisame ay babagsak lamang, na lumalawak patungo sa mga gilid ng mga pader habang ito ay bumababa. Binabawasan ng solusyon na ito ang mga recirculation zone, ang laki ng mga stagnant na lugar kung saan kinokolekta ang mga pathogenic microorganism, at pinipigilan din ang paghahalo ng laminar flow sa hangin ng silid, binabawasan ang acceleration nito at pinapatatag ang bilis, bilang isang resulta kung saan ang pababang daloy ay sumasaklaw (mga kandado). ang buong sterile area. Nakakatulong ito na alisin ang mga biological contaminants mula sa protektadong lugar at ihiwalay ito sa kapaligiran.
Sa Fig. Ipinapakita ng Figure 1 ang isang karaniwang disenyo ng air curtain na may mga puwang sa paligid ng perimeter ng silid. Kapag nag-aayos ng tambutso sa kahabaan ng perimeter ng daloy ng laminar, ito ay umaabot, lumalawak at pinupuno ang buong zone sa loob ng kurtina, bilang isang resulta kung saan ang epekto ng "pakipot" ay pinipigilan at ang kinakailangang bilis ng daloy ng laminar ay nagpapatatag.
Mula sa Fig. Ipinapakita ng Figure 3 ang mga halaga ng aktwal (sinusukat) na bilis na nangyayari sa isang maayos na idinisenyong air curtain, na malinaw na nagpapakita ng pakikipag-ugnayan ng laminar flow sa air curtain, at ang laminar flow ay gumagalaw nang pantay. Ang kurtina ng hangin ay nag-aalis ng pangangailangan na mag-install ng isang napakalaking sistema ng tambutso sa paligid ng buong perimeter ng silid, sa halip na mag-install ng tradisyonal na hood sa mga dingding, tulad ng kaugalian sa mga operating room. Pinoprotektahan ng air curtain ang lugar nang direkta sa paligid ng surgical personnel at table, na pumipigil sa mga kontaminadong particle na bumalik sa pangunahing air stream.
Matapos magdisenyo ng isang kurtina ng hangin, ang tanong ay lumitaw kung anong antas ng pagdidisimpekta ang maaaring makamit sa panahon ng operasyon nito. Ang hindi magandang disenyo ng air curtain ay hindi magiging mas epektibo kaysa sa tradisyonal na sistema ng daloy ng laminar. Ang isang pagkakamali sa disenyo ay maaaring mataas na bilis ng hangin, dahil ang naturang kurtina ay "hilahin" ang daloy ng laminar nang masyadong mabilis, iyon ay, kahit na bago ito umabot sa operating floor. Maaaring hindi kontrolado ang pag-uugali ng daloy at maaaring may panganib na tumagas ang mga kontaminadong particle sa operating area mula sa antas ng sahig. Gayundin, ang isang kurtina ng hangin na may mababang bilis ng pagsipsip ay hindi maaaring epektibong harangan ang daloy ng laminar at maaaring maipasok dito. Sa kasong ito, ang air condition ng kuwarto ay magiging kapareho ng kapag gumagamit lamang ng isang laminar air supply device. Kapag nagdidisenyo, mahalagang matukoy nang tama ang saklaw ng bilis at piliin ang naaangkop na sistema. Direktang nakakaapekto ito sa pagkalkula ng mga katangian ng pagdidisimpekta.
Sa kabila ng mga halatang pakinabang ng mga kurtina ng hangin, hindi sila dapat gamitin nang walang taros. Ang sterile airflow na nilikha ng mga air curtain sa panahon ng operasyon ay hindi palaging kinakailangan. Ang pangangailangan upang matiyak ang antas ng pagdidisimpekta ng hangin ay dapat magpasya kasama ng mga technologist, na ang papel sa kasong ito ay dapat na mga surgeon na kasangkot sa mga partikular na operasyon.
Konklusyon
Ang vertical laminar flow ay maaaring kumilos nang hindi mahuhulaan depende sa mga kondisyon ng operating nito. Ang mga laminar flow panel na ginagamit sa malinis na mga lugar ng produksyon ay karaniwang hindi makapagbibigay ng kinakailangang antas ng pagdidisimpekta sa mga operating room. Nakakatulong ang mga air curtain system na itama ang pattern ng paggalaw ng mga vertical laminar flow. Ang mga kurtina ng hangin ay ang pinakamainam na solusyon sa problema ng bacteriological control ng kapaligiran ng hangin sa mga operating room, lalo na sa mahabang operasyon ng operasyon at mga pasyente na may kompromiso na immune system, kung saan ang mga impeksyon sa hangin ay nagdudulot ng isang partikular na panganib.
