第三章 空气除菌
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• 露点。 • 如果气体温度继续下降，空气中的水蒸汽
开始冷凝成水，空气的相对湿度保持为1，湿 含量X则开始下降，所以冷却过程可分为二段。 •
• 第一段 T↓
•
φ ↓ φ =1
•
X不变
• 等湿冷却
第二段 ：T↓ φ=1
X下降 减湿冷却
• 压缩空气经冷却会有水析出，混在空气中，如果 使用活塞式空气压缩机，空气中还混杂有油滴（油作 润滑作用），为了保证空气过滤器的效能，必须除去 空气中的水分和油滴。
第三节 空气过滤设计
• 空气过滤器使用的过滤介质，按其孔径 大小可分为二类：
• 1) 绝对过滤介质：
• 绝对过滤介质的孔隙小于细菌和孢子， 当空气通过时微生物被阻留在介质的一 侧。
• 2) 深层过滤介质： • 深层过滤介质的截面孔隙大于微生物，
为了达到所需的除菌效果，介质必须有 一定的厚度，因此称为深层过滤介质。
绝热指数， 空气为1.4
式中T1、T2是空气压缩前后的绝对温度
P1、P2是空气压缩前后的绝对压强
CP：定压比热
CV：定容比热
• 下面看空气压缩后T2升高的情况 • 例15℃的空气由1×105Pa被压缩到3×105Pa（绝压）
1.41
•
T2=T1、
P2 P1
1.4
=394K=121℃
• 如果压缩比更大，压缩空气的温度就更高。
间的关系。
No
N ln
No Slope=K
对数穿透定律： ln N = -KL
No
L：滤床厚度、
K：与纤维捕集效
L
率有关的系数
• 对数穿透定律的四点假设：
• 1) 过滤器中过滤介质中，每一根纤维周 围的空气流态并不因其它临近纤维的存 在而受影响。
• 2) 空气中的微粒与纤维表面接触后即被 吸附，不再被空气带走。
• （3）节能流程
•
为达到节约能源的目的，将一部分压缩后
的空气冷却到相对湿度100%，然后用部分未冷
却的热空气混合，达到要求的湿度和温度。
T0 压缩 T1
X0
X1
φ0
φ1
减X
T3 35℃-50℃
X3 φ3
60%
冷却 T2 X2 φ2 100%
采用这个流程时，要进行物料平衡和热量平衡计算，
合理控制这两部分的比例，比例还要随气候条件进行调节。
集效率越高，反之则小。 设颗粒位置移动为2X0，那么在2X0范围内
都可以碰撞到纤维，用2X0代替阻截效率η2 计算式中的dp 。
η3=
1
2(1
2Xo)
ln(1
2Xo)
(1
2Xo)
1
2(2.00 ln N R )
df
df
df
1
2Xo df
• 那么,2Xo怎么求？它是什么值的函数呢?
