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手术室送风面积及围挡高度的优化研究

作　者: 李永攀
导　师: 凌继红
学　校: 天津大学
专　业: 热能工程
关键词: 洁净手术室送风围挡抗干扰能力室内滞留粒子手术区沉降粒子
分类号: TU831.8
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

目前空气洁净技术已经广泛应用于医院空调系统,特别是洁净手术室,其作为降低医院感染率的有效技术手段已经越来越受到相关部门的重视,同时也有许多相关研究成果不断涌现。对于垂直单向流洁净手术室,可以借鉴工业洁净室中在送风口设置围挡,防止局部净化气流因引射周围污染空气而使洁净区域缩小,以便于充分利用高效过滤器出风口下方的洁净气流,有利于提高局部洁净度。本文在优化了垂直单向流手术室合适送风面积的情况下,针对送风围挡对气流组织的影响进行了实验和数值模拟研究。在实验过程中气溶胶发生浓度维持在10~6pcs/ft~3左右,在无围挡和围挡高度为400mm两种工况下,利用两台粒子计数器同时对手术室周边区和中心区的粒子浓度进行采样。测试数据比较表明:在尘源稳定的前提下,围挡高度为400mm时手术室中心区的抗干扰能力和自净能力都优于无送风围挡的情况。在数值模型建立后,将fluent的模拟结果与实验测试数据对照,结果表明数值模型与实际模型基本吻合。在数值模拟中,首先对手术室送风面积进行了优化研究,数值模拟的结果显示,在送风量为8000m3/h左右时,送风面积在3.0m×3.0m至3.2m×3.2m之间通风净化效果较好。其次,研究了送风面积为3.0m×3.0m时,围挡高度和送风速度的改变对手术室气流组织的影响,结果表明增加围挡高度可以缩小涡流区的范围,降低室内滞留粒子的数目,提高室内排污效率,减少手术区沉降粒子;而在有送风围挡时,对比0.3m/s和0.35m/s送风速度的工况,发现较高风速对减少手术区沉降粒子并无明显的效果。

全文目录

摘要  3-4
ABSTRACT  4-8
第一章绪论  8-18
  1.1 医院感染及其危害  8-12
    1.1.1 感染的分类  8
    1.1.2 感染率调查  8-10
    1.1.3 预防医院感染的措施  10-12
  1.2 空气洁净技术  12-13
    1.2.1 洁净室的分类及发展  12
    1.2.2 国外洁净手术室的发展  12-13
  1.3 洁净手术室对感染控制的作用  13-14
  1.4 手术室节能  14-15
  1.5 手术室送风围挡  15-16
  1.6 本课题研究内容  16-18
第二章数值模拟的基本理论  18-26
  2.1 计算流体力学的控制方程  18-20
  2.2 计算流体力学求解问题的基本思想  20-22
    2.2.1 CFD 的离散化方法  20-21
    2.2.2 计算区域与控制方程的离散化  21-22
  2.3 离散相  22-25
    2.3.1 颗粒的受力分析  23
    2.3.2 颗粒的轨迹  23-25
  2.4 对称面  25-26
第三章送风围挡性能的实验研究  26-44
  3.1 实验目的  26
  3.2 实验系统的建立  26-29
    3.2.1 空调净化系统  26-28
    3.2.2 发尘系统  28-29
  3.3 检测项目及仪器  29-32
    3.3.1 检测项目  29
    3.3.2 检测仪器  29-32
  3.4 测试方法  32-35
    3.4.1 静压差测试  32
    3.4.2 风速测试  32-33
    3.4.3 洁净度检测  33-34
    3.4.4 围挡性能测试方法  34-35
  3.5 测试结果及分析  35-39
    3.5.1 静压差测试结果  35-36
    3.5.2 风速测试结果  36
    3.5.3 洁净度测试结果  36-37
    3.5.4 围挡性能测试结果  37-39
  3.6 围挡性能测试结果分析  39-44
    3.6.1 尘源稳定性分析  39-40
    3.6.2 抗干扰能力对比  40-42
    3.6.3 自净能力分析  42-44
第四章数值模拟研究  44-63
  4.1 物理模型  44-45
    4.1.1 手术室的布置  44-45
    4.1.2 人体模型的建立  45
  4.2 数学模型  45-49
    4.2.1 模型假设  45
    4.2.2 控制方程  45
    4.2.3 边界条件  45-49
  4.3 网格划分  49-50
  4.4 模型验证  50-55
    4.4.1 速度测点布置  50-51
    4.4.2 数值模型验证  51-55
  4.5 不同送风面积的优化选择  55-57
    4.5.1 送风面积选择  55
    4.5.2 送风面积优化选择模拟结果  55-57
  4.6 送风围挡高度变化的影响研究  57-63
    4.6.1 手术区沉降粒子的比较  57-58
    4.6.2 室内滞留粒子比较  58-59
    4.6.3 不同围挡高度的气流组织  59-63
第五章结论与展望  63-64
  5.1 结论  63
  5.2 展望  63-64
参考文献  64-67
发表论文和科研情况说明  67-68
附录1 不同送风面积室内滞留粒子数的变化  68-69
附录2 围挡高度和送风速度变化时室内滞留粒子数  69-70
致谢  70

手术室送风面积及围挡高度的优化研究

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