Ang artikulo ay inihanda ni A. P. Borisoglebskaya gamit ang mga materyales mula sa ASHRAE journal.
Ang paggalaw ng likido na naobserbahan sa mababang bilis, kung saan ang mga indibidwal na daloy ng likido ay gumagalaw na kahanay sa isa't isa at ang daloy ng axis, ay tinatawag na laminar fluid movement.
Laminar motion mode sa mga eksperimento
![](https://i1.wp.com/nektonnasos.ru/articles/laminarnyj_rezhim/pic11.jpg)
Ang isang napakalinaw na ideya ng laminar na rehimen ng paggalaw ng likido ay maaaring makuha mula sa eksperimento ni Reynolds. Detalyadong Paglalarawan .
Ang likido ay umaagos palabas ng tangke sa pamamagitan ng isang transparent na tubo at dumadaan sa gripo patungo sa alisan ng tubig. Kaya, ang likido ay dumadaloy sa isang tiyak na maliit at pare-pareho ang rate ng daloy.
Sa pasukan sa tubo mayroong isang manipis na tubo kung saan ang isang kulay na daluyan ay pumapasok sa gitnang bahagi ng daloy.
Kapag ang pintura ay pumasok sa daloy ng likido na gumagalaw sa mababang bilis, ang pulang pintura ay lilipat sa pantay na daloy. Mula sa eksperimentong ito maaari nating tapusin na ang likido ay dumadaloy sa isang layered na paraan, nang walang paghahalo at pagbuo ng vortex.
Ang mode na ito ng daloy ng likido ay karaniwang tinatawag na laminar.
Isaalang-alang natin ang mga pangunahing batas ng rehimeng laminar na may pare-parehong paggalaw sa mga bilog na tubo, na nililimitahan ang ating sarili sa mga kaso kung saan ang pipe axis ay pahalang.
Sa kasong ito, isasaalang-alang namin ang isang nabuo na daloy, i.e. daloy sa isang seksyon, ang simula nito ay matatagpuan mula sa seksyong pumapasok ng tubo sa isang distansya na nagbibigay ng panghuling matatag na anyo ng pamamahagi ng bilis sa ibabaw ng seksyon ng daloy.
Sa isip na ang laminar flow regime ay may layered (jet) na karakter at nangyayari nang walang paghahalo ng mga particle, dapat itong ipagpalagay na sa isang laminar flow magkakaroon lamang ng mga bilis na parallel sa pipe axis, habang ang transverse velocities ay wala.
![](https://i1.wp.com/nektonnasos.ru/articles/laminarnyj_rezhim/pic2.jpg)
Maaaring isipin ng isang tao na sa kasong ito ang gumagalaw na likido ay tila nahahati sa isang walang katapusang malaking bilang ng mga walang katapusan na manipis na cylindrical na mga layer, parallel sa axis ng pipeline at paglipat ng isa sa loob ng isa sa iba't ibang bilis, na tumataas sa direksyon mula sa mga dingding hanggang sa. ang axis ng pipe.
Sa kasong ito, ang bilis sa layer na direktang nakikipag-ugnay sa mga dingding dahil sa epekto ng pagdirikit ay zero at umabot sa pinakamataas na halaga nito sa layer na gumagalaw sa kahabaan ng axis ng pipe.
Formula ng daloy ng laminar
Ang tinatanggap na motion scheme at ang mga pagpapalagay na ipinakilala sa itaas ay ginagawang posible na teoretikal na maitatag ang batas ng velocity distribution sa cross section ng daloy sa laminar mode.
![](https://i0.wp.com/nektonnasos.ru/articles/laminarnyj_rezhim/pic3.jpg)
Upang gawin ito, gagawin namin ang sumusunod. Tukuyin natin ang panloob na radius ng pipe sa pamamagitan ng r at piliin ang pinanggalingan ng mga coordinate sa gitna ng cross section nito O, na nagdidirekta sa x axis sa kahabaan ng axis ng pipe, at ang z axis nang patayo.
