Temiz oda tasarımında en çok kullanılan pratik kural saatteki hava değişim sayısıdır. Kullanışlıdır ama bir kabul kriteri değildir. ISO 14644-1 sınıflandırmayı birim hacimdeki parçacık derişimi üzerinden tanımlar: ISO Sınıf 5 için ≥0,5 µm parçacık derişimi m³ başına en çok 3 520, Sınıf 7 için 352 000, Sınıf 8 için 3 520 000 [1].
Yani sorulan şey kaç kere hava değiştiğiniz değil, parçacığın odadan çıkıp çıkmadığıdır. Aynı debiyle beslenen iki oda, hava dağılımı farklıysa bambaşka sınıflar verir.
Debinin ölçtüğü şey seyreltme, temizlenme değil
Hava değişim sayısı bir ortalama seyreltme hızıdır. Gerçek odada akış üniform değildir:
- Ölü bölgeler. Ekipman arkası, köşeler, tezgâh altları. Buralarda yerel değişim sayısı ortalamanın çok altındadır ve parçacık birikir.
- Kısa devre. Besleme difüzöründen çıkan hava doğrudan dönüş ızgarasına gider; odanın çalışma bölgesine hiç uğramaz. Debi kâğıt üzerinde yerindedir, temizleme sıfıra yakındır.
- Kaynak konumu. Parçacığın büyük kısmını üreten şey genellikle personeldir. Kaynak ile dönüş arasındaki yol kritik bölgeden geçiyorsa sınıf tutmaz.
Bu üçü de ancak alan çözümüyle görünür. Bu yüzden temiz oda, ortalamanın değil dağılımın sorulduğu tipik bir problemdir. Bkz. CFD ne zaman gereklidir notu.
Toparlanma süresi: ölçülebilir ve modellenebilir
Tasarımı sınamanın en pratik yolu toparlanma (recovery) davranışıdır: odaya kontrollü bir parçacık yükü verilip derişimin hedef seviyeye ne kadar sürede düştüğüne bakılır. Bu hem sahada ölçülebilen hem de zamana bağlı analizle doğrudan hesaplanabilen bir büyüklüktür — dolayısıyla geçerleme için elverişli bir eşleşme noktasıdır. Bkz. doğrulama ve geçerleme notu.
Modelleme kararları
Parçacıkları izleyin ya da iz sürücü çözün. İki yol vardır: ayrık faz takibi (yerleşme etkisi önemliyse) ya da pasif bir skaler taşınım denklemi (ince parçacıklar için yeterli ve çok daha ucuz). Seçim parçacık boyutuna bakar; birkaç mikronun altında yerçekimsel çökelme ihmal edilebilir hâle gelir.
Isıl kaldırma kuvvetini unutmayın. Personel, aydınlatma ve ekipman yükleri düşük hızlı bir odada akış desenini belirleyebilir. Hızlar düşük olduğu için bu çoğu zaman bir doğal taşınım problemidir.
Basınç kademelenmesi. Komşu hacimler arası fark ve kapı açılma senaryoları, sızıntı yönünü belirler. Kapı açılması tanımı gereği zamana bağlı ve hareketli sınırlı bir problemdir.
Kaynaklar
- ISO 14644-1:2015. Cleanrooms and associated controlled environments — Part 1: Classification of air cleanliness by particle concentration. International Organization for Standardization, Geneva.
- Morsi, S. A. & Alexander, A. J. (1972). An investigation of particle trajectories in two-phase flow systems. Journal of Fluid Mechanics, 55(2), 193–208. DOI: 10.1017/S0022112072001806