第五章 空氣供給工程設(shè)備

1、第五章第五章 空氣供給工程設(shè)備空氣供給工程設(shè)備內(nèi)容空氣中微生物的分布發(fā)酵工業(yè)對空氣無菌程度的要求 空氣除菌的方法 介質(zhì)過濾除菌的機理 介質(zhì)過濾除菌的工藝 介質(zhì)過濾除菌的設(shè)備及計算空氣調(diào)節(jié)的方法空氣調(diào)節(jié)的工藝設(shè)備及計算概述需氧微生物的純培養(yǎng)純O2，是否可以？關(guān)于抗生素生產(chǎn)企業(yè)發(fā)酵染菌的分關(guān)于抗生素生產(chǎn)企業(yè)發(fā)酵染菌的分析及資料統(tǒng)計析及資料統(tǒng)計染菌原因比例/% 染菌原因比例/%種子染菌或懷疑種子帶菌9.64接種管道滲漏0.39接種子罐壓跌零0.19閥門泄露1.45培養(yǎng)基滅菌不徹底0.79攪拌軸封泄露2.09總空氣系統(tǒng)帶菌19.96罐蓋泄露1.54泡沫升至罐頂0.48其他設(shè)備泄露10.15夾套穿孔12

2、.36操作問題10.15蛇管穿孔滲漏5.89原因不明24.91GMP生物工程技術(shù)生產(chǎn)藥品時，要符合藥品生產(chǎn)和質(zhì)量管理規(guī)范（Good Manufacturing Practice，GMP )潔凈級別：根據(jù)國家藥品生產(chǎn)質(zhì)量管理規(guī)范（GMP）的要求，生物制品、藥品的生產(chǎn)場地也需符合空氣潔凈度要求并有相應(yīng)的管理手段。 第一節(jié)第一節(jié) 空氣除菌設(shè)備空氣除菌設(shè)備一、空氣除菌和滅菌方法二、空氣過濾除菌流程 三、空氣預(yù)處理設(shè)備 四、介質(zhì)過濾除菌 一、空氣除菌和滅菌方法一、空氣除菌和滅菌方法1. 空氣中微生物的分布2. 發(fā)酵對空氣無菌程度的要求3.空氣除菌及方法1. 空氣中微生物的分布空氣的組成：各種氣體及顆?？?/p>

3、氣中的微生物：細菌及其芽孢、酵母、真菌和病毒分布方式：依附在塵埃上數(shù)量：103104個/m3 空氣中微生物的含量和種類隨地區(qū)，季節(jié)和空氣中灰塵粒子多少，以及人們的活動情況而異?？諝庵械奈⑸锓N類以細菌和細菌芽孢較多，也有酵母，霉菌和病毒。這些微生物一般附著在空氣中的灰塵上或霧滴上?？諝庵形⑸锶绾螜z測？空氣中微生物如何檢測？檢測：培養(yǎng)法或光學(xué)法測定其近似值？2. 發(fā)酵對空氣無菌程度的要求發(fā)酵對空氣無菌程度的要求 好氣性發(fā)酵過程中需要大量的無菌空氣，空氣要做到絕對無菌在目前是不可能的，也是不經(jīng)濟的。發(fā)酵對無菌空氣的要求是 ：無菌，無灰塵，無雜質(zhì)，無水，無油，正壓等幾項指標。發(fā)酵對無菌空氣的無菌程

4、度要求因菌種的生產(chǎn)能力的強弱、生長速度的快慢、發(fā)酵周期的長短等的不同而異。其要求為：只要在發(fā)酵過程中不因無菌空氣染菌，而造成損失即可。“無菌空氣”：是指通過除菌處理使空氣中的含菌量降低到某一個水平，從而使污染的可能性降至極小。根據(jù)生物產(chǎn)品的不同，可以按染菌概率10-310-6來表示無菌程度，10-3染菌率表示1000次培養(yǎng)所用的無菌空氣只允許1次染菌。空氣除菌流程是按生產(chǎn)對無菌空氣要求具備的參數(shù)，根據(jù)空氣的性質(zhì)而制定的，同時還要結(jié)合吸氣環(huán)境的空氣條件和所用設(shè)備的特性進行考慮。 發(fā)酵用無菌空氣的質(zhì)量標準（1）連續(xù)提供一定流量的壓縮空氣； （2）空氣的壓強（表壓）0.2-0.4MPa； （3）進入