Ngayon pumili tayo ng dami ng likido sa loob ng tubo sa anyo ng isang silindro ng isang tiyak na radius y at haba L at ilapat ang equation ni Bernoulli dito. Dahil dahil sa pahalang na axis ng pipe z1=z2=0, pagkatapos
![](https://i2.wp.com/nektonnasos.ru/articles/laminarnyj_rezhim/pic4.jpg)
kung saan ang R ay ang hydraulic radius ng seksyon ng napiling cylindrical volume = y/2
τ – unit friction force = - μ * dυ/dy
Ang pagpapalit ng mga halaga ng R at τ sa orihinal na equation na nakuha namin
![](https://i0.wp.com/nektonnasos.ru/articles/laminarnyj_rezhim/pic5.jpg)
Sa pamamagitan ng pagtukoy ng iba't ibang mga halaga ng y coordinate, maaari mong kalkulahin ang mga bilis sa anumang punto sa seksyon. Ang pinakamataas na bilis ay malinaw na nasa y=0, i.e. sa axis ng pipe.
![](https://i0.wp.com/nektonnasos.ru/articles/laminarnyj_rezhim/pic6.jpg)
![](https://i1.wp.com/nektonnasos.ru/articles/laminarnyj_rezhim/pic7.jpg)
Upang mailarawan ang equation na ito nang graphical, kinakailangang i-plot ang bilis sa isang tiyak na sukat mula sa ilang di-makatwirang tuwid na linyang AA sa anyo ng mga segment na nakadirekta sa daloy ng likido, at ikonekta ang mga dulo ng mga segment na may makinis na curve.
Ang resultang curve ay kumakatawan sa velocity distribution curve sa cross section ng daloy.
![](https://i2.wp.com/nektonnasos.ru/articles/laminarnyj_rezhim/pic8.jpg)
Ang graph ng mga pagbabago sa friction force τ sa isang cross section ay mukhang ganap na naiiba. Kaya, sa isang laminar mode sa isang cylindrical pipe, ang mga bilis sa cross section ng daloy ay nagbabago ayon sa isang parabolic law, at ang tangential stresses ay nagbabago ayon sa isang linear na batas.
Ang mga resultang nakuha ay wasto para sa mga seksyon ng tubo na may ganap na nabuong daloy ng laminar. Sa katunayan, ang likido na pumapasok sa tubo ay dapat na dumaan sa isang tiyak na seksyon mula sa seksyon ng pumapasok bago ang isang parabolic velocity distribution law na naaayon sa laminar regime ay itinatag sa pipe.
Pag-unlad ng rehimeng laminar sa isang tubo
Ang pag-unlad ng isang laminar na rehimen sa isang tubo ay maaaring isipin bilang mga sumusunod. Hayaan, halimbawa, ang likido ay pumasok sa isang tubo mula sa isang malaking reservoir, ang mga gilid ng butas ng pumapasok na kung saan ay mahusay na bilugan.
![](https://i1.wp.com/nektonnasos.ru/articles/laminarnyj_rezhim/pic9.jpg)
Sa kasong ito, ang mga bilis sa lahat ng mga punto ng inlet cross section ay halos pareho, maliban sa isang napaka manipis, tinatawag na layer ng dingding (layer malapit sa mga dingding), kung saan, dahil sa pagdirikit ng likido. sa mga dingding, ang halos biglaang pagbaba ng bilis sa zero ay nangyayari. Samakatuwid, ang velocity curve sa seksyon ng inlet ay maaaring ilarawan nang tumpak sa anyo ng isang tuwid na linya ng segment.
Habang lumalayo tayo sa pasukan, dahil sa alitan sa mga dingding, ang mga layer ng likido na katabi ng layer ng hangganan ay nagsisimulang bumagal, ang kapal ng layer na ito ay unti-unting tumataas, at ang paggalaw sa loob nito, sa kabaligtaran, ay bumabagal.
Ang gitnang bahagi ng daloy (ang core ng daloy), na hindi pa nakukuha ng friction, ay patuloy na gumagalaw bilang isang buo, na may humigit-kumulang na parehong bilis para sa lahat ng mga layer, at ang pagbagal ng paggalaw sa malapit sa pader na layer ay hindi maiiwasang magdulot ng isang pagtaas sa bilis sa core.
![](https://i1.wp.com/nektonnasos.ru/articles/laminarnyj_rezhim/pic10.jpg)
Kaya, sa gitna ng tubo, sa core, ang bilis ng daloy ay tumataas sa lahat ng oras, at malapit sa mga dingding, sa lumalagong layer ng hangganan, bumababa ito. Nangyayari ito hanggang sa sakop ng boundary layer ang buong cross section ng daloy at ang core ay nabawasan sa zero. Sa puntong ito, ang pagbuo ng daloy ay nagtatapos, at ang velocity curve ay tumatagal sa parabolic na hugis na karaniwan para sa laminar na rehimen.