1
2 Xo df
• 高温压缩空气直接通入空气过滤器的后果：
• （1）引起过滤介质的炭化或燃烧。
• （2）增大反应罐的降温负荷，给培养温度的
•
控制带来困难。
• 措施：用列管式冷却器进行冷却。
第一节 空气的预处理 2、空气压缩、冷却、加热过程中状态参数的变化
• （ 2 ）、压缩空气的冷却及除水除油
• 复习概念：相对湿度φ，湿含量X（湿度）
长速度、培养周期、培养基组
成等的不同，对空气灭菌的要
求不同，但一般仍可按10-3的染
菌机率，进行设计计算。
Q0，N0
二、深层过滤计算
Q，N
• 要解决的问题是：处 理空气量为Q时，含菌个 数No的空气要达到
• N=10-3，需要的介质层厚 度L=？
Q0，N0
那么 N 与 L 的关系怎样？
No
有学者作了实验：测定 N 与L之
在工程上如何解决向培养液提供大量无菌空气 的问题？
工业上利用过滤方法制备大量无菌压缩空气， 用过滤介质阻隔微生物。
第一节 空气的预处理，1、流程 Q，N
粗滤器：高空20-30m
丝网分离器
空
气
冷
贮
却
罐
器
冷 却 器
加 热 器
空气压缩机
旋
风
分
离
器
Acid/base
Inlet Air Flow
Exit Gas FlowAntifoa
• 3) 过滤器中的过滤效率与空气中的微粒 的浓度无关。
• 4) 空气中微粒在滤层中的减递均匀，即 每一纤维薄层除去同样百分率的菌体。
N
ln No = -KL
• 式中只要已知Ｋ，就可以知道Ｌ。 • Ｋ和纤维捕集效率η０有关系：
扩散机制 拦截
惯性冲撞 重力 静电
外加电场
• 1、惯性冲撞机制（ η1 ）（大颗粒）
• 气流中运动的颗粒，质量，速度，具有惯性， 当微粒随气流以一定的速度向着纤维垂直运动 时，空气受阻改变方向，绕过纤维前进，微粒 由于惯性的作用，不能及时改变方向，便冲向 纤维表面，并滞留在纤维表面。
• η1 0.075 2
• 湿含量（湿度）= 湿空气中干空气的质量
（ 2 ）、压缩空气的冷却及除水除油
• φ = PW
PS
• 如果将φ<1的湿空气冷却，开始一段时间X 不变，则PW也不变，但由于饱和水蒸汽压PS随 空气温度下降而下降，因此相对湿度逐渐增大。 当相对湿度φ下降为1时，空气中的水蒸汽已 饱和，这时的温度称为:
• （ 2 ）、压缩空气的冷却及除水除油
• 复习概念：相对湿度φ，湿含量X（湿度）
• 空气中水蒸汽分压与同温度时的饱和水蒸汽压力 之比称为相对湿度φ。
φ= PW PS
• PW：空气中水蒸汽的分压
• PS：同温度下水蒸汽的饱和蒸汽压
• 每1kg干空气中所含有的水蒸汽的kg数称为空气的
湿含量。
湿空气中水汽的含量
m
Fresh Media
Feed
Level Sensor pH Sensor
Dissolve O2 Sensor Thermocouple
Agitator Sparser
Q，N0
Exit Liquid Flow
空气预处理流程
旋风分离器
丝网除雾器
空气过滤器
空气过滤器
注意提高空气压缩前空气的洁净度
N
R
)
(1
N
R）
1
1 N
R
dp NR= df
NRe = dfuρ/μ
η2=
2(2.00
1
ln
N
Re)
2(1
N
R
)
ln(1
N
R
)
(1
N
R）
1
1 N
R
NR= dp/df ，NRe = dfuρ/μ气流雷诺数
η2 10-2
V
3、布朗扩散机制
碰撞:微小的颗粒之间，颗粒与空气分子之间。
碰撞→布朗运动→与纤维介质相撞→被捕集。 颗粒直径越小，气流速度越小，扩散捕
• 压缩比 P2/P1
2.0 6.0 8.0 10.0
• 绝热压缩气体温度（ ℃ ） 85 217 257 292
• 等温压缩过程：
• 若压缩过程中气体放出的热量能全部排 出外界，使气体压缩前后的温度相等。
• 实际压缩的多变过程：
• 实际上气体在压缩过程中，压缩气体产 生的热量必然有一部分排到外界，不能 达到绝热压缩；也不可能全部排到外界 而达到等温过程，实际的压缩过程称之 为多变过程，它介于绝热过程与等温过 程之间。
η3
V
• 还有其它一些
机制，象布朗扩
散和拦截的联合
η0
作用机制，重力
10-1
沉降机制，但以
η1
上三种机制是最
10-2
η2
重要的。
• 设计深层过滤
10-3
η0=η1+η2+η3
10-4
η3
器时，以η0 最低 为设计点。
Vc
V
二、深层过滤计算
Q，N
N
概念：菌体穿透率 No
不同的培养过程，鉴于其所使
用的菌种不同，生长能力、生
第三章 空气除菌
通入的氧气（空气）的量有多大？ 举例： 一个50m3的发酵罐，装填系数0.7，通气 量0.8vvm，170h周期，那么每个培养周期需 通入： 170×60×0.8×0.7×50=2.86×105 m3空气 空气中微生物的数量与环境条件有关。 城市空气中微生物的密度较高，农村和山区 则较低，工厂附近又以主风向上游密度较低。 地平面空气含微生物比高空多。
深层过滤介质
• 深层过滤介质除菌的机理主要是： • （ 1）纤维介质对颗粒的拦截， • （2）颗粒的惯性冲撞， • （3）布朗扩散等因素。 • 目前在我国的工厂和实验室，多采用
深层过滤介质制备无菌空气。
一、深层过滤原理
• 深层过滤介质有一定厚度，介质的截面上孔隙比
过滤要除去的颗粒大得多。
• 尘埃颗粒直径0.5~2 m。细菌0.1~0.3 m，
生化工程
Biochemical Engineering
第三章 空气除菌
• 1、空气除菌的目的及重要性 • 在好氧深层培养中，微生物细胞的繁殖代
谢需要溶解氧，因为有氧氧化对生物体来说是 能量放出最多的途径。
Glu cos e E MP丙酮酸 TCA循环，
• 在该过程中脱去了很多H，H经电子传递链， 最后被O2吸收，所以要提供氧。现在深层培养 都是纯种培养，培养基接种之前都经过灭菌， 通入的氧气也应是无菌的。
c
P
d
2 p
V
18df
式中： P 微粒密度
μ：空气粘度 V：微粒流速
dp：微粒直径 df：纤维直径 C：修正系数
η1
• 操作参数是V，η1随V 的增大而增大。
• 当φ=1/16，η1=0
ห้องสมุดไป่ตู้
10-1
• 此 时 的 空 气 流 速 叫 临10-2
界流速Vc
10-3
Vc 1.125 df
10-4
c
P
d
• 主要措施： • 提高空气吸气口的位置和加强吸入空气的前
过滤。 • 20-30米高空采风； • 在吸气口处设置空气粗过滤器：常用布袋过
滤器。
第一节 空气的预处理 2、空气压缩、冷却、加热过程中状态参数的变化
（1）压缩 压缩机的工作循环： 恒压吸气、压缩和恒压排气过程组成。 气体经压缩后，分子密度增大，分子的
• 空气中水蒸汽分压与同温度时的饱和水蒸汽压力 之比称为相对湿度φ。
φ= PW PS
• PW：空气中水蒸汽的分压
• PS：同温度下水蒸汽的饱和蒸汽压
• 每1kg干空气中所含有的水蒸汽的kg数称为空气的
湿含量。
湿空气中水汽的含量
• 湿含量（湿度）= 湿空气中干空气的质量
第一节 空气的预处理 2、空气压缩、冷却、加热过程中状态参数的变化
距离缩短，分子的碰撞增加，分子原有的 能量转变为热能，若热量没有向外界传出， 则气体温度升高，这种压缩过程称为绝热 压缩过程。
气体的压缩程度越大，则气体温升越高。
第一节 空气的预处理 2、空气压缩、冷却、加热过程中状态参数的变化
（1）压缩
K 1
T 2 P2 K T1 P1
K= C P 1.4 CV
每m3大气中约含有103～104个微生物，而每提 高2.5米,空气中的微粒数可减少一个数量级。
103～104个微粒/ m3的浓度，与布满工业尘埃 的空气相比是小的。
例如：铸铁车间的风管空气含尘埃颗粒数约为 7.6 ×1010 微粒/ m3
空气中的微粒多为细菌及孢子，也有真菌、酵 母和病毒。其大小从几个微米到几百微米不等。小 的微生物附在空气中的尘埃上，灰尘的尺寸约为 0.6微米。
• 分水的方法：
• （1）旋风分离器分离：较大的水滴
• （2）丝网除雾器：小的水滴（直径5 m）
•
用不锈钢丝网、铜网或塑料网填充。
旋风分离器
丝网除雾器
第一节 空气的预处理 2、空气压缩、冷却、加热过程中状态参数的变化
• (3)、空气的加热 • 目的：降低空气相对湿度，防止过滤
介质被打湿。 • 控制空气状态参数： • φ下降到50～60%， • T升高到发酵温度
• 介质的截面纤维孔隙：16~25 m（df=16 m，
•
装填 密度为8%。
• 为什么能除去杂菌呢？纤维深层随机排列。
一、深层过滤原理
• 深层除菌的机理，有许多学者研究过， 现在普遍认为：
• 惯性碰撞，拦截和布朗扩散因素是深层 过滤能够除菌的主要因素，总的过滤因 素是这三种效率之和。
• η0=η1+η2+η3
X不变
第二节 典型空气除菌流程
（1）一级压缩，二次冷却，一次加热流程
• （2）一级压缩，一次冷却流程
绝热
冷却
• 空气（t0、x0、φ0）压 缩（t1、x1、φ1） 等X
• （t2=35℃、x2、φ2=60%）
• x0=x1=x2 ，这样的流程是否可行？
• 在北方的冬天，空气的湿含量低，可以进行一 级压缩，一级冷却的流程，可以节约大量冷却水 和加热蒸汽。
2 p
VC
V
2、阻截（截留）机制（η2） （小颗粒）
• 阻截机制对阻截小颗粒比较有效。
• 细菌的质量小，紧随空气流的流线前进， 当空气流线中所携带的颗粒和纤维接触 时被捕集。
• 截留微粒的捕集效率几乎完全取决于微 粒的直径，和气流速度关系不大。
η2=
2(2.00
1 ln
N
Re)
2(1
N
R
)
ln(1
1.12
2(2.00
ln NRe V df
)
DBM
3
DBM：微粒扩散系数 DBM = CKT/3πμdp
T：绝对温度 K：Boltzmann波尔曼常数1.41×10-24kg·m/k
C：修正系数=1+
2
dp
1.257
0.4
exp(
0.55dp
)
3、布朗扩散机制
uM 2RT
平均自由程
M：气体分子量；ρ：气体密度。
开始冷凝成水，空气的相对湿度保持为1，湿 含量X则开始下降，所以冷却过程可分为二段。 •
• 第一段 T↓
•
φ ↓ φ =1
•
X不变
• 等湿冷却
第二段 ：T↓ φ=1
X下降 减湿冷却
• 压缩空气经冷却会有水析出，混在空气中，如果 使用活塞式空气压缩机，空气中还混杂有油滴（油作 润滑作用），为了保证空气过滤器的效能，必须除去 空气中的水分和油滴。
第三节 空气过滤设计
• 空气过滤器使用的过滤介质，按其孔径 大小可分为二类：
• 1) 绝对过滤介质：
• 绝对过滤介质的孔隙小于细菌和孢子， 当空气通过时微生物被阻留在介质的一 侧。
• 2) 深层过滤介质： • 深层过滤介质的截面孔隙大于微生物，
为了达到所需的除菌效果，介质必须有 一定的厚度，因此称为深层过滤介质。
绝热指数， 空气为1.4
式中T1、T2是空气压缩前后的绝对温度
P1、P2是空气压缩前后的绝对压强
CP：定压比热
CV：定容比热
• 下面看空气压缩后T2升高的情况 • 例15℃的空气由1×105Pa被压缩到3×105Pa（绝压）
1.41
•
T2=T1、
P2 P1
1.4
=394K=121℃
• 如果压缩比更大，压缩空气的温度就更高。
间的关系。
No
N ln
No Slope=K
对数穿透定律： ln N = -KL
No
L：滤床厚度、
K：与纤维捕集效
L
率有关的系数
• 对数穿透定律的四点假设：
• 1) 过滤器中过滤介质中，每一根纤维周 围的空气流态并不因其它临近纤维的存 在而受影响。
• 2) 空气中的微粒与纤维表面接触后即被 吸附，不再被空气带走。
• （3）节能流程
•
为达到节约能源的目的，将一部分压缩后
的空气冷却到相对湿度100%，然后用部分未冷
却的热空气混合，达到要求的湿度和温度。
T0 压缩 T1
X0
X1
φ0
φ1
减X
T3 35℃-50℃
X3 φ3
60%
冷却 T2 X2 φ2 100%
采用这个流程时，要进行物料平衡和热量平衡计算，
合理控制这两部分的比例，比例还要随气候条件进行调节。
集效率越高，反之则小。 设颗粒位置移动为2X0，那么在2X0范围内
都可以碰撞到纤维，用2X0代替阻截效率η2 计算式中的dp 。
η3=
1
2(1
2Xo)
ln(1
2Xo)
(1
2Xo)
1
2(2.00 ln N R )
df
df
df
1
2Xo df
• 那么,2Xo怎么求？它是什么值的函数呢?
