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क्लीनरूम वायु प्रवाह के सिद्धांत: लैमिनर और टर्बुलेंट प्रवाह

1960
सेमीकंडक्टर अनुप्रयोगों में लैमिनर और टर्बुलेंट प्रवाह सिद्धांतों को प्रदर्शित करने वाले क्लीनरूम एयरफ्लो सिस्टम।

(यह छवि केवल उदाहरण के लिए बनाई गई है)

क्लीनरूम संदूषण को नियंत्रित करने के लिए वायु प्रवाह के दो प्राथमिक सिद्धांतों का उपयोग करते हैं। अशांत (या गैर-एकदिशीय) प्रवाह में मिश्रित वायु धाराएँ शामिल होती हैं, जो कम सख्त श्रेणियों (आईएसओ 6-9) के लिए उपयुक्त है। लैमिनर (या एकदिशीय) प्रवाह समानांतर, स्थिर-वेग वाली वायु धाराओं का उपयोग करके वातावरण से कणों को बाहर निकालता है, जो आईएसओ 1-5 जैसे उच्च-शुद्धता अनुप्रयोगों के लिए आवश्यक है, जिससे क्रॉस-संदूषण को रोका जा सके और कणों को तेजी से हटाया जा सके।

क्लीनरूम इंजीनियरिंग में टर्बुलेंट और लैमिनर एयरफ्लो के बीच चुनाव एक मूलभूत डिज़ाइन निर्णय है, जो आवश्यक स्वच्छता स्तर और लागत संबंधी सीमाओं पर निर्भर करता है। टर्बुलेंट फ्लो वाले कमरे, जो अधिक पारंपरिक डिज़ाइन हैं, छत पर लगे डिफ्यूज़र से HEPA-फ़िल्टर की हुई हवा की आपूर्ति करते हैं। हवा कमरे में प्रवेश करती है, मौजूदा हवा के साथ मिल जाती है, और निचले स्तर के निकास के माध्यम से बाहर निकलते समय दूषित पदार्थों को हटा देती है। हालांकि यह कई अनुप्रयोगों के लिए प्रभावी है, लेकिन अनियमित वायु प्रवाह से भंवर बन सकते हैं जहां कण ठहर सकते हैं या जम सकते हैं।

इसके विपरीत, लैमिनर प्रवाह, जिसे एकदिशीय प्रवाह भी कहा जाता है, हवा की एक अनुमानित, एकसमान गति उत्पन्न करता है। एक ऊर्ध्वाधर लैमिनर प्रवाह वाले कमरे में, पूरी छत हवा से बनी होती है। हेपा या यूएलपीए filters, and the air travels straight down to a perforated raised floor, acting like a massive, slow-moving piston that pushes particles out. This design provides the highest level of air cleanliness by minimizing the time a particle can remain airborne and preventing lateral movement of contaminants. Horizontal laminar flow systems are also used, where air moves from a filtered wall to an exhaust wall. While significantly more expensive to build and operate due to the large filter area and high air-change rates, laminar flow is non-negotiable for processes like microchip fabrication where a single sub-micron particle can destroy a device.

UNESCO Nomenclature: 2210
– मैकेनिक्स

Type

भौतिक उपकरण

व्यवधान

क्रांतिकारी

उपयोग

व्यापक उपयोग

शगुन

  • द्रव गतिकी के सिद्धांत (बर्नौली का सिद्धांत) रेनॉल्ड्स संख्या)
  • HEPA निस्पंदन प्रौद्योगिकी का विकास
  • विलिस व्हिटफील्ड द्वारा आधुनिक क्लीनरूम का आविष्कार
  • वायुजनित कणों के परिवहन तंत्र की समझ

आवेदन

  • सेमीकंडक्टर फोटोलिथोग्राफी बे
  • दवा उत्पादन में रोगाणुरहित फिलिंग लाइनें
  • संवेदनशील सर्जरी के लिए ऑपरेशन थिएटर
  • उपग्रह संयोजन और एकीकरण सुविधाएं
  • जैविक सुरक्षा कैबिनेट

पेटेंट:

  • US3158457A

संभावित नवाचार विचार

  • हाइब्रिड एयरफ्लो सिस्टम जो ऊर्जा बचाने के लिए लैमिनर और टर्बुलेंट मोड के बीच स्विच करते हैं
  • जटिल क्लीनरूम ज्यामितियों में वायु प्रवाह को अनुकूलित करने के लिए कम्प्यूटेशनल द्रव गतिशीलता (सीएफडी) सॉफ्टवेयर
  • ‘air curtain’ barriers using focused laminar flow to isolate specific zones without physical walls
  • वास्तविक समय में कणों की संख्या के अनुसार प्रतिक्रिया देने वाली स्वतः समायोजित होने वाली वायु प्रवाह प्रणाली
  • अल्ट्रासोनिक airflow modulation for targeted particle manipulation
  • प्लाज्मा आधारित वायु शोधन को सीधे लैमिनर फ्लो प्लेनम में एकीकृत किया गया है।
  • पहनने योग्य sensors for personnel that map airflow disruption patterns
  • लैमिनर फ्लो सिस्टम में शोर को कम करने के लिए फिल्टर हाउसिंग में ध्वनिक अवमंदन सामग्री को एकीकृत किया जाता है।
संबंधित विषय: लैमिनर प्रवाह, टर्बुलेंट प्रवाह, एकदिशीय वायु प्रवाह, संदूषण नियंत्रण, क्लीनरूम डिजाइन, द्रव गतिकी, HEPA फिल्टर, कण निष्कासन।

ऐतिहासिक संदर्भ

क्लीनरूम वायु प्रवाह के सिद्धांत: लैमिनर और टर्बुलेंट प्रवाह

1959-11
1960
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1958
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1960
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(यदि तिथि अज्ञात है या प्रासंगिक नहीं है, उदाहरण के लिए "द्रव यांत्रिकी", तो इसके उल्लेखनीय उद्भव का एक अनुमानित आंकड़ा प्रदान किया गया है)

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