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過濾器在空氣凈化系統中的應用

一、過濾器在空氣凈化系統中的應用
在空氣凈化系統中從吸入新風開始,一般分為三級過濾:級使用初級過濾器,二級使用(高)中效或亞高效過濾器,三級使用(亞)高效過濾器。個別也可能分為四級,即在第三級之后再增加一級高效過濾器。通常將不同效率的過濾器配合使用。
潔凈度為10000級及高于100000級的空氣處理設備,應采取初效、中效、高效空氣過濾器三級過濾,其中100000級空氣的凈化設備也可采用亞高效空氣過濾器代替高效過濾器,潔凈度低于300000級的空氣凈化設備可采用初效、兩道中效過濾器。潔凈度300000級的介于兩者之間,但在設計中往往在末端采用(亞)高效過濾器,只是換氣次數較低而已。室外新鮮空氣經初效過濾器過濾后與潔凈室的回風組合,經空調器調節溫度、濕度,再通過中效過濾器和高效過濾器過濾,進入潔凈室內。當室內不發生有害物質時一般盡量利用回風以節省能源和投資。
二、氣流組織與換氣
為了特定目的而在室內造成一定的空氣流動狀態與分布,通常叫做氣流組織。一般來說,空氣自送風口進入房間后首先形成攝入氣流,流向房間回風口的是回流氣流,在房間內局部空間回旋的則是渦流氣流。為了使工作區獲得低而均勻的含塵濃度,潔凈室內組織氣流的基本原則是:最大限度的減少渦流;使攝入氣流經過最短流程盡快覆蓋工作區,希望氣流方向能與塵埃的重力沉降方向一致;使回流氣流有效的將室內灰塵排出室外??杉嗑懷導溆胍話愕目盞鞒導涫峭耆煌???盞鞒導湮嘶竦鎂鵲奈露?、濕度而用紊流度大的氣流方式,使攝入氣流同室內原有空氣混合,并把工作區置于空氣得到充分混合后的回流區內。
目前潔凈室采用的主要氣流組織有亂流、層流和矢流三種方式。
1、亂流
亂流方式主要是利用稀釋作用,使室內塵源產生的灰塵均勻擴散而被“沖淡”。它的原則是滿足工藝和人的衛生要求,避免渦流把工作區外的灰塵卷入工作區,以減少藥物的污染機會。一般采用上送下回的形式,使氣流自上而下,與生粒重力沉降方向一致。
亂流方式由于受到送風口形式和布置的限制,不可能使室內獲得很大的換氣次數,且不可避免的在室內存在渦流,因而室內潔凈度不可能很高,可達到1000級至300000級。在一定的換氣次數下,室內潔凈度取決于人員的多少及其動作狀態。亂流方式的潔凈室構造簡單,施工方便,投資和運行費用較小,因而藥品生產商大多數潔凈室都采用此方式。
2、層流
層流方式是指流線平行、流向單一、具有一定的和均勻的斷面速度的氣流組織方式,送入房間的氣流充滿整個潔凈室斷面,像“活塞作用”那樣把室內隨時產生的灰塵壓至下風側,再把灰塵排至室外。由于這種方式是以要求室內斷面上有一定風速為前提的,所以潔凈室在凈化空調系統開動后能立即達到穩定狀態。當室內污染發生時即能迅速排走,不致擴散而影響潔凈度。
層流方式分為垂直層流和水平層流兩種。
(1)垂直層流
在天棚上滿布高效過濾器,回風可通過格柵地板,空氣經過操作人員和工作臺時可將污染物帶走。由于氣流為單一方向,故操作時產生的污染物不會落到工作面上,可在操作區保 頂送風側下回風”,只要回風口位置足夠低的話,則在地面以上0.8~1.0m高度處的氣流仍可保持層流特性,為準垂直層流方式。
(2)水平層流
在一面墻上滿布高效過濾器作為送風墻,對面墻上滿布回風格柵作為回風墻。潔凈空氣沿水平方向均勻的從送風墻流向回風墻。操作面離高效過濾器越近,越能接受到最干凈的空氣,可以達到100級潔凈度,依次下去便可能是1000級、10000級。不同地點可能得到不同級別的潔凈度。
此外諸如潔凈工作臺、層流罩、層流隧道等局部凈化裝置也有垂直層流及水平層流方式,其原理與上述沒有什么差別,供局部潔凈環境下操作的工序使用。同理的還有移動式層流臺、自凈器等凈化設備。
(3)矢流