1
2 Xo df
• 高温压缩空气直接通入空气过滤器的后果：
• （1）引起过滤介质的炭化或燃烧。
• （2）增大反应罐的降温负荷，给培养温度的
•
控制带来困难。
• 措施：用列管式冷却器进行冷却。
第一节 空气的预处理 2、空气压缩、冷却、加热过程中状态参数的变化
• （ 2 ）、压缩空气的冷却及除水除油
• 复习概念：相对湿度φ，湿含量X（湿度）
长速度、培养周期、培养基组
成等的不同，对空气灭菌的要
求不同，但一般仍可按10-3的染
菌机率，进行设计计算。
Q0，N0
二、深层过滤计算
Q，N
• 要解决的问题是：处 理空气量为Q时，含菌个 数No的空气要达到
• N=10-3，需要的介质层厚 度L=？
Q0，N0
那么 N 与 L 的关系怎样？
No
有学者作了实验：测定 N 与L之
在工程上如何解决向培养液提供大量无菌空气 的问题？
工业上利用过滤方法制备大量无菌压缩空气， 用过滤介质阻隔微生物。
第一节 空气的预处理，1、流程 Q，N
粗滤器：高空20-30m
丝网分离器
空
气
冷
贮
却
罐
器
冷 却 器
加 热 器
空气压缩机
旋
风
分
离
器
Acid/base
Inlet Air Flow
Exit Gas FlowAntifoa
• 3) 过滤器中的过滤效率与空气中的微粒 的浓度无关。
• 4) 空气中微粒在滤层中的减递均匀，即 每一纤维薄层除去同样百分率的菌体。
N
ln No = -KL
• 式中只要已知Ｋ，就可以知道Ｌ。 • Ｋ和纤维捕集效率η０有关系：
扩散机制 拦截
惯性冲撞 重力 静电
外加电场
• 1、惯性冲撞机制（ η1 ）（大颗粒）
• 气流中运动的颗粒，质量，速度，具有惯性， 当微粒随气流以一定的速度向着纤维垂直运动 时，空气受阻改变方向，绕过纤维前进，微粒 由于惯性的作用，不能及时改变方向，便冲向 纤维表面，并滞留在纤维表面。
• η1 0.075 2
• 湿含量（湿度）= 湿空气中干空气的质量
（ 2 ）、压缩空气的冷却及除水除油
• φ = PW
PS
• 如果将φ<1的湿空气冷却，开始一段时间X 不变，则PW也不变，但由于饱和水蒸汽压PS随 空气温度下降而下降，因此相对湿度逐渐增大。 当相对湿度φ下降为1时，空气中的水蒸汽已 饱和，这时的温度称为:
• （ 2 ）、压缩空气的冷却及除水除油
• 复习概念：相对湿度φ，湿含量X（湿度）
• 空气中水蒸汽分压与同温度时的饱和水蒸汽压力 之比称为相对湿度φ。
φ= PW PS
• PW：空气中水蒸汽的分压
• PS：同温度下水蒸汽的饱和蒸汽压
• 每1kg干空气中所含有的水蒸汽的kg数称为空气的
湿含量。
湿空气中水汽的含量
m
Fresh Media
Feed
Level Sensor pH Sensor
Dissolve O2 Sensor Thermocouple
Agitator Sparser
Q，N0
Exit Liquid Flow
空气预处理流程
旋风分离器
丝网除雾器
空气过滤器
空气过滤器
注意提高空气压缩前空气的洁净度
N
R
)
(1
N
R）
1
1 N
R
dp NR= df
NRe = dfuρ/μ
η2=
2(2.00
1
ln
N
Re)
2(1
N
R
)
ln(1
N
R
)
(1
N
R）
1
1 N
R
NR= dp/df ，NRe = dfuρ/μ气流雷诺数