5、過濾器之前，空氣的相對濕度小于70；（4）進入發(fā)酵罐的空氣溫度可比培養(yǎng)溫度高1030；（5）壓縮空氣的潔凈度，取失敗率為10-3。3.空氣除菌及方法定義：除去或殺滅空氣中的微生物。常用的除菌方法有介質(zhì)過濾、輻射、化學(xué)藥品、加熱、靜電吸附等。輻射殺菌、化學(xué)藥品殺菌、干熱殺菌等都是將有機體蛋白質(zhì)變性而破壞其活力，從而殺滅空氣中的微生物。介質(zhì)過濾和靜電吸附方法則是利用分離方法將微生物粒子除去除去。（1） 輻射殺菌超聲波、高能陰極射線、X射線、射線、射線、紫外線。紫外線：253.7265nm時殺菌效力最強，它的殺菌力與紫外線的強度成正比，與距離的平方成反比。輻射滅菌：一些表面的以及對流不強情況下有限空

6、間內(nèi)空氣的滅菌應(yīng)用范圍與缺點通常用于無菌室和醫(yī)院手術(shù)室。殺菌效率較低，殺菌時間較長。一般要結(jié)合甲醛蒸汽等來保證無菌室的無菌程度。（2）熱滅菌法 機理：加熱后使微生物體內(nèi)蛋白質(zhì)（酶）氧化而致死亡。 有效、可靠需要消耗大量能源和增設(shè)大量的換熱設(shè)備，從技術(shù)經(jīng)濟上來看不是很合理?？諝鉁缇罂諝鉁缇罂諝?34110985671-空壓機 2-粗過濾器 3-保溫層 4-貯氣罐 5-保溫罐 6-列管式冷卻器 7-鍋輪壓縮機 8-預(yù)熱器 9-粗過濾器 10-空氣吸入塔圖4-1 空氣熱滅菌流程示意圖（3）靜電除菌 利用靜電引力來吸附帶電離子而達到除塵滅菌的目的 優(yōu)點：阻力小，染菌率低，平均低于10-15 ，除水

7、、除油的效果好，耗電少 ，可同時除去水霧、油霧、塵埃 缺點：設(shè)備龐大 、一次性投資較大 、捕集率尚嫌不夠，需要采取其它措施。受氣體溫、濕度等的操作條件影響較大。 按氣流方向分為立式和臥式，按沉淀極極型式分為板式和管式，按沉淀極板上粉塵的清除方法分為干式、濕式等 臥式靜電除塵器臥式靜電除塵器管式靜電除塵器管式靜電除塵器-帶微粒的空氣電離部分除塵部分清潔空氣5000v10000v圖4-2 靜電除塵器裝置圖（4）介質(zhì)過濾除菌 含菌空氣通過過濾介質(zhì)，以阻截空氣流中所含微生物，從而取得無菌空氣的方法。最常用的獲得大量無菌空氣的常規(guī)方法。 從經(jīng)濟性、可操作性、有效性等方面考慮，生物加工過程的無菌空氣基本上

8、采用介質(zhì)過濾的方法進行。（4）介質(zhì)過濾除菌1. 介質(zhì)過濾除菌機理2. 空氣過濾設(shè)備的計算設(shè)計3. 過濾介質(zhì)過濾介質(zhì)分類介質(zhì)間孔隙大于微生物直徑，有一定厚度的介質(zhì)濾層才能達到過濾除菌的目的，這類過濾介質(zhì)有棉花、活性炭、玻璃纖維、燒結(jié)材料等而另一類孔隙小于細菌，含細菌等微生物的空氣通過介質(zhì)，微生物就被截留于介質(zhì)上而實現(xiàn)過濾除菌，有時稱之為絕對過濾絕對過濾。除去0.2m左右的粒子，故可以把微生物全部過濾除去。介質(zhì)過濾除菌機理直接攔截慣性沖擊重力沉降攔截布朗擴散靜電吸附直接攔截直接攔截絕對截留：顆粒直徑大于過濾介質(zhì)間隙- 顆粒被捕獲在濾材纖維之間形成的孔中直接攔截直接攔截不規(guī)則形狀的搭橋不規(guī)則形狀的搭

9、橋慣性沖擊滯留作用機理空氣通過濾層時，氣流僅能從纖維間的間隙通過，由于纖維縱橫交錯，錯綜復(fù)雜，迫使空氣流不斷地改變運動方向和速度。慣性沖擊滯留作用慣性沖擊滯留作用：當微粒以一定的速度垂直纖維方向運動時，空氣受阻即改變方向，繞過纖維前進。而微粒由于運動慣性運動慣性較大，未能及時改變運動方向，直沖到纖維的表面，由于摩擦黏附就滯留在纖維表面上。當流經(jīng)過濾介質(zhì)時流體必須沿彎曲通道當流經(jīng)過濾介質(zhì)時流體必須沿彎曲通道行進。行進。 這將增加過濾機制的有效性。這將增加過濾機制的有效性。 停留的顆粒減小了濾孔孔徑停留的顆粒減小了濾孔孔徑當流體改變運動方向時，慣性使顆粒撞擊到濾材當流體改變運動方向時，慣性使顆粒撞

10、擊到濾材表面并由于吸附力而停留表面并由于吸附力而停留 攔截滯留作用攔截滯留作用：當微粒隨低速氣流流動慢慢靠近纖維時，微粒所在的主導(dǎo)氣流流線受纖維所阻而改變流動方向，繞過纖維前進，并在纖維的周邊形成一層邊界滯流區(qū)。滯流區(qū)內(nèi)的氣流速度更慢，進入其中的微粒慢慢靠近和接觸纖維而被黏附滯留布朗擴散截留作用布朗擴散：直徑很小的微粒在緩慢流動的氣流中能產(chǎn)生一種不規(guī)則的直線運動；較大空間、較大氣速時不起作用；緩慢流動的氣流和極小的纖維間隙間：增強了微粒與纖維的接觸和被捕捉過濾除菌機理當空氣流過介質(zhì)時，上述五種除菌機理同時起作用氣流速度不同，起主要作用的機理也就不同。當氣流速度較大時，除菌效率隨空氣流速的增加而

11、增加，慣性沖擊起主要作用；氣流速度較小，除菌效率隨氣流速度的增加而降低，此時擴散起主要作用；氣流速度中等，可能是截留起主要作用。如果空氣流速過大，除菌效率又下降，如果空氣流速過大，除菌效率又下降，則是由于已被捕集的微粒又被湍動的氣則是由于已被捕集的微粒又被湍動的氣流夾帶返回到空氣中。流夾帶返回到空氣中。 圖4-15 過濾除菌效率（ ）與氣速（vs)的關(guān)系/ %慣性沖擊機理vs / (m/s)擴散機理噬菌體攔截機理0重新污染4、過濾介質(zhì)的類型表面過濾介質(zhì): 編織網(wǎng)粉末燒結(jié)深度過濾介質(zhì): 纖維材料結(jié)構(gòu)棉花活性炭或玻璃纖維有機合成纖維 澆鑄膜結(jié)構(gòu)介質(zhì)過濾除菌的工藝 空氣過濾除菌流程是按生產(chǎn)對無菌空氣

12、要求具備的參數(shù)，根據(jù)空氣的性質(zhì)而制訂的，同時還要結(jié)合吸氣環(huán)境的空氣條件和所用設(shè)備的特性進行考慮。對于一般要求的低壓無菌空氣，可直接采用一般鼓風(fēng)機增壓后進入過濾器，經(jīng)一、二次過濾除菌而制得。而一般的深層通氣發(fā)酵，除要求無菌空氣具有必要的無菌程度外，還要具有一定的壓力，這就需要比較復(fù)雜的空氣除菌流程。二、空氣過濾除菌流程二、空氣過濾除菌流程 按生產(chǎn)對無菌空氣要求具備的參數(shù)結(jié)合吸氣環(huán)境的空氣條件和所用除菌設(shè)備的特性，根據(jù)空氣的性質(zhì)而制定的。空壓機或鼓風(fēng)機：提高壓力，克服阻力，（除水除油）風(fēng)壓要求低，輸送距離短，無菌要求也不高的場合及具有自吸作用的發(fā)酵系統(tǒng)離心式鼓風(fēng)機增壓。發(fā)酵廠所使用的空氣除菌流程，

