Lower Airway Expsoure to Particulate Emissions from Cooking Oil by a CT-Imaging Based 3D Printed Human Airway Model
Studenteropgave: Kandidatspeciale og HD afgangsprojekt
- Kirstine Meyer Frandsen
- Malthe Haahr Hvelplund
4. semester, Indeklima og Energi, Kandidat (Kandidatuddannelse)
Formålet ved dette afgangsprojekt er at opnå en dybere forståelse af partikeleksponeringen i de menneskelige luftveje. Dette udføres ved brug af en anatomisk korrekt model af de nedre luftveje udviklet på baggrund af CT-scanningen af en mand. Dette er en innovativ tilgang til at undersøge partikeleksponering fra forskellige forureningskilder, som ikke før er blevet anvendt i takt med den teknologiske udvikling.
CT-scanningen har ført til en 3D printet luftvejsmodel, der muliggør en eksperimentel undersøgelse. Luftvejsmodellens geometri bliver ligeledes brugt til en numerisk undersøgelse.
De eksperimentelle undersøgelser af partikeleksponeringen i de nedre luftveje tager udgangspunkt i stegning af fire forskellige typer madlavningsolier. I forsøgsopstillingen er luftvejsmodellen placeret tæt på forureningskilden, og partikelkoncentrationen bliver målt i flere lokationer i et "clean room" med fortrængningsventilation.
Den eksperimentelle undersøgelse viste en faktor fem til forskel på den maksimalt opnåede massekoncentrationen imellem de forskellige olietyper. Olivenolie genererede den største massekoncentration, og solsikkeolie den mindste. Størrelsesdistributionen på de inhalerede partikler var baseret på talkoncentrationen og viste sig næsten at være ens for de forskellige olietyper, såvel som i løbet af forsøget. Forskellen på massekoncentrationen var altså ikke forårsaget af størrelsesfordelingen på partiklerne, men skyldes nærmere oliernes forskellige røgpunkter.
Påvirkningen af den termiske søjle på massekoncentrationen i åndingszonen blev undersøgt ved brug af en termisk mannequin. Denne viste, at der ingen forskelle var i massekoncentrationen grundet den overdøvende varmestrøm fra forureningskilden.
Den numeriske undersøgelse omhandler en analyse af partiklers bevægelse samt disses deponering i luftvejene, som ikke er muligt at opnå igennem det eksperimentelle arbejde. Deponeringen blev undersøgt ift. luftvejenes opdeling og ud fra ens-spredte partikler. En stationær CFD simulering blev udført grundet tidsbegrænsningen for projektet. Resultaterne viste, at størstedelen af partiklerne blev deponeret i bronkierne, og at partikler med en aerodynamisk diameter over <2.0mikrometer forårsagede en højere deponeringsfaktor grundet større risiko for impaktion og sedimentation.
En sammenligning imellem den eksperimentelle og numeriske undersøgelse viste en stor forskel i den undersøgte deponeringsfaktor. Forskellen skyldes de forskellige antagelser og undersøgelsesmetoder anvendt i forløbet.
Samlet set fremmer denne undersøgelse viden om eksponeringen og indtaget af partikler ved implementeringen af ny state-of-the-art teknologi. Denne viden bidrager til fremtidige undersøgelser af kontrolmetoder, der skal minimere de sundhedsmæssige konsekvenser ved husholdningens forureningskilder.
Sprog | Engelsk |
---|---|
Udgivelsesdato | 8 jun. 2018 |
Antal sider | 175 |
Emneord | cfd simuleringer, partikeleksponering, nedre luftveje, madlavningsolie, indeklima, indendørs forurening, målinger, CT scanning, partikelstørrelser, intake fraction |
---|