第二章08空气净化除菌与空气.ppt

第二章第二章 空气净化除菌空气净化除菌第一节第一节 空空气过滤除菌原理气过滤除菌原理第二节第二节 压压缩空气冷却后的除水、除油缩空气冷却后的除水、除油第三节第三节 空气净化空气净化系统的流程设计及设备计算系统的流程设计及设备计算第一节第一节 空气过滤除菌原理空气过滤除菌原理一、一、生物生物发酵中净化空气的质量标准发酵中净化空气的质量标准1、适当压强（、适当压强（P）：）：0.20.35MPa(表压)2、适当温度（、适当温度（T）:3、适当流量（、适当流量（Vg）：）：4、相对湿度（、相对湿度（）5060%5、空气洁净度：无菌，、空气洁净度：无菌，100级级100级空气中含有级空气中含有0.5mm粒子数小于粒子数小于3.5个个/L空气过滤除菌原理空气过滤除菌原理空气过滤除菌是采用空气过滤除菌是采用定期灭菌定期灭菌的介质来的介质来阻截阻截流过的空气中所含微生物而制得无流过的空气中所含微生物而制得无菌压缩空气。菌压缩空气。介质过滤介质过滤：介质间孔隙大于微生物，有一定厚度的介质滤介质间孔隙大于微生物，有一定厚度的介质滤层才能达到过滤除菌目的；层才能达到过滤除菌目的；2050um（微生物为（微生物为0.55um）绝对过滤绝对过滤：介质的孔隙小于细菌，实现过滤：介质的孔隙小于细菌，实现过滤除菌。除菌。（小于小于0.5um0.5um）如聚偏氟乙烯（如聚偏氟乙烯（PVDF）和聚四氟乙烯）和聚四氟乙烯（PTFE）第二节第二节 压缩空气冷却后的除水、除油压缩空气冷却后的除水、除油一一.目的目的 去除压缩后空气中所带的油和水，提高去除压缩后空气中所带的油和水，提高压压缩空气的洁净度缩空气的洁净度，以合适的空气湿度和温度，以合适的空气湿度和温度进入空气过滤器，降低进入空气过滤器，降低空气过滤器空气过滤器的负荷的负荷。保证通气发酵用无菌空气的质量指标。保证通气发酵用无菌空气的质量指标。二、二、重要概念重要概念1）相对湿度（）相对湿度（）：）：空气绝对湿度与同温度下饱和绝对湿度的比值空气绝对湿度与同温度下饱和绝对湿度的比值 空气绝对湿度：空气绝对湿度：1m1m3 3空气中含水蒸气的量（空气中含水蒸气的量（kgkg）空空气气中中水水蒸蒸气气的的分分压压与与同同温温度度时时饱饱和和水水蒸蒸气气压压的比值。的比值。2 2）空气的露点（）空气的露点（td)td)：指空气在水汽含量和气压都不改变的条件下指空气在水汽含量和气压都不改变的条件下，冷却到饱和时的温度。，冷却到饱和时的温度。（Dew Point TemperatureDew Point Temperature）在在100%的相对湿度时，周围环境的温度就是露的相对湿度时，周围环境的温度就是露点温度点温度。当温度小于露点温度时，有水析出。当温度小于露点温度时，有水析出。3 3）湿含量（）湿含量（X X）湿空气中水汽的重量与湿空气中干空气的重量之比。又称空气的湿度。Mw:水蒸汽的相对分子质量；Mg:空气的平均分子质量；P:湿空气的总压力三 除水原理相对湿度 =100%=100%达到饱和(对应温度为露点温度)100%100%有水析出100%X2 有水析出状态1状态2当x1=x2时，即此过程没有水析出时，有例题21有一空压机吸气时温度20，压强为0.1033MPa(绝压)，相对湿度=80%，经过压缩压力为0.3033MPa(绝压)，温度为120，一冷后温度是40、二冷后温度是25，假设忽略此压力损失，问一冷后、二冷后是否有水析出，每千克干空气析出多少水。例题21参数参数 吸气吸气状态状态 压缩压缩后后 一一冷后冷后 二冷后二冷后 加加热后热后P(Mpa)0.1033 0.3033 0.3033 0.3033 0.3033t()20 120 40 25 (%)80%X(kg/kg)Ps(MPa)0.00235 0.1997 0.00740 0.00318 例题21参数参数 吸气状态吸气状态 压缩后压缩后 一冷后一冷后 二冷后二冷后 加热后加热后P(Mpa)0.1033 0.3033 0.3033 0.3033 0.3033t()20 120 40 25 (%)80%(2.82)(76.1)(174)X(kg/kg)(0.0115)(0.0066)Ps(MPa)0.00235 0.1997 0.00740 0.00318 露点露点t()(35)由由Ps 0.00565查表得。结论结论压缩后（120）高温下空气中水是不会析出（相对湿度下降），压缩空气冷却后，相对湿度升高。压缩空气的露点温度比吸气状态空气的露点温度高，压缩比越大，露点温度也越高，更易析出水.当x2 5粒子 效率 99%旋风式分离器原理：利用气流从切线方向进入容器时在容器内形成旋转运动时产生的离心力场来分离重度较大的水雾和油雾。设计比例尺寸见图丝网分离器 填料式原理：利用各种填料，如焦炭，活性碳、瓷环、金属丝网、塑料丝网等惯性拦截作用分离空气中的水雾或油雾。分水设备计算a.旋风分离器设计及计算：设计参数：进口气速 Wg=15-25（M/S）排气出口气流速度为48m/s直径计算：b.丝网除沫器设计及计算：设计参数：空塔气速 Wg=1.5-2（m/s）填充密度 500 kg/m3 直径计算：有一空压机吸气温度35，=80%，吸气量100m3/min，经过压缩、一冷后，进入第二级冷却器时温度是60、0.2MPa(表压)要求冷却至35，露点温度为52.5，冷却水温9至14求：二级冷却器的换热面积F？吸出水量？参数参数 吸吸气气状状态态 压压缩缩后后 一一冷冷后后 二二冷冷P(Mpa)0.1 0.3 0.3 0.3 t()35 60 35 (%)80%(100)X(kg/kg)(0.029)(0.012)Ps(MPa)0.00563 0.00563露点露点t()52.5解：X1 X2 P1=0.3 MPa P2=0.3MPa t1=60 t2=35 =100%由 P0=0.1MPa，t0=35，=80%,查表 PS35=0.00563 Mpa P0=0.3MPa，t=35，查表得PS35=0.00569 Mpa 二二冷冷60时 大于露点温度52.5，没有水析出，则 X一冷=X吸气二冷入口湿空气的热焓I(以1Kg绝干空气为基准）二冷换热面积吸出水量 第二章 复习题（共9道）1.发酵用的无菌空气质量标准是什么？为保证这个标准的实施，空气净化系统应采用什么措施？2.压缩空气预处理的目的？3.常见的无菌空气制备工艺流程有哪些？4.简述两级冷却、分离、加热的空气除菌流程，说明其特点。5、气液分离器有哪些类型？各有何特点？6、常用提高过滤除菌效率的措施？7、论述在空气净化系统流程设计时，应如何考虑节省能量？8、现有一空压机，其生产能力(吸气量)为200(m3/min)，已知大气温度为35，压强为0.1033MPa相对湿度为85%，压缩后空气0.2MPa(表压)若将压缩空气冷却至30，压力不变，每小时析出多少水?9 P21-22例题22，23，24