η2 10-2
V
3、布朗扩散机制
碰撞:微小的颗粒之间，颗粒与空气分子之间。
碰撞→布朗运动→与纤维介质相撞→被捕集。 颗粒直径越小，气流速度越小，扩散捕
• 压缩比 P2/P1
2.0 6.0 8.0 10.0
• 绝热压缩气体温度（ ℃ ） 85 217 257 292
• 等温压缩过程：
• 若压缩过程中气体放出的热量能全部排 出外界，使气体压缩前后的温度相等。
• 实际压缩的多变过程：
• 实际上气体在压缩过程中，压缩气体产 生的热量必然有一部分排到外界，不能 达到绝热压缩；也不可能全部排到外界 而达到等温过程，实际的压缩过程称之 为多变过程，它介于绝热过程与等温过 程之间。
η3
V
• 还有其它一些
机制，象布朗扩
散和拦截的联合
η0
作用机制，重力
10-1
沉降机制，但以
η1
上三种机制是最
10-2
η2
重要的。
• 设计深层过滤
10-3
η0=η1+η2+η3
10-4
η3
器时，以η0 最低 为设计点。
Vc
V
二、深层过滤计算
Q，N
N
概念：菌体穿透率 No
不同的培养过程，鉴于其所使
用的菌种不同，生长能力、生
第三章 空气除菌
通入的氧气（空气）的量有多大？ 举例： 一个50m3的发酵罐，装填系数0.7，通气 量0.8vvm，170h周期，那么每个培养周期需 通入： 170×60×0.8×0.7×50=2.86×105 m3空气 空气中微生物的数量与环境条件有关。 城市空气中微生物的密度较高，农村和山区 则较低，工厂附近又以主风向上游密度较低。 地平面空气含微生物比高空多。
深层过滤介质
• 深层过滤介质除菌的机理主要是： • （ 1）纤维介质对颗粒的拦截， • （2）颗粒的惯性冲撞， • （3）布朗扩散等因素。 • 目前在我国的工厂和实验室，多采用
深层过滤介质制备无菌空气。
一、深层过滤原理
• 深层过滤介质有一定厚度，介质的截面上孔隙比
过滤要除去的颗粒大得多。
• 尘埃颗粒直径0.5~2 m。细菌0.1~0.3 m，
生化工程
Biochemical Engineering
第三章 空气除菌
• 1、空气除菌的目的及重要性 • 在好氧深层培养中，微生物细胞的繁殖代
谢需要溶解氧，因为有氧氧化对生物体来说是 能量放出最多的途径。
Glu cos e E MP丙酮酸 TCA循环，
• 在该过程中脱去了很多H，H经电子传递链， 最后被O2吸收，所以要提供氧。现在深层培养 都是纯种培养，培养基接种之前都经过灭菌， 通入的氧气也应是无菌的。
c
P
d
2 p
V
18df
式中： P 微粒密度
μ：空气粘度 V：微粒流速
dp：微粒直径 df：纤维直径 C：修正系数
η1
• 操作参数是V，η1随V 的增大而增大。
• 当φ=1/16，η1=0
ห้องสมุดไป่ตู้
10-1
• 此 时 的 空 气 流 速 叫 临10-2
界流速Vc
10-3
Vc 1.125 df
10-4
c
P
d
• 主要措施： • 提高空气吸气口的位置和加强吸入空气的前
过滤。 • 20-30米高空采风； • 在吸气口处设置空气粗过滤器：常用布袋过
滤器。
第一节 空气的预处理 2、空气压缩、冷却、加热过程中状态参数的变化
（1）压缩 压缩机的工作循环： 恒压吸气、压缩和恒压排气过程组成。 气体经压缩后，分子密度增大，分子的