Ang paglipat mula sa laminar hanggang sa magulong daloy
Sa ilalim ng ilang mga kundisyon, ang daloy ng laminar fluid ay maaaring maging magulong. Habang tumataas ang bilis ng daloy, ang layered na istraktura ng daloy ay nagsisimulang bumagsak, lumilitaw ang mga alon at vortex, ang pagpapalaganap nito sa daloy ay nagpapahiwatig ng pagtaas ng kaguluhan.
Unti-unti, ang bilang ng mga puyo ng tubig ay nagsisimulang dumami, at tumataas hanggang sa masira ang batis sa maraming mas maliliit na batis na naghahalo sa isa't isa.
Ang magulong paggalaw ng gayong maliliit na batis ay nagmumungkahi ng simula ng paglipat mula sa laminar flow patungo sa magulong. Habang tumataas ang bilis, nawawala ang katatagan ng daloy ng laminar, at ang anumang random na maliliit na kaguluhan na dati ay nagdulot lamang ng maliliit na pagbabago ay nagsisimula nang mabilis na umunlad.
Video tungkol sa laminar flow
Sa pang-araw-araw na buhay, ang paglipat mula sa isang daloy ng rehimen patungo sa isa pa ay maaaring masubaybayan gamit ang halimbawa ng isang stream ng usok. Sa una, ang mga particle ay gumagalaw halos parallel kasama ang time-invariant trajectories. Ang usok ay halos hindi gumagalaw. Sa paglipas ng panahon, biglang lumilitaw ang malalaking puyo ng tubig sa ilang lugar at gumagalaw sa magulong trajectory. Ang mga vortex na ito ay nahahati sa mas maliliit, ang mga ito sa mas maliit, at iba pa. Sa kalaunan, halos humahalo ang usok sa nakapaligid na hangin.
Depende sa paraan ng bentilasyon, ang silid ay karaniwang tinatawag na:
a) turbulently ventilated o mga silid na mayhindi unidirectional na daloy ng hangin;
b) mga silid na may laminar, o unidirectional, daloy ng hangin.
Tandaan. Ang propesyonal na bokabularyo ay pinangungunahan ng mga termino
"magulo daloy ng hangin", "laminar air flow".
Mga Mode sa Pagmamaneho Ako ay hangin
Mayroong dalawang mga mode sa pagmamaneho hangin: laminar? at magulong?. Laminar? Ang mode ay nailalarawan sa pamamagitan ng iniutos na paggalaw ng mga particle ng hangin kasama ang parallel trajectories. Ang paghahalo sa daloy ay nangyayari bilang resulta ng interpenetration ng mga molekula. Sa isang magulong mode, ang paggalaw ng mga particle ng hangin ay magulo, ang paghahalo ay sanhi ng interpenetration ng mga indibidwal na volume ng hangin at samakatuwid ay nangyayari nang mas matindi kaysa sa isang laminar mode.
Sa nakatigil na paggalaw ng laminar, ang bilis ng daloy ng hangin sa isang punto ay pare-pareho sa magnitude at direksyon; sa panahon ng magulong paggalaw, ang magnitude at direksyon nito ay nagbabago sa oras.
Ang turbulence ay bunga ng panlabas (nadala sa daloy) o panloob (na nabuo sa daloy) na mga kaguluhan?. Kaguluhan Ang mga daloy ng bentilasyon ay karaniwang panloob na pinagmulan. Ang sanhi nito ay pagbuo ng vortex kapag ang daloy ay dumadaloy sa paligid ng mga iregularidad?mga pader at mga bagay.
Ang pamantayan ng mga pundasyon? magulong rehimen ang Rhea number?Nolds:
R e = uD / h
saan At - average na bilis ng hangin sa sa loob ng bahay;
D - haydroliko? diameter ng silid;
D= 4S/P
S - cross-sectional area lugar;
R - perimeter ng transverse mga seksyon ng silid;
v- kinematic?koepisyent ng lagkit ng hangin.