矢流方式是一種新型的氣流組織方式,也叫輻流、斜流,是采用弧形送風口送風,于側上角送風,對側下角回風。它的凈化功能不同于亂流方式的摻混稀釋作用,也不同于層流方式的時均流線平行的活塞作用,而是靠流線不交叉的氣流的推動作用,將室內污染物排出室外。矢流方式可以達到100級潔凈度,但其弧形送風口面積只為層流方式滿布高效過濾器的送風面積的1/3,設備的投資和能耗也大大減少。當產品要求潔凈度為100級時,選用層流流型(或矢流流型);當產品要求潔凈度為1000~300000級時,選用亂流流型。垂直層流的送、回風方式是頂送下回,水平層流的送、回方式是側送側回;亂流潔凈室的送、回風方式為頂送單下側回、上側送下側回、上送上回。
換氣次數為送風量與房間體積的比值。雖然規范及其附錄對換氣次數未作規定,但潔凈室的送風量是根據自凈時間計算出來的。確定潔凈室換氣次數,需對各項風量進行比較,取其中的最大值:
根據潔凈要求所需的風量;根據室內熱平衡和稀釋有害氣體所需的風量;根據室內空氣平衡所需的風量。
從潔凈技術和節能角度講,采用上送下回的氣流組織形式比較合適,但不是固定不變的。若受設備和建筑隔斷限制,布置有困難時,對100000級以下的潔凈室也可采用上送上回的氣流組織形式。鑒定潔凈室(區)是否達到GMP規定的空氣潔凈度,應以測試數據為準—GMP要求對生產環境進行靜態測試和動態監控。上送上回氣流有布置方便、節約投資、施工簡單等優點,如清潔走廊、中間庫等不產生塵源的房間完全可以采用上送上回的氣流組織。但是走廊回風無論對無菌藥品還是非無菌產品的潔凈室來說都是不合適的,容易產生交叉污染或倒壓,藥品生產企業不應推薦使用。
(4)壓力控制
潔凈室染菌往往是室外污染空氣通過吊頂處風口及燈框處的縫隙流入室內而引起的。為了維持潔凈室的潔凈度免受鄰室的污染或者污染鄰室,在潔凈室內應維持一個高于鄰室或低于鄰室的空氣壓力,同時為了防止外界污染物隨空氣從圍護結構的門窗或其它縫隙滲入潔凈室內,以及防止當門開啟后空氣從低潔凈區流向高潔凈區,必須使潔凈室對相鄰房間或走廊維持一個正的靜壓差(正壓),有時則需要維持負的靜壓差(負壓)。這是空氣凈化中的又一項重要措施。
針對室內不同潔凈度的房間而言,我國規范規定其靜壓差≥5Pa(0.5mmH20);而潔凈區與非潔凈區之間靜壓差應不小于10Pa(1.0mmH20)。但對于工藝過程產生大量粉塵或有害、易燃、易爆物質的工序,其操作室與其它房間或區域之間應保持相對負壓。這時可將走廊做成與生產車間相同的凈化級別,并把靜壓差調得高一些,使空氣流向產生粉塵的房間。
此外,制造或分裝青霉素等藥物的潔凈室有特殊要求,既要阻止外部污染的流入,又要防止內部空氣的流出,因此室內要保持正壓,與相鄰房間或區域之間則要保持相對負壓。
如某10000級潔凈室相對100000級的鄰室來說,其正壓值應大于5Pa,但相對于室外及吊頂來說,其正壓值應大于10Pa。
藥品生產企業的潔凈室,無論是無菌藥品還是固體制劑,都不宜采用余壓閥。無論何種形式的余壓閥總有縫隙存在,在凈化空調系統停止運行時可能引起倒灌,同時余壓閥裝在走廊內與建筑不協調,影響美觀及清潔。
應合理選擇正(負)壓值。正壓值過高時對外泄露的風量損失隨之增長,向外開門也很費力。在工程實踐中往往還有因壓力過高造成彩鋼板吊頂掀起的情況,這與回風口面積設置過小也有很大的關系。有時因為需要的壓差太大,就要加以輔助措施,如設置緩沖室、氣閘室、氣幕室和空氣吹淋室。若產塵量大的潔凈室(區)經捕塵處理后仍不能避免交叉污染時,其空氣凈化系統不得利用回風。防爆區的空氣也不能采用循環風(回風)。10000級潔凈室(區)使用的傳輸設備不得穿越潔凈度較低級別的區域。藥品生產企業的凈化空調系統有自己的特點,如不宜采用走廊回風,不宜采用余壓閥,產塵量大的潔凈室應保持相對負壓等就不同于其它行業。

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