粒子小课堂 | 管道中可接受粒子损失分析

你知道EU GMP附录一中为什么要求粒子采样管路不能超过一米吗？你知道如何选择管路的材质吗？你知道如何校准粒子计数器吗？欢迎进入PMS粒子小课堂，你想寻找的答案这里都有！有关粒子在进样口和粒子计数器光学元件之间的管道中运输的读数精确度，以及如何确定粒子采样设备的精确性，始终是人们讨论的焦点。评审因各种作用力导致损失的验证影响时，结果的确定性始终存疑。那么，这些作用力是什么？损失如何，可接受的结果又是什么？如何确定这些结果？本期小课堂将解决上述疑问，以便让您更好地理解这些问题。

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外部影响

作用于粒子上的力

洁净室验证和监测活动可视作为量化密闭空间内空气动力学而进行的测试。该空间可以是一般洁净室中的空气，也可以是输送管道或层流区中的空气。下文描述了粒子的行为机制，将有助于理解采样困难的问题，仪器校准问题并提高采样效率。

• 斯托克斯数是粒子半径与流体流动障碍物尺寸之比。这是确定运动中的粒子何时会被障碍物收集或绕过障碍物的重要因素。障碍物可能是过滤纤维或进样口。

• 阻力系数是作用在流体中粒子上的重力与惯性力之比。表示粒子将如何抵抗任何可能导致粒子速度变化的作用力。较小的粒子由于质量较小，其阻力系数也较小。

• 松弛时间是指粒子最初与运动流体达到平衡以匹配流体速度变化所需的时间。较大的粒子具有较长的松弛时间。因此，当气流通过含有小半径弯管或弯头的管道时，大粒子会沉积在管壁上，因其无法轻松适应由于管曲率引起的速度的突然变化，而是会沿原来的方向继续运动，直至撞击到管壁上。与此相关的术语是停止距离，其定义是当气流（如受障碍物）停止时，最初在气流中运动的粒子停止的距离。

• 沉积速度或沉降速度是粒子通量的比率，即单位时间内发生沉降的距离与环境粒子浓度之比。

  
  

粒子的沉降速度

此外，作用于粒子的还有附加力。这些作用于粒子上的力及其对这些力的后续反应控制粒子在空气中的迁移：

• 粘性力——运动流体流的流体动力。气流的粘性将阻滞粒子沿着流动路径的移动。如果这种流动是层流，则其他作用力作用在较大的粒子上，促进沉降和沉积。较小的粒子在层流中保持浮力。如果是湍流，较大的粒子沉积，则其将重新输送回气流中，而较小的粒子则更易受到作用在其上的附加力影响。

• 布朗运动——当粒子在空气中移动时，来自单个分子的随机影响会使其偏离路线。

由于布朗运动，粒子沿平均自由路径迁移

• 重力——作用在粒子上的重力随粒子质量以及粒子与空气密度之间的差异而变化；粒子越大，相互作用越大。

• 静电力——作用在粒子上的静电力随粒子的电荷（表面积受控）和粒子所在电场的强度而变化。当粒子滑过气流时会产生静电荷。必须尽量减少这些相互作用，以确保所有粒子到达最 终目的地。

• 扩散力——作用在粒子上的扩散力与粒子半径成反比。因此，较小的粒子更易因扩散而发生相互作用。

• 热泳力——热泳力（主要对较小的粒子起作用）随粒子的表面积和温度梯度而变化。

粒子对上述作用力的反应由粒子的大小、质量、形状和电荷控制。对于上述基本上所有作用力，主要的参数是粒径大小，原因在于其中几个作用力的大小随粒径大小的平方或立方而变化………

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下一期粒子小课堂，我们将与您一起探讨“粒子计数器校准的法规要求”。敬请期待！