Rhea number? Nolds, sa itaas kung saan ang magulong paggalaw ng abutment?malinaw, ay tinatawag na kritikal. Para sa lugar ito ay katumbas ng 1000-1500, para sa makinis na mga tubo - 2300. V lugar ang paggalaw ng hangin ay karaniwang magulo; kapag sinasala(sa malinis na silid)posible bilang laminar?, at magulong? mode.
Ang mga laminar flow unit ay ginagamit sa mga malinis na silid ng produksyon at nagsisilbing pamamahagi ng malalaking volume ng hangin, na nagbibigay ng espesyal na idinisenyong mga kisame, floor hood at regulasyon ng presyon ng silid. Sa ilalim ng mga kundisyong ito, ang pagpapatakbo ng mga distributor ng laminar flow ay ginagarantiyahan na magbibigay ng kinakailangang unidirectional flow na may parallel flow lines. Ang mataas na air exchange rate ay nakakatulong na mapanatili ang mga kondisyon na malapit sa isothermal sa supply ng daloy ng hangin. Ang mga kisame na idinisenyo para sa pamamahagi ng hangin na may malalaking palitan ng hangin, dahil sa kanilang malaking lugar, ay nagbibigay ng mababang paunang bilis ng daloy ng hangin. Ang pagpapatakbo ng mga aparatong tambutso na matatagpuan sa antas ng sahig at kontrol ng presyon ng hangin sa silid ay nagpapaliit sa laki ng mga recirculation flow zone, at ang prinsipyo ng "isang pass at isang exit" ay madaling ipatupad. Ang mga nasuspinde na particle ay idinidiin sa sahig at inalis, kaya maliit ang panganib na mai-recirculate ang mga ito.
Talaan ng mga nilalaman ng paksang "Paghinga. Sistema ng paghinga.":1. Paghinga. Sistema ng paghinga. Mga function ng respiratory system.
2. Panlabas na paghinga. Biomechanics ng paghinga. Proseso ng paghinga. Biomechanics ng inspirasyon. Paano humihinga ang mga tao?
3. Exhale. Biomekanismo ng pagbuga. Ang proseso ng pagbuga. Paano nangyayari ang pagbuga?
4. Pagbabago sa dami ng baga sa panahon ng paglanghap at pagbuga. Pag-andar ng intrapleural pressure. Pleural space. Pneumothorax.
5. Mga yugto ng paghinga. Dami ng (mga) baga. Bilis ng paghinga. Ang lalim ng paghinga. Dami ng hangin sa baga. Dami ng tidal. Reserve, natitirang dami. Kapasidad ng baga.
6. Mga salik na nakakaimpluwensya sa dami ng pulmonary sa panahon ng inspiratory phase. Extensibility ng baga (lung tissue). Hysteresis.
7. Alveoli. Surfactant. Pag-igting sa ibabaw ng fluid layer sa alveoli. Batas ni Laplace.
9. Flow-volume relationship sa baga. Presyon sa mga daanan ng hangin sa panahon ng pagbuga.
10. Paggana ng mga kalamnan sa paghinga sa panahon ng ikot ng paghinga. Ang gawain ng mga kalamnan sa paghinga sa panahon ng malalim na paghinga.
Pagsunod sa baga quantitatively characterizes ang extensibility ng baga tissue sa anumang oras ng pagbabago sa kanilang volume sa panahon ng inhalation at exhalation phase. Samakatuwid, ang distensibility ay isang static na katangian ng mga nababanat na katangian ng tissue ng baga. Gayunpaman, sa panahon ng paghinga, lumilitaw ang paglaban sa paggalaw ng panlabas na respiratory apparatus, na tumutukoy sa mga dinamikong katangian nito, kung saan ang pinakamahalaga ay paglaban ang daloy ng hangin habang ito ay gumagalaw sa mga daanan ng hangin ng mga baga.
Ang paggalaw ng hangin mula sa panlabas na kapaligiran sa pamamagitan ng respiratory tract hanggang sa alveoli at sa kabaligtaran ng direksyon ay naiimpluwensyahan ng gradient ng presyon: sa kasong ito, ang hangin ay gumagalaw mula sa isang lugar na may mataas na presyon patungo sa isang lugar na may mababang presyon. . Kapag huminga ka, ang presyon ng hangin sa alveolar space ay mas mababa kaysa sa atmospheric pressure, at kapag huminga ka, ang kabaligtaran ay totoo. Paglaban sa daanan ng hangin daloy ng hangin depende sa pressure gradient sa pagitan ng oral cavity at ng alveolar space.