13、隨各地的氣候條件及設(shè)備條件不同而有很大的差別。要保持過濾器有比較高的過濾效率，應(yīng)維持一定的氣流速度和不受油、水的干擾。氣流速度可由操作來控制；要保持不受油、水干擾則要有一系列冷卻、分離、加熱的設(shè)備來保證空氣的相對濕度在5060的條件下過濾。（一）兩級冷卻、加熱除菌流程（一）兩級冷卻、加熱除菌流程312圖4-3 兩極冷卻,加熱除菌流程1-粗過濾器 2-壓縮機 3-貯罐 4,6-冷卻器 5-旋風(fēng)分離器 7-絲網(wǎng)分離器 8-加熱器 9-過濾器456789兩級冷卻、加熱除菌流程兩級冷卻、加熱除菌流程優(yōu)點適應(yīng)各種氣候條件，能充分地分離油水，使空氣達到低的相對濕度下進入過濾器，以提高過濾效率兩次冷卻、兩次

14、分離、適當加熱。兩次加熱、兩次分離油水的好處是能提高傳熱系數(shù)，節(jié)約冷卻水，油水分離得比較完全 油水分離裝置兩級冷卻器第一冷卻器冷卻后，大部分的水、油都已結(jié)成較大的顆粒，且霧粒濃度較大，故適宜用旋風(fēng)分離器分離。 第二冷卻器使空氣進一步冷卻后析出一部分較小霧粒，宜采用絲網(wǎng)分離器分離 加熱裝置第一級冷卻到3035，第二級冷卻到2025。除水后，空氣的相對濕度仍較高，須用絲網(wǎng)分離器后的加熱器加熱空氣，使其相對濕度降低至5060%，以保證過濾器的正常運行。分水后加熱到3035，因為溫度升高，相對濕度下降。兩級冷卻、加熱除菌流程尤其適用潮濕的地區(qū)（二）冷熱空氣直接混合式空氣除菌流程原理：壓縮空氣從貯罐出來

15、后分成兩部分：一部分進入冷卻器，冷卻到較低溫度，經(jīng)分離器分離水、油霧后與另一部分未處理過的高溫壓縮空氣混合，混合空氣已達到溫度為3035，相對濕度為5060%的要求，再進入過濾器過濾。優(yōu)點特點：可省去第二次冷卻后的分離設(shè)備和空氣加熱設(shè)備，流程比較簡單，利用壓縮空氣來加熱析水后的空氣，冷卻水用量少等此流程適用于中等混合量的地區(qū)。 312456圖4-4 冷熱空氣直接混合式空氣除菌流程1-粗過濾器 2-壓縮機 3-貯罐 4-冷卻器 5-絲網(wǎng)分離器 6-過濾器（三）高效前置過濾空氣除菌流程6571-高效前置過濾器 2-壓縮機 3-貯罐 4-冷卻器 5-絲網(wǎng)分離器 6-加熱器 7-過濾器圖4-5 高效前

16、置過濾空氣除菌流程1423高效前置過濾空氣除菌流程高效率的前置過濾設(shè)備，利用壓縮機的抽吸作用，使空氣先經(jīng)中、高效過濾后，再進入空氣壓縮機 空氣無菌程度比較高 （四）利用熱空氣加熱冷空氣的流程123457896圖4-6 利用熱空氣加熱冷空氣的流程示意圖1-高空采風(fēng) 2-粗過濾器 3-壓縮機 4-熱交換器 5-冷卻器 6，7-析水器 8-空氣總過濾器 9-空氣分過濾器利用熱空氣加熱冷空氣的流程利用壓縮后熱空氣和冷卻后的冷空氣進行交換，使冷空氣的溫度升高，降低相對濕度。此流程對熱能的利用比較合理，熱交換器還可以兼做貯氣罐但由于氣氣交換的傳熱系數(shù)很小，加熱面積要足夠大才能滿足要求 填充物的裝填順序如下