• 空气中水蒸汽分压与同温度时的饱和水蒸汽压力 之比称为相对湿度φ。
φ= PW PS
• PW：空气中水蒸汽的分压
• PS：同温度下水蒸汽的饱和蒸汽压
• 每1kg干空气中所含有的水蒸汽的kg数称为空气的
湿含量。
湿空气中水汽的含量
• 湿含量（湿度）= 湿空气中干空气的质量
第一节 空气的预处理 2、空气压缩、冷却、加热过程中状态参数的变化
距离缩短，分子的碰撞增加，分子原有的 能量转变为热能，若热量没有向外界传出， 则气体温度升高，这种压缩过程称为绝热 压缩过程。
气体的压缩程度越大，则气体温升越高。
第一节 空气的预处理 2、空气压缩、冷却、加热过程中状态参数的变化
（1）压缩
K 1
T 2 P2 K T1 P1
K= C P 1.4 CV
每m3大气中约含有103～104个微生物，而每提 高2.5米,空气中的微粒数可减少一个数量级。
103～104个微粒/ m3的浓度，与布满工业尘埃 的空气相比是小的。
例如：铸铁车间的风管空气含尘埃颗粒数约为 7.6 ×1010 微粒/ m3
空气中的微粒多为细菌及孢子，也有真菌、酵 母和病毒。其大小从几个微米到几百微米不等。小 的微生物附在空气中的尘埃上，灰尘的尺寸约为 0.6微米。
• 分水的方法：
• （1）旋风分离器分离：较大的水滴
• （2）丝网除雾器：小的水滴（直径5 m）
•
用不锈钢丝网、铜网或塑料网填充。
旋风分离器
丝网除雾器
第一节 空气的预处理 2、空气压缩、冷却、加热过程中状态参数的变化
• (3)、空气的加热 • 目的：降低空气相对湿度，防止过滤
介质被打湿。 • 控制空气状态参数： • φ下降到50～60%， • T升高到发酵温度
• 介质的截面纤维孔隙：16~25 m（df=16 m，
•
装填 密度为8%。
• 为什么能除去杂菌呢？纤维深层随机排列。
一、深层过滤原理
• 深层除菌的机理，有许多学者研究过， 现在普遍认为：
• 惯性碰撞，拦截和布朗扩散因素是深层 过滤能够除菌的主要因素，总的过滤因 素是这三种效率之和。
• η0=η1+η2+η3
X不变
第二节 典型空气除菌流程
（1）一级压缩，二次冷却，一次加热流程
• （2）一级压缩，一次冷却流程
绝热
冷却
• 空气（t0、x0、φ0）压 缩（t1、x1、φ1） 等X
• （t2=35℃、x2、φ2=60%）
• x0=x1=x2 ，这样的流程是否可行？
• 在北方的冬天，空气的湿含量低，可以进行一 级压缩，一级冷却的流程，可以节约大量冷却水 和加热蒸汽。
2 p
VC
V
2、阻截（截留）机制（η2） （小颗粒）
• 阻截机制对阻截小颗粒比较有效。
• 细菌的质量小，紧随空气流的流线前进， 当空气流线中所携带的颗粒和纤维接触 时被捕集。
• 截留微粒的捕集效率几乎完全取决于微 粒的直径，和气流速度关系不大。
η2=
2(2.00
1 ln
N
Re)
2(1
N
R
)
ln(1
1.12
2(2.00
ln NRe V df
)
DBM
3
DBM：微粒扩散系数 DBM = CKT/3πμdp
T：绝对温度 K：Boltzmann波尔曼常数1.41×10-24kg·m/k
C：修正系数=1+
2
dp
1.257
0.4
exp(
0.55dp
)
3、布朗扩散机制
uM 2RT
平均自由程
M：气体分子量；ρ：气体密度。