Daloy ng hangin sa pamamagitan ng respiratory tract ay maaaring laminar, magulong at transisyonal sa pagitan ng mga uri na ito. Ang hangin ay gumagalaw sa respiratory tract pangunahin sa isang laminar flow, ang bilis nito ay mas mataas sa gitna ng mga tubo na ito at mas mababa malapit sa kanilang mga dingding. Sa laminar air flow, ang bilis nito ay nakadepende sa gradient ng presyon sa mga daanan ng hangin. Sa mga punto ng dibisyon ng respiratory tract (bifurcation), ang daloy ng hangin ng laminar ay nagiging magulong. Kapag ang magulong daloy ay nangyayari sa mga daanan ng hangin, nangyayari ang isang ingay sa paghinga, na maririnig sa mga baga gamit ang isang stethoscope. Ang paglaban sa daloy ng laminar gas sa isang tubo ay tinutukoy ng diameter nito. Samakatuwid, ayon sa batas ni Poiseuille, ang paglaban ng mga daanan ng hangin sa daloy ng hangin ay proporsyonal sa kanilang diameter na itinaas sa ikaapat na kapangyarihan. Dahil ang paglaban ng mga daanan ng hangin ay inversely na nauugnay sa kanilang diameter sa ika-apat na kapangyarihan, ang tagapagpahiwatig na ito ay higit na nakadepende sa mga pagbabago sa diameter ng mga daanan ng hangin na dulot, halimbawa, sa pamamagitan ng paglabas ng uhog mula sa mauhog lamad o ang pagpapaliit ng lumen. ng bronchi. Ang kabuuang cross-sectional diameter ng mga daanan ng hangin ay tumataas sa direksyon mula sa trachea hanggang sa periphery ng baga at nagiging pinakamalaki sa mga terminal na daanan ng hangin, na nagiging sanhi ng matinding pagbaba sa paglaban sa daloy ng hangin at ang bilis nito sa mga bahaging ito ng baga . Kaya, ang linear velocity ng daloy ng inhaled air sa trachea at main bronchi ay humigit-kumulang 100 cm/s. Sa hangganan ng mga air-conducting at transition zone ng respiratory tract, ang linear na bilis ng daloy ng hangin ay halos 1 cm/s; sa respiratory bronchi ay bumababa ito sa 0.2 cm/s, at sa mga alveolar ducts at sacs - hanggang 0.02 cm/s. Ang ganitong mababang bilis ng daloy ng hangin sa mga alveolar duct at sac ay nagiging sanhi ng hindi gaanong mahalaga paglaban gumagalaw na hangin at hindi sinamahan ng makabuluhang paggasta ng enerhiya mula sa pag-urong ng kalamnan.
Sa kabaligtaran, ang pinakadakila paglaban sa daanan ng hangin daloy ng hangin ay nangyayari sa antas ng segmental bronchi dahil sa presensya sa kanilang mauhog lamad ng secretory epithelium at isang mahusay na binuo makinis na layer ng kalamnan, ibig sabihin, mga kadahilanan na pinaka-iimpluwensyahan ang parehong diameter ng mga daanan ng hangin at ang paglaban sa daloy ng hangin sa kanila. Ang isa sa mga tungkulin ng mga kalamnan sa paghinga ay upang mapagtagumpayan ang paglaban na ito.
Mayroong dalawang magkaibang anyo, dalawang mode ng daloy ng likido: laminar at magulong daloy. Ang daloy ay tinatawag na laminar (layered) kung sa kahabaan ng daloy ang bawat napiling manipis na layer ay dumudulas na may kaugnayan sa mga kapitbahay nito nang hindi nahahalo sa kanila, at magulong (vortex) kung ang matinding vortex formation at paghahalo ng likido (gas) ay nangyayari sa daloy.