17、： 孔板鐵絲網(wǎng)麻布棉花麻布活性碳麻布棉花麻布鐵絲網(wǎng)孔板 三、空氣預(yù)處理過程設(shè)備三、空氣預(yù)處理過程設(shè)備（一）空氣預(yù)處理的作用與原理（二）空氣預(yù)處理設(shè)備 （一）空氣預(yù)處理的作用與原理目的1提高壓縮空氣的潔凈度，降低空氣過濾器的負荷；2去除壓縮后空氣中所帶的油水，以合適的空氣濕度和溫度進入空氣過濾器。如何提高壓縮空氣的潔凈度？提高壓縮前空氣的潔凈度的主要措施是提高空氣吸氣口的位置和加強吸入空氣的前過濾。前過濾：布袋過濾器、填料過濾器、油浴洗滌和水霧除塵裝置 （二）空氣預(yù)處理設(shè)備1粗過濾器：捕集較大的灰塵顆粒，防止壓縮機受損，同時也可減輕總過濾器負荷。粗過濾器一般要求過濾效率高，阻力小，否則會增加空氣

18、壓縮機的吸入負荷和降低空氣壓縮機的排氣量。常用的粗過濾器：布袋過濾；填料過濾；油浴洗滌；水霧除塵。袋式過濾器是應(yīng)用廣泛的一種除塵器，對細塵粒（15m）的效率達到99以上。其適應(yīng)性較強，不受粉塵比電阻的影響，也不存在其它污染問題。振動機構(gòu)含塵氣流圖4-7 機械振動袋式除塵器濾袋凈氣袋式除塵器早期布袋除塵器用人工或機械振打清灰，應(yīng)用受限。1950年以來，隨著逆向噴吹型（反吹風(fēng)）和脈沖型技術(shù)的發(fā)明與應(yīng)用，使除塵能夠連續(xù)進行，由于阻力穩(wěn)定，氣流速度高，以及新型、耐用、耐腐蝕濾材的應(yīng)用，尤其是非織物的聚合物濾材和金屬織物混合物濾材的發(fā)展，其應(yīng)用日益廣泛。布袋除塵器除塵原理：重力沉降；篩濾；慣性沖擊；布朗

19、擴散；集灰方式：振動濾袋法；反吹風(fēng)法；脈沖噴氣法；聲波清灰法。濾材：天然纖維：棉纖維、毛纖維等；無機纖維：玻璃纖維等；合成纖維：尼龍纖維等。新技術(shù)：聚四氟乙烯覆膜技術(shù)，耐高溫，可以阻擋粉塵透過聚四氟乙烯膜，不會在濾料內(nèi)形成塵餅，及時剝離表層塵粒，濾料透氣性降低有限，壓力降小。脈沖布袋除塵器脈沖袋式除塵器油浴洗滌裝置 效果好阻力小費油121-濾網(wǎng) 2-加油斗 3-油鏡 4-油層圖4-8 油浴洗滌裝置空氣出口空氣出口壓縮機空氣過濾器壓縮機空氣過濾器 （油浴式）（油浴式）水霧除塵裝置 空氣流速1-2米/秒空氣出口圖4-9 水霧除塵裝置空氣入口過濾網(wǎng)高壓水入口2空氣壓縮機 克服阻力 :管道、過濾介質(zhì)0

20、.20.3MPa的低壓壓縮空氣。離心式空氣壓縮機、往復(fù)式空氣壓縮機離心式空氣壓縮機電機直接帶動渦輪，靠渦輪高速旋轉(zhuǎn)時所產(chǎn)生的“空穴”現(xiàn)象，吸入空氣并使其獲得較高的離心力，再通過固定的導(dǎo)輪和渦輪形成機殼，使部分動能轉(zhuǎn)變?yōu)殪o壓后輸出離心式空氣壓縮機具有體積和重量都小而流量很大、供氣均勻、運轉(zhuǎn)平穩(wěn)、易損部件少、維護方便、獲得的空氣不帶油霧等特點，是非常理想的生物加工過程供氣設(shè)備。離心式空氣壓縮機適用于生物加工過程的離心式空氣壓縮機是低壓渦輪空氣壓縮機，出口壓力一般為0.250.5MPa。低壓離心空氣壓縮機有單級和多級，后者還可以分段。段與段間有中間冷卻設(shè)備。輸氣量一般在100m3/min以上，最大的

21、可達12000m3/min。往復(fù)式空氣壓縮機活塞在汽缸內(nèi)的往復(fù)運動而將空氣抽吸和壓出的，出口壓力不夠穩(wěn)定，產(chǎn)生空氣的脈動。往復(fù)式空氣壓縮機油潤滑空氣壓縮機，使空氣中帶入油霧，導(dǎo)致傳熱系數(shù)降低，給空氣冷卻帶來困難，如果油霧的冷卻分離不干凈，帶入過濾器會堵塞過濾介質(zhì)的纖維空隙，增大空氣壓力損失。黏附在纖維表面，可能成為微生物微粒穿透濾層的途徑，降低過濾效率，嚴重時還會浸潤介質(zhì)而破壞過濾效果 往復(fù)式空氣壓縮機單缸和多缸，多缸中又有V形、W形、L形、H形對置式等汽缸排列形式出口壓力：高壓（8100MPa）、中壓（18MPa）、低壓（1MPa以下）低壓小型（1m3/min）是單缸，大多數(shù)是雙缸二級壓縮的

22、：空氣先進入第一級（低壓）汽缸經(jīng)壓縮和冷卻后進入第二級（高壓）汽缸進行壓縮，然后排出，以L形的設(shè)計最為普遍，額定出口壓力為0.8MPa，可在0.40.8MPa的范圍內(nèi)進行調(diào)節(jié) 3空氣貯罐消除脈動維持罐壓的穩(wěn)定使部分液滴在罐內(nèi)沉降 利用高溫滅菌圓筒部分高徑比通常為22.5。應(yīng)裝安全閥，底部應(yīng)裝排污口，空氣在貯罐中的流向應(yīng)自下而上，若在罐內(nèi)放置鐵絲網(wǎng)除霧器則更為理想 空氣入口空氣出口圖4-10 空氣貯罐示意圖4氣液分離器壓縮空氣冷卻后會有大量水蒸汽及油分凝結(jié)下來，使過濾介質(zhì)受潮，使過濾器失效 油水分離旋風(fēng)分離器： 離心力介質(zhì)過濾器：利用慣性進行攔截旋風(fēng)分離器結(jié)構(gòu)簡單、阻力小、分離效果較高的氣固或氣

23、液分離設(shè)備 氣體通過進氣口的速度為1025m/s，一般采用1520m/s所產(chǎn)生的離心力可以分離出小到5m的顆粒及霧沫。排氣口氣流速度為48m/s，油水滴在旋風(fēng)分離器中的徑向速度與氣流速度的平方成正比，但隨回轉(zhuǎn)半徑的增加而減小出灰口排氣進氣圖4-11 旋風(fēng)分離器填料過濾器利用塊狀介質(zhì)、顆粒狀介質(zhì)、網(wǎng)狀介質(zhì)或高分子材料絲網(wǎng)的慣性攔截作用來分離空氣中的水滴或油滴的方法。填料主要有焦炭、活性炭、瓷環(huán)、金屬車屑、金屬絲網(wǎng)、塑料絲網(wǎng)等。絲網(wǎng)分離器具有較高的分離效率，對直徑大于5m的顆粒的分離效果可達99%，大于10m的可達99.5%，且能部分除去較細的顆粒，結(jié)構(gòu)簡單，阻力不大等，已被廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)中缺點：

