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后大流行时期的生活77——如何吹脸

淡斋达原 淡斋达原 2023-12-24
之前总有读者留言询问关于使用空气净化设备“吹脸”的问题，考虑到大家比较关注，而且这部分也涉及到一直没填坑的办公场所空气净化设备摆放的前置内容，所以这期我们就来说说怎么“吹脸”。（分享中会涉及到一些流体力学的内容，我并不十分精通，还请读者见谅。）
本期分享有会涉及到以下几点内容：
  1. 吹脸的气流
  2. 吹脸的风机
  3. 吹脸的设备
  4. 吹脸的方式
  5. 吹脸的注意


一、吹脸的气流

一般来说空气净化设备的出风会分为层流和湍流（也叫絮流）。在物理学上，层流和湍流是流体流动的一种性质。流体流动时，如果流体质点的轨迹（一般说随初始空间坐标x、y、z随时间t而变）是有规则的光滑曲线（最简单的情形是直线），这种流动叫层流，没有这种性质的流动叫湍流。如果用图示来表示的话，是如下样子：

在风量不变的情况下，通常层流会更远，而湍流则更广。

二、吹脸的风机

在进行DIY的过程中通常会有轴流风机（比如电脑风扇）和离心风机的选择，风机对出风口的气流模式会有较大影响，从而影响到吹脸的效果。
（一）轴流式风机
轴流式风机就是与风叶的轴同方向的气流，如电风扇，空调外机风扇就是轴流方式运行风机。之所以称为“轴流式”，是因为气体平行于风机轴流动。轴流式风机通常用在流量要求较高而压力要求较低的场合。轴流式风机固定位置并使空气移动。

（二）离心式风机
离心风机是根据动能转换为势能的原理，利用高速旋转的叶轮将气体加速，然后减速、改变流向，使动能转换成势能（压力）。在单级离心风机中，气体从轴向进入叶轮，气体流经叶轮时改变成径向，然后进入扩压器。在扩压器中，气体改变了流动方向并且管道断面面积增大使气流减速，这种减速作用将动能转换成压力能。压力增高主要发生在叶轮中，其次发生在扩压过程。在多级离心风机中，用回流器使气流进入下一叶轮，产生更高压力。

（三）混流式风机
介于轴流风机和离心风机之间的风机，混流风机的叶轮让空气既做离心运动又做轴向运动，壳内空气的运动混合了轴流与离心两种运动形式，所以叫“混流”。混流（斜流）风机，风压系数比轴流风机高，流量系数比离心风机大，用在风压和流量都“不大不小”的场合。

离心风机主要是改变了风管内介质的流向的，而轴流风机是不能改变介质的流向。而且离心风机的风量和风压都非常大，但是轴流风机的风压和风量却要小得多了。但相对的，在进行DIY空气净化设备时，轴流式风机的安装要求相对简单，所以我们常见的CRBOX和DIY Cannon基本都采用的轴流式风机。


三、吹脸的设备
（一）CR-box
CR-box从结构上来说是风扇通过排出箱体中的空气造成箱体内外的气压差，周围的空气会因压力差而被“吸”过滤网，从而达到过滤的效果。气体的流向是先通过滤网，再经过风扇。过滤过的空气会从风扇中吹出，如果采用的是轴流式风机（比如电脑风扇），则会因为风扇扇叶结构使得吹出的气流以絮流为主。由于絮流容易受到周边气流的干扰，在离开出风口后会很快和周边未经净化的空气进行混合，所以在应用上并不十分适合“吹脸”。

（二）DIY Cannon
像DIY Cannon这种由风扇将空气吹向滤网，空气在吹过滤网的过程当中，其中的颗粒物会被过滤留在滤网的背面的结构，由于气流是从滤网中吹出，风口处没有过多的机械干扰，所以会以层流为主。当风量足够的时候相对适合“吹脸”。类似的还有采用电脑风扇的单片式便携空气净化器。

（三）离心式风机空气净化设备
由于CRBOX和DIY Cannon这两类设备通常都采用的是轴流风机，所以高效的离心式风机更适合进行“吹脸”，不管是对滤网采用“吹”还是“吸”的方式，其效果一般都要好于轴流式风机的设备。

四、吹脸的方式
在环境整体颗粒物水平较高的情况下，如果使用层流方式进行“不正确”的“吹脸”反而可能会增加感染的风险。为了进行说明，我们首先要介绍一下“伯努利原理”。

丹尼尔·伯努利在1726年提出了“伯努利原理”。这是在流体力学的连续介质理论方程建立之前，水力学所采用的基本原理，其实质是流体的机械能守恒。即：动能+重力势能+压力势能=常数。其最为著名的推论为：等高流动时，流速大，压力就小。

简单地说就是因为空气净化装置吹出的洁净空气相对周边未净化的气体流速更快，所以周边的气体会因为伯努利原理产生的压差而向层流集中，从而污染干净的空气。

之后还要再介绍一下“康达效应”。
康达效应(Coanda Effect)亦称附壁作用或柯恩达效应。流体（水流或气流）由偏离原本流动方向，改为随着凸出的物体表面流动的倾向。当流体与它流过的物体表面之间存在表面摩擦时（也可以说是流体粘性），只要曲率不大，流体就会顺着该物体表面流动。根据牛顿第三定律，物体施与流体一个偏转的力，则流体也必定要施与物体一个反向偏转的力。

（一）缩短相对距离
最直接的解决办法就是缩短面部和出风口之间的距离，在洁净空气被充分混合前让其到达自己的面部。

（二）扩大出风面积
扩大出风面积意味着即便洁净的空气有一部分被混合了，但仍然会有足够的洁净空气能够抵达面部，所以FFU这种大出风面积的空气净化设备其实更适合用来“吹脸”。

（三）周边增加挡风板
可以在出风口四周增加挡风板，通过物理阻挡来延后伯努利原效应的发生，等于变相缩短了距离出风口的距离。

（四）中间增加导流板
增加导流板其实是采用康达效应对抗伯努利原理，在空气净化器出风口增加导流板，可以实现更高更远的送风效果。具体应用可以直接参考空调导流板。

（五）面前放置圆柱体
同样是根据康达原理，可以在空气净化器出风口和自己脸部之间放置一个圆柱形的物体（比如饮料瓶），洁净气流会沿着圆柱体的边缘绕到另一侧，再汇聚成一股气流，等于变相延长了洁净气流的距离。（圆柱体的表面应该尽量光滑以减少风损）
五、吹脸的注意
长时间吹脸可能会刺激面部神经，神经末梢障碍使面部神经麻痹从而导致面瘫，使面部出现水肿，导致面部神经麻痹从而引发面瘫。所以建议在吹脸时注意持续时间、风量和温度（冷空气更容易诱发面瘫），当然也可以增加锻炼和营养摄入让自己变得更禁得住吹脸。

另一方面，由于吹脸经常需要将空气净化设备摆放到距离面部较近的地方，设备持续的噪音长期下来也会影响听力。

六、吹脸的看法

我个人对“吹脸”的理解是，在无法通过有效降低整体环境内颗粒物水平达到降低感染风险的时，通过降低部分关键部位的颗粒物水平来达到相似的效果。但受限于使用场景和具体设备，实际效果可能会比较微妙，一些情况下反倒可能会增加感染和面瘫风险。所以除了一些特殊情况，读者们也不要过于纠结吹脸这个事情，口罩在多数时候是更加可靠的伙伴。
以上就是本期分享的全部内容，有什么问题欢迎给我留言。

（文中所有图片均来自网络公开渠道）
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