Ламинарный поток воздуха как сделать

Добавил пользователь Валентин П.
Обновлено: 17.09.2024

При ламинарном режиме движение воздуха может быть спокойным с параллельными траекториями частиц и отсутствием перемешивания между отдельными слоями потока, при турбулентном — бурным с перемешиванием между слоями потока по сложным траекториям.

При ламинарном режиме движение стационарное (v = const, р = const), при турбулентном — квазистационарное (v_cp = const), точечные характеристики потока изменяются во времени, пульсируют, постоянны только усредненные по времени их значения.

В результате на поверхности трубопровода (воздуховода) образуется тонкий слой неподвижной жидкости или газа, называемый ламинарной пленкой. При ламинарном режиме отсутствует внешнее трение и существует лишь внутреннее.

При турбулентных режимах ламинарная пленка покрывает лишь незначительные шероховатости, поэтому движущийся воздух практически соприкасается со всеми шероховатостями. В шахте в основном встречается турбулентное движение, которому присуще как внешнее, так и внутреннее трение. Критерием для оценки режима движения воздуха служит число Рейнольдса

Изучение свойств потоков жидкостей и газов очень важно для промышленности и коммунального хозяйства. Ламинарное и турбулентное течение сказывается на скорости транспортировки воды, нефти, природного газа по трубопроводам различного назначения, влияет на другие параметры. Этими проблемами занимается наука гидродинамика.

Еще Менделеевым в 1880 году была высказана идея о существовании двух противоположных режимов течений. Более подробно этот вопрос изучил британский физик и инженер Осборн Рейнольдс, завершив исследования в 1883 году. Сначала практически, а затем с помощью формул он установил, что при невысокой скорости течения перемещение жидкостей приобретает ламинарную форму: слои (потоки частиц) почти не перемешиваются и движутся по параллельным траекториям. Однако после преодоления некоего критического значения (для различных условий оно разное), названного числом Рейнольдса, режимы течения жидкости меняются: струйный поток становится хаотичным, вихревым – то есть, турбулентным. Как оказалось, эти параметры в определенной степени свойственны и газам.

Существуют два режима движения воздуха: ламинарный и турбулентный и ламинарный режим характеризуется упорядоченным движением частиц воздуха по параллельным траекториям. Перемешивание в потоке происходит в результате взаимопроникновения молекул. При турбулентном режиме движение частиц воздуха хаотично, перемешивание обусловлено взаимопроникновением отдельных объемов воздуха и поэтому происходит значительно интенсивнее, чем при ламинарном режиме.

При стационарном ламинарном движении скорость воздушного потока в точке постоянна по величине и направлению; при турбулентном движении ее величина и направление переменны во времени.

Турбулентность является следствием внешних (заносимых в поток) или внутренних (генерируемых в потоке) возмущении?. Турбулентность вентиляционных потоков, как правило, внутреннего происхождения. Ее причина — вихреобразования при обтекании потоком неровно тестей и предметов.

Практические расчеты английского ученого показали, что поведение, например, воды, сильно зависит от формы и размеров резервуара (трубы, русла, капилляра и т.д.), по которому она течет. В трубах, имеющих круглое сечение (такие используют для монтажа напорных трубопроводов.

Критерием устойчивости турбулентного режима является число Рейнольдса:

Re = uD/h

где и— средняя скорость движения воздуха в помещении;

D — гидравлическии? диаметр помещения;

D = 4S/P

S— площадь поперечного сечения помещения;

Р— периметр поперечного сечения помещения;

v — кинематический? коэффициент вязкости воздуха.

Число Рейнольдса, выше которого турбулентное движение устойчиво, называется критическим. Для помещений оно равно 1000—1500, для гладких труб — 2300. В помещениях движение воздуха, как правило, турбулентное; при фильтрации (в чистых помещениях) возможен как ламинарный, так и турбулентный режим.

Главным преимуществом работы в ламинарном шкафу является то, что рабочая поверхность защищена от пыли и микробного заражения постоянным стабильным потоком фильтрованного воздуха, проходящего над ней (рис. 6.7). Существуют два типа ламинарных потоков: 1) горизонтальный, при котором поток воздуха дует со стороны, противоположной оператору, параллельно рабочей поверхности, и не рециркулирует (см. рис. 6.7я); и 2) вертикальный, при котором поток воздуха направляется сверху вниз на рабочую поверхность и либо удаляется, либо рециркулирует В большинстве ламинарных шкафов 20% воздуха удаляется, и восполняется захватом воздуха перед поверхностью рабочего стола. Такая конфигурация создана для минимизации выхода избытка воздуха с поверхности рабочей зоны. Горизонтальный тип создает более стабильный поток воздуха и лучшую защиту стерильности культур и реагентов; вертикальный тип обеспечивает лучшую защиту для оператора.