24、在霧沫濃度很大的場合，會因霧沫堵塞空隙而增大阻力損失。絲網(wǎng)除沫器（又名絲網(wǎng)除霧器、捕沫器，：wire mesh demister、wire mesh mist eliminators）原理：帶霧沫氣體速度上升通過絲網(wǎng)時，由于慣性作用，霧沫與絲網(wǎng)細絲相碰撞而被附著在細絲表面上。細絲表面上霧沫的擴散、霧沫的重力沉降，使霧沫形成較大的液滴沿著細絲流至兩根絲的交接點。細絲的可潤濕性等作用下，液滴越來越大，當液滴大到其自身重力超過氣體的上升力與液體表面張力的合力時，液滴就從細絲上分離下落。5空氣冷卻器立式列管式熱交換器、噴淋式熱交換器等 要提高傳熱系數(shù)列管式換熱器：冷卻水在管內(nèi)流動，流速為0.53m/s

25、；空氣在殼內(nèi)流動，流速為215 m/s。 （二）空氣過濾設(shè)備的計算設(shè)計過濾效率：就是濾層所濾去的微粒數(shù)與原來微粒數(shù)的比值，它是衡量過濾器過濾能力的指標。微生物在濾層中減少的規(guī)律符合對數(shù)穿透定律，類似一級衰減規(guī)律的形式 第二節(jié)第二節(jié) 生物加工過程的空氣調(diào)節(jié)生物加工過程的空氣調(diào)節(jié)一、空氣調(diào)節(jié)的方法一、空氣調(diào)節(jié)的方法二、濕空氣焓二、濕空氣焓濕圖濕圖空氣調(diào)節(jié)發(fā)展史人類改造客觀環(huán)境的能力取決于社會生產(chǎn)力和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展水平。AC17,-Fans, 1831， AC18,-Cooling systems, 1831- A M Perkins (Boiler)， 19021904，Belfast，1903-

26、Carrier,1920Effective temperature chart, ASHVE was founded in 1894 空調(diào)發(fā)展取決于時代的社會生產(chǎn)力和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展水平1902, A C Systems with air conditioned parts was built up in a press factory in USA .1919, A C Systems with air conditioned parts was built up in a cinema in USA .1931, First A C Systems with air conditioned

27、parts was built up in a Shanghai Textile Factory, China .定義空氣調(diào)節(jié)是指在一定的空間內(nèi)對其空氣溫度、濕度、清潔度和空氣流動速度進行調(diào)節(jié)，達到并保持滿足人體舒適和工藝要求的過程 途徑改變空氣的熱焓量和濕含量等狀態(tài)參數(shù)最常用的是各種濕熱交換設(shè)備。熱、濕交換的介質(zhì)有水、蒸汽、液體吸濕劑和制冷劑。據(jù)工作特點可將它們分成兩大類：直接接觸式和表面式。 直接接觸式熱、濕交換設(shè)備特點是空氣進行熱、濕交換的介質(zhì)和被處理的空氣接觸，通常是將其噴淋到被處理的空氣中去 表面式熱濕交換設(shè)備：與空氣進行熱濕交換的介質(zhì)不和空氣直接接觸，熱、濕交換是通過處理設(shè)備的金屬

28、表面來進行的。二、濕空氣焓二、濕空氣焓濕圖濕圖（一）濕空氣的幾個主要狀態(tài)參數(shù)（二）濕空氣焓濕圖介紹 （三）空氣狀態(tài)變化過程及狀態(tài)變化過程的表示方法 （一）濕空氣的幾個主要狀態(tài)參數(shù)1水蒸汽分壓 PW , 根據(jù)分壓定律， PW與干空氣分壓之比摩爾水汽與摩爾干空氣之比，其中為濕空氣的總壓 awwwppppp2.空氣的濕含量H單位質(zhì)量干空氣中所含水汽的質(zhì)量，稱為空氣的濕含量或絕對濕度，簡稱濕度，其單位為kg/kg，增濕或減濕過程中干空氣質(zhì)量不變Pw-空氣中水汽分壓；Mrw-水汽的相對分子質(zhì)量，Mra-空氣的相對分子質(zhì)量rwwrwrawraMpMkgHkgMppM水汽水汽的摩爾數(shù)干空氣干空氣的摩爾數(shù)ww

29、pppH622. 03空氣的相對濕度 表示距離飽和狀態(tài)的程度，常用相對濕度來衡量 ,相對濕度定義為空氣中水汽分壓與同溫度下飽和水汽壓之比Pw/Ps-空氣中水汽分壓/同溫度下飽和水汽壓 swpp /ssspppH622. 04露點溫度 td、濕球溫度tw與干球溫度露點溫度 td：空氣在濕含量H不變的情況下冷卻，達到飽和狀態(tài)時的溫度稱為露點溫度。濕球溫度tw ：溫度計在溫度t、濕度為H的不飽和空氣流中，在絕熱條件下達到平衡所顯示的溫度，稱為空氣的濕球溫度。干球溫度：相對于濕球溫度而言，在空氣流中普通溫度計所測得的溫度。5濕空氣的焓 I濕空氣的焓等于干空氣的焓與其中所帶水汽的焓之和。以干空氣作為基準

30、，并以0作為基準溫度，則濕空氣的焓為 HitcIwa)0(0rtciww空氣增濕、減濕方法：增濕向空氣中通入直接蒸汽：空氣初溫較低時可行，增濕的同時，溫度也上升；噴水：使水以霧狀噴入不飽和空氣中，使其增濕；空氣混合增濕：將待增濕的空氣和高濕含量的空氣混合而增濕，經(jīng)此處理，可以得到未飽和的空氣、飽和的空氣或過飽和的空氣。噴淋低于該空氣露點溫度的冷水：使空氣中水分冷凝析出而降濕減溫；用熱交換器把空氣冷卻至其露點溫度以下：空氣中部分水分冷凝析出而；將空氣壓縮后冷卻至初溫；用吸收或吸附方法除去水分；將濕空氣與干燥空氣混合。空氣增濕、減濕方法：減濕（二）濕空氣焓濕圖介紹 將一定大氣壓力P下的t、H、I、

31、PW等濕空氣的狀態(tài)參數(shù)之間關(guān)系用線算圖表示出來 以焓為縱坐標，以含濕量為橫坐標的焓濕圖，又稱I-H圖 I-H圖上的每一個點代表了濕空氣的一個狀態(tài)，而每一條線則表示了濕空氣的狀態(tài)變化過程。因此，I-H圖既能聯(lián)系以上講過的狀態(tài)參數(shù)，又能表達空氣的各種狀態(tài)變化過程 1等焓線和等含濕線確定坐標比例尺之后，就可以在圖上繪出一系列與縱坐標平行的等H線及與橫坐標平行的等I線。T=0和H=0的干空氣狀態(tài)為坐標原點。2等溫線根據(jù)公式 當溫度為常數(shù)時，I和H為直線關(guān)系。,I-H圖上是一系列的直線。公式中1.01t為截距，2492+1.84t為斜率，當t值不同時每一條等溫線的斜率是不相同的，顯然，等溫線為一組互不平

32、行的直線，但由于1.84t遠小于2492，溫度t對斜率的影響不顯著，所以各等溫線之間又近似平行。HttI)249288. 1 (01. 13等相對濕度線等相對濕度線P下，為常數(shù)時，H就取決于ps，而ps又是溫度t的單值函數(shù)，其值可以從水蒸氣性質(zhì)表中查出。因此，給定不同的溫度t，可求得相應(yīng)的H值，根據(jù)t、H值就可以在I-H圖上找到若干點，連接各點即成等線。等線是一組發(fā)散形的曲線。=0%的等線是縱坐標軸，=100%的等線是濕空氣的飽和狀態(tài)線，該曲線左上方為濕空氣區(qū)，右下方為水蒸汽的過飽和區(qū)。sspppH622. 04水蒸汽分壓力線水蒸汽分壓力線大氣壓力一定時，上式為函數(shù)形式，即水蒸汽分壓力僅取決于含濕量 HHppw622. 05熱濕比線濕空氣狀態(tài)變化前后的焓差和含濕量之比，稱為熱濕比 熱、濕變化是同時的、均勻發(fā)生的 HIHHIIABABWQHGIGHI狀態(tài)