Laminar ang daloy ng likido ay sinusunod sa mababang bilis ng paggalaw nito. Sa laminar flow, ang mga trajectory ng lahat ng mga particle ay parallel at ang kanilang hugis ay sumusunod sa mga hangganan ng daloy. Sa isang bilog na tubo, halimbawa, ang likido ay gumagalaw sa mga cylindrical na layer, ang mga generatrice na kung saan ay parallel sa mga dingding at axis ng pipe. Sa isang hugis-parihaba na channel na walang katapusang lapad, ang likido ay gumagalaw sa mga layer na kahanay sa ilalim nito. Sa bawat punto sa daloy, ang bilis ay nananatiling pare-pareho sa direksyon. Kung ang bilis ay hindi nagbabago sa oras at magnitude, ang paggalaw ay tinatawag na steady. Para sa laminar motion sa isang pipe, ang velocity distribution diagram sa cross section ay may anyo ng isang parabola na may pinakamataas na bilis sa pipe axis at isang zero na halaga sa mga dingding, kung saan ang isang adhering layer ng likido ay nabuo. Ang panlabas na layer ng likido na katabi ng ibabaw ng tubo kung saan ito dumadaloy ay sumusunod dito dahil sa mga puwersa ng molecular adhesion at nananatiling hindi gumagalaw. Kung mas malaki ang distansya mula sa kasunod na mga layer hanggang sa ibabaw ng tubo, mas malaki ang bilis ng mga kasunod na mga layer, at ang layer na gumagalaw sa kahabaan ng pipe axis ay may pinakamataas na bilis. Ang profile ng average na bilis ng isang magulong daloy sa mga tubo (Larawan 53) ay naiiba sa parabolic profile ng kaukulang daloy ng laminar sa pamamagitan ng isang mas mabilis na pagtaas sa bilis v.
Larawan 9Mga profile (diagram) ng laminar at magulong likido na dumadaloy sa mga tubo
Ang average na halaga ng velocity sa cross section ng isang round pipe sa ilalim ng steady laminar flow ay tinutukoy ng Hagen-Poiseuille law:
(8)
kung saan ang p 1 at p 2 ay ang presyon sa dalawang cross section ng pipe, na may pagitan sa layo na Δx; r - radius ng tubo; η - koepisyent ng lagkit.
Ang batas ng Hagen-Poiseuille ay madaling ma-verify. Ito ay lumalabas na para sa mga ordinaryong likido ito ay may bisa lamang sa mababang mga rate ng daloy o maliit na laki ng tubo. Mas tiyak, ang batas ng Hagen-Poiseuille ay nasiyahan lamang sa maliliit na halaga ng bilang ng Reynolds:
(9)
kung saan ang υ ay ang average na bilis sa cross section ng pipe; l- laki ng katangian, sa kasong ito - diameter ng tubo; Ang ν ay ang koepisyent ng kinematic viscosity.
Ang siyentipikong Ingles na si Osborne Reynolds (1842 - 1912) noong 1883 ay nagsagawa ng isang eksperimento ayon sa sumusunod na pamamaraan: sa pasukan sa tubo kung saan dumadaloy ang isang tuluy-tuloy na daloy ng likido, isang manipis na tubo ang inilagay upang ang pagbubukas nito ay nasa axis. ng tubo. Ang pintura ay ibinibigay sa pamamagitan ng isang tubo papunta sa likidong stream. Habang umiral ang laminar flow, ang pintura ay gumagalaw nang humigit-kumulang sa kahabaan ng axis ng pipe sa anyo ng isang manipis, mahigpit na limitadong strip. Pagkatapos, simula sa isang tiyak na halaga ng bilis, na tinawag ni Reynolds na kritikal, parang alon na mga kaguluhan at mga indibidwal na mabilis na nabubulok na mga vortex ay lumitaw sa strip. Habang ang bilis ay tumaas, ang kanilang bilang ay naging mas malaki at sila ay nagsimulang umunlad. Sa isang tiyak na bilis, ang strip ay nahati sa magkakahiwalay na mga vortex, na kumalat sa buong kapal ng daloy ng likido, na nagdudulot ng matinding paghahalo at pangkulay ng buong likido. Ang agos na ito ay tinawag magulong .
Simula sa kritikal na halaga ng bilis, nilabag din ang batas ng Hagen-Poiseuille. Ang paulit-ulit na mga eksperimento sa mga tubo na may iba't ibang diameter at may iba't ibang mga likido, natuklasan ni Reynolds na ang kritikal na bilis kung saan ang parallelism ng mga vector ng bilis ng daloy ay nasira iba-iba depende sa laki ng daloy at ang lagkit ng likido, ngunit palaging sa paraang na ang walang sukat na numero kinuha sa isang tiyak na pare-pareho ang halaga sa rehiyon ng paglipat mula sa laminar sa magulong daloy.
Pinatunayan ng Ingles na siyentipiko na si O. Reynolds (1842 - 1912) na ang kalikasan ng daloy ay nakasalalay sa isang walang sukat na dami na tinatawag na Reynolds number:
(10)
kung saan ν = η/ρ - kinematic viscosity, ρ - fluid density, υ av - average fluid velocity sa ibabaw ng pipe cross-section, l- katangian ng linear na sukat, halimbawa diameter ng tubo.
Kaya, hanggang sa isang tiyak na halaga ng numero ng Re ay mayroong isang matatag na daloy ng laminar, at pagkatapos ay sa isang tiyak na hanay ng mga halaga ng numerong ito ang daloy ng laminar ay tumigil na maging matatag at indibidwal, higit pa o hindi gaanong mabilis na nabubulok na mga kaguluhan ay lumitaw sa daloy. Tinawag ni Reynolds ang mga numerong ito na kritikal na Re cr. Habang tumataas ang bilang ng Reynolds, nagiging magulo ang paggalaw. Ang rehiyon ng mga kritikal na halaga ng Re ay karaniwang nasa pagitan ng 1500-2500. Dapat pansinin na ang halaga ng Re cr ay naiimpluwensyahan ng likas na katangian ng pasukan sa tubo at ang antas ng pagkamagaspang ng mga dingding nito. Sa napakakinis na mga pader at isang partikular na makinis na pasukan sa pipe, ang kritikal na halaga ng Reynolds number ay maaaring itaas sa 20,000, at kung ang pasukan sa pipe ay may matulis na mga gilid, burr, atbp. o ang mga dingding ng pipe ay magaspang, ang Re ang halaga ng cr ay maaaring bumaba sa 800-1000 .
Sa magulong daloy, ang mga particle ng likido ay nakakakuha ng mga bahagi ng bilis na patayo sa daloy, upang maaari silang lumipat mula sa isang layer patungo sa isa pa. Ang bilis ng mga particle ng likido ay mabilis na tumataas habang lumalayo sila sa ibabaw ng tubo, pagkatapos ay bahagyang nagbabago. Dahil ang mga likidong particle ay lumipat mula sa isang layer patungo sa isa pa, ang kanilang mga bilis sa iba't ibang mga layer ay naiiba nang kaunti. Dahil sa malaking gradient ng bilis sa ibabaw ng tubo, kadalasang nabubuo ang mga vortice.
Ang magulong daloy ng mga likido ay pinakakaraniwan sa kalikasan at teknolohiya. Dumaloy ang hangin. atmospera, tubig sa mga dagat at ilog, sa mga kanal, sa mga tubo ay laging magulo. Sa likas na katangian, ang paggalaw ng laminar ay nangyayari kapag ang tubig ay nagsasala sa mga manipis na butas ng mga pinong butil na lupa.
Ang pag-aaral ng magulong daloy at ang pagbuo ng teorya nito ay lubhang kumplikado. Ang mga pang-eksperimentong at matematikal na kahirapan ng mga pag-aaral na ito ay bahagyang nalampasan lamang. Samakatuwid, ang isang bilang ng mga praktikal na mahahalagang problema (daloy ng tubig sa mga kanal at ilog, ang paggalaw ng isang sasakyang panghimpapawid ng isang naibigay na profile sa hangin, atbp.) ay kailangang malutas nang humigit-kumulang o sa pamamagitan ng pagsubok sa mga kaukulang modelo sa mga espesyal na hydrodynamic tubes. Upang lumipat mula sa mga resulta na nakuha sa modelo sa kababalaghan sa kalikasan, ang tinatawag na teorya ng pagkakatulad ay ginagamit. Ang Reynolds number ay isa sa mga pangunahing pamantayan para sa pagkakapareho ng daloy ng malapot na likido. Samakatuwid, ang kahulugan nito ay halos napakahalaga. Sa gawaing ito, ang isang paglipat mula sa laminar flow patungo sa magulong daloy ay sinusunod at ang ilang mga halaga ng numero ng Reynolds ay tinutukoy: sa rehiyon ng daloy ng laminar, sa rehiyon ng paglipat (kritikal na daloy) at sa magulong daloy.
- Sino ang isang Electric Gas Welder?
- Rating ng pinakamahusay na mga unibersidad ng pedagogical sa Russia Mga unibersidad ng pedagogical sa Russia: MSPU
- Paglalarawan ng trabaho ng isang katulong sa laboratoryo sa pagsusuri ng kemikal. Ano ang kategorya ng trabaho para sa isang katulong sa laboratoryo sa pagsusuri ng kemikal?
- Mga landas ng portal ng negosyo tungo sa tagumpay Pagkuha ng Ph.D.