Для работы с объектами, имеющими потенциальную биологическую опасность (культуры клеток, выделенных из человека или приматов, вирусинфи-цированные культуры и т.д.), следует использовать MSC-боксы II класса биологической безопасности (Microbiological Safety Cabinet) с вертикальным ламинарным потоком (см. разд. 7.1.7 и рис. 7.5я). Наилучшую защиту от химической и радиохимической опасности обеспечивает специальный шкаф для работ по определению цитотоксичности, оборудованный угольным фильтром, очищающим рециркулирующий воздух, либо ламинарный шкаф с выведением всего потока воздуха наружу из здания через систему вентиляции (см. разд. 7.5.4). Если оператор имеет дело с известными возбудителями человека, приемлем бокс для работы с возбудителями III группы патогенности (см. разд. 7.8.2, рис. 7.5в).

Эффективность работы ламинарного шкафа зависит от минимального перепада давления, при котором воздух проходит через фильтр. При возрастании сопротивления перепад давления увеличивается и поток воздуха через бокс снижается. Ниже 0,4 м/с (80 футов/мин) стабильность потока исчезает и стерильность не может поддерживаться. Перепад давления контролируется манометром, встроенным в бокс,но прямое измерение потока воздуха анемометром предпочтительнее.

При повседневной работе проверять качество фильтров необходимо примерно каждые 3-6 месяцев. Первичный фильтр для ламинарного шкафа с горизонтальным потоком можно снять (после выключения вентилятора) и вымыть при помощи мыла и воды. Встроенные первичные фильтры в ламинарных шкафах II класса биологической опасности и боксах с вертикальным потоком могут быть заменены только инженером. Эти фильтры необходимо сжечь или ав-токлавировать и заменить на новые.

Каждые 6 месяцев НЕРА-фильтр над рабочей поверхностью должен проверяться на предмет стабильности и однородности воздушного потока, а также дефектов и прорывов, которые определяются по местному возрастанию воздушного потока и увеличению подсчитанных частиц. Мониторинг, как правило, проводят инженеры-профессионалы на контрактной основе. В ламинарных шкафах II класса биологической опасности также необходимо производить периодическую замену НЕРА-фильтра при снижении качества очищаемого воздуха. Это также должно производиться профессиональным инженером, с соответствующей подготовкой, включающей навыки упаковки и утилизации отработанных фильтров, замены и установки новых. Если ламинарный шкаф предназначен для работы с объектами, имеющими потенциальную биологическую опасность, до замены фильтра боксы должны быть закрыты и обработаны дезинфектантом.

Регулярная проверка рабочей поверхности должна проводиться еженедельно при любом разбрызгивании и разливании сред и реагентов, рабочая зона немедленно вытирается и стерилизуется 5%-м феноловым дезинфектантом или 70%-м этанолом. Иногда разлив или разбрызгивание остаются незамеченными, поэтому необходимо периодически проверять чистоту рабочей поверхности. Тампоны, щетки, тканевые салфетки, перчатки, попавшие под рабочую поверхность, при уборке могут попасть на первичный фильтр и нарушить поток воздуха, поэтому будьте внимательны и периодически проверяйте первичный фильтр.

Предпочтительна непрерывная работа ламинарного шкафа, поскольку она позволяет сохранять рабочую зону чистой: любое разливание на фильтре или на рабочей поверхности быстро высыхает в стерильном воздухе и снижается возможность роста микроорганизмов.

Ультрафиолетовый свет также используется для стерилизации воздуха и обработки рабочей поверхности в перерывах между работами. Эффективность ультрафиолетовой обработки несомненна, поскольку свет проникает в щели, куда не может проникнуть этанол или другие дезинфицирующие агенты. Ультрафиолетовая обработка несет в себе радиационную опасность, в частности для глаз, а также может привести к образованию трещин на пластиковых панелях (например, Perspex) через 6 месяцев — 1 год при одновременном использовании этанола.
• Требование безопасности. Если используется ультрафиолет, следует надевать защитные очки и закрывать все участки кожи, подвергающиеся его воздействию.

Канал The King of Random показал, как смастерить необычный ламинарный фонтан, в котором струя жидкости излучает приглушенный неоновый свет.

Для этого вам понадобится пластиковая труба, светодиоды разного цвета, клей и провода. В видео показан принцип устройства светящегося фонтана. Что касается того, как и куда будет литься струя — решать только вам. Для того, чтобы посмотреть ролик на русском языке, активируйте титры и переведите их в настройках.

Читайте также: