空气除菌与空气调节设备概论.pptx
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空气净化除菌和调节设备PPT讲稿
图4-71机-滤械网振2动-加袋油式斗除尘3-油器镜 4-油层
图4-9 水雾除尘装置
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• 2）空气压缩机
分为离心式空气压缩机和往复式空气压缩 机两种。
• 3）空气贮罐
贮气罐的作用： （1）消除脉动维持罐压的稳定。（2）使部分
液滴在罐内沉降。（3）保温灭菌。
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3、高效前置过滤空气除菌流程
• 1）利用压缩1机的抽吸作3用，4使空5气先经6 中、7高效
过滤后，再进入空气压2 缩机，这样就降低了主过 滤器的负荷。
• 2）特点是采用了高效率的前置过滤设备，使
图4-5 高效前置过滤空气除菌流程
空气经过多次过滤，因而所得的空气无菌程 1-高效前置过滤器 2-压缩机 3-贮罐 4-冷却器 5-丝网分离器 6-加热器 7-过滤器 度比较高。
(a)惯性
(b)拦截
(c)扩散
(d)重力
(e)静电
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利用惯性、拦截和扩散作用除去颗粒或液 滴的纤维工作原理
空气
过滤空气
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/%
扩散机理
重新污染 惯性冲击机理
噬菌体
拦截机理
vs / (m/s)
0
图4-15 过滤除菌效率（ ）与气速（vs)的关系
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进气
排气
出灰口 图4-11 旋风分离器
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填料式分离器是利 用各种填料如焦炭 、活性炭、磁环、 金属丝网、塑料丝 网等的惯性拦截作 用分离空气中水雾 或油雾。
图4-9 水雾除尘装置
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• 2）空气压缩机
分为离心式空气压缩机和往复式空气压缩 机两种。
• 3）空气贮罐
贮气罐的作用： （1）消除脉动维持罐压的稳定。（2）使部分
液滴在罐内沉降。（3）保温灭菌。
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3、高效前置过滤空气除菌流程
• 1）利用压缩1机的抽吸作3用，4使空5气先经6 中、7高效
过滤后，再进入空气压2 缩机，这样就降低了主过 滤器的负荷。
• 2）特点是采用了高效率的前置过滤设备，使
图4-5 高效前置过滤空气除菌流程
空气经过多次过滤，因而所得的空气无菌程 1-高效前置过滤器 2-压缩机 3-贮罐 4-冷却器 5-丝网分离器 6-加热器 7-过滤器 度比较高。
(a)惯性
(b)拦截
(c)扩散
(d)重力
(e)静电
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利用惯性、拦截和扩散作用除去颗粒或液 滴的纤维工作原理
空气
过滤空气
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/%
扩散机理
重新污染 惯性冲击机理
噬菌体
拦截机理
vs / (m/s)
0
图4-15 过滤除菌效率（ ）与气速（vs)的关系
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进气
排气
出灰口 图4-11 旋风分离器
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填料式分离器是利 用各种填料如焦炭 、活性炭、磁环、 金属丝网、塑料丝 网等的惯性拦截作 用分离空气中水雾 或油雾。
空气除菌及调节设备
➢生物工业生产需要洁净的环境、适宜的空气温 度和空气压强。
洁净空间：指空气中微粒受控制的空间。
洁净度级数(英制)：每1ft3空气中，粒径大于等 于0.5μm的最大允许粒子数。
洁净度级数(国际制)：每1m3空气中，粒径大于 等于0.5μm的最大允许粒子数的常数对数值。
1立方英尺=1（ft3）=0.0283立方米（m3）=28.317升（liter）
• 对于沉浸式和喷淋式换热器，在设 计时应保证一定的空气流速，一般选 择空气流速为 5～10m／s。
空气除菌及调节设备
（七）气液分离器
• 气液分离器是将空气中被冷凝成雾状的水雾 和油雾粒子除去的设备。
• 常用的有旋风式和填料式。 • 旋风式称做旋风分离器，是利用气流从切线
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微粒。 • 填料式分离器又称除雾器，是利用填料的惯 性拦截作用，将空气中的水雾和油雾分离出来。
• 布袋过滤结构最简单，只要将滤布缝制成与
骨架相同形状的布袋，紧套于焊在进气管的骨架 上，并缝紧所有会造成短路的空隙。 • 它的过滤效率和阻力损失要视所选用的滤布特 性和过滤面积而定。 • 布质结实细致，则过滤效率高，但阻力大。 • 最好采用毛质绒布效果较好，现多采用合成纤 维滤布。
空气除菌及调节设备
空气除菌及调节设备
4.冷热空气直接混合式空气除菌流程
空气除菌及调节设备
•利用热空气加热冷空气的除菌流程
利用热空气加热冷空气的除菌流程
1-高空采风 2-粗过滤器 3-空压机 4-热交换器 5-冷却器 6、7-旋风分离器 8-空气总过滤器 9-空气分过滤器
空气除菌及调节设备
冷热空气直接混合式空气除菌 流程
空气净化除菌设备(PPT79页)
0.8~1.2
0.8~1.8
小颗粒的相对尺寸
铅笔墨点 (40 mm)
大硅胶颗粒 (20 mm)
红细胞(7mm)
典型细菌 (0.2mm)
酵母细胞 (3 mm)
二、空气过滤器的功能
从气体中去除污染物（微生物）以使达到所 需的气体的无菌程度。
空气过滤器
过滤器经常被认为是一种简单的网或筛 子，过滤 / 分离是在一个平面上进行的。
空一般净化：以温、湿度为主要指标的空调，
可采用初效滤过器。
• ② 中等净化：对室内空气含尘量有一定的含尘 量指标。这类空气净化采用初、中效二级滤过。
• ③ 超净净化：对室内空气含尘量有严格的要求， 以颗粒计数为指标的要求，此类净化必须经过初、 中、高效滤过器才能满足要求。
2.生物工业生产对空气质量的要求
生物制药工业生产中对空气质量的要求是 ：无菌，无灰尘， 无杂质，无水，无油，温度，湿度，正压等要求；
生物制药工业生产中对无菌空气的无菌程度要求是：一般要 求1000次使用周期中只允许有一个菌通过，即经过滤后空气的无 菌程度为N=10-3。
二、空气净化除菌方法及原理
• 消毒问题
– 滤芯（器）消毒是一个日常操作工序。 – 滤芯常见的消毒方法有蒸汽、热水和化
学试剂消毒三种。 – 蒸汽消毒要注意选择饱和蒸汽，一则是
可以可靠杀死细菌，二则是可通过控制 压力来调节温度。蒸汽消毒对于疏水滤 芯来说相对是简单的，但对亲水滤芯特 别是膜材料耐温度不高的滤芯来说，操 作方法是至关重要的 。
– 过滤精度: 0.3-0.5μm – 过滤效率: 95%-99.9% – 初始压差: ≤0.005MP – 工作温度: ≤80℃ – 可耐最大压差: 0.08MPa
常用空气调节方式及设备课件pptx
设备选型依据与方法
• 能耗要求：优先选择高效节能设备，降低系统运 行能耗。
设备选型依据与方法
了解市场主流品牌及型号
通过市场调查了解主流品牌及型号的 性能参数、价格等信息。
参考专业意见
咨询专业人士或机构，获取专业的选 型建议。
对比分析
对不同品牌及型号的设备进行性能、 价格等方面的对比分析，选择性价比 高的设备。
环保冷媒技术
使用环保型冷媒替代传统 氟利昂等有害物质，减少 对大气层的破坏和环境污 染。
余热回收技术
利用空气调节设备产生的 余热进行回收再利用，提 高能源利用效率和环保性 能。
未来空气调节技术的发展方向
1 2
个性化舒适体验
根据不同人群和场景需求，提供更加个性化的空 气调节方案，满足不同用户的舒适体验需求。
设备
分散式空气调节的主要设备包括壁挂式空调器、柜式空调器、窗式空调器等。
自然通风与机械通风
自然通风
利用自然界的风压和热压作用，使室内外空气进行交换的一种通风方式。自然通风具有节能、环保、舒适等优 点，但受室外气象条件和建筑结构的限制较大。
机械通风
利用机械设备（如风机、排气扇等）强制进行室内外空气交换的一种通风方式。机械通风可以根据需要灵活控 制通风量和通风时间，但会消耗一定的能源，并可能产生噪音和污染等问题。
吊顶式空气处理机组
结构紧凑、安装方便，适用于小型空调系统和局部空调环境 。
风机盘管与组合风柜
风机盘管
由风机和盘管组成，盘管内通入冷冻水或热水，风机将室内空气吸入并通过盘 管进行冷却或加热，再送出。适用于小型空调系统和局部空调环境。
组合风柜
集送风、回风、过滤、冷却、加热等功能于一体的大型空气处理设备。适用于 大型空调系统和需要集中处理的空气环境。
空气除菌及调节设备培训课件
洁净度级数(英制)：每1ft3空气中，粒径大于等 于0.5μm的最大允许粒子数。
洁净度级数(国际制)：每1m3空气中，粒径大于 等于0.5μm的最大允许粒子数的常数对数值。
1立方英尺=1（ft3）=0.0283立方米（m3）=28.317升（liter）
1美加仑(gal)= 3.785升 1英加仑(gal)= 4.546升
• 此流程尤其适用于潮湿的南方地区。
➢空气除菌流程
•两级冷却、分离、加热的空气除菌流程
旋风分离器
3．前置高效过滤除菌流程
1.高效过滤器 2.空压机 3.贮罐 4.冷却器 5.丝网分离器 6.加热器 7.过滤器
前置高效过滤除菌流程
• 高效前置过滤除菌流程的特点是无菌 程度高。
• 高效前置过滤器采用泡沫塑料（静电 除菌）和超细纤维纸串联使用作过滤 介质。
维滤布。
布袋过滤
• 一般来说气流速度越
大，则阻力越大，且过滤 效率也低。
• 气流速度一般为2～ 2.5 m3/（m2·min）， 空气阻力大约为600～ 1200Pa。
• 滤布要定期清洗，以 减少阻力损失和提高过滤 效率。
水雾除尘装置
油浴洗涤空气装置
（三）前置预过滤器
亚高效过滤层 粗过滤层
绒布 或聚氨酯泡沫塑料
②进口的气流速度要适当。
• 旋转气流所产生的离心力与气流速度的 平方成正比。
• 气流速度小，分离效果差；
• 但气流速度过大，则能量损失多（压降 大），同时也会产生涡流而降低效率。
• 一般采用进口气流速度 15～25m／s， 排气出口气流速度为 4～8m／s。
旋风分离器
• 旋风分离器对于分离10μm以上的微 粒效率较高，但对10μm以下的微粒分离 就比较困难。
洁净度级数(国际制)：每1m3空气中，粒径大于 等于0.5μm的最大允许粒子数的常数对数值。
1立方英尺=1（ft3）=0.0283立方米（m3）=28.317升（liter）
1美加仑(gal)= 3.785升 1英加仑(gal)= 4.546升
• 此流程尤其适用于潮湿的南方地区。
➢空气除菌流程
•两级冷却、分离、加热的空气除菌流程
旋风分离器
3．前置高效过滤除菌流程
1.高效过滤器 2.空压机 3.贮罐 4.冷却器 5.丝网分离器 6.加热器 7.过滤器
前置高效过滤除菌流程
• 高效前置过滤除菌流程的特点是无菌 程度高。
• 高效前置过滤器采用泡沫塑料（静电 除菌）和超细纤维纸串联使用作过滤 介质。
维滤布。
布袋过滤
• 一般来说气流速度越
大，则阻力越大，且过滤 效率也低。
• 气流速度一般为2～ 2.5 m3/（m2·min）， 空气阻力大约为600～ 1200Pa。
• 滤布要定期清洗，以 减少阻力损失和提高过滤 效率。
水雾除尘装置
油浴洗涤空气装置
（三）前置预过滤器
亚高效过滤层 粗过滤层
绒布 或聚氨酯泡沫塑料
②进口的气流速度要适当。
• 旋转气流所产生的离心力与气流速度的 平方成正比。
• 气流速度小，分离效果差；
• 但气流速度过大，则能量损失多（压降 大），同时也会产生涡流而降低效率。
• 一般采用进口气流速度 15～25m／s， 排气出口气流速度为 4～8m／s。
旋风分离器
• 旋风分离器对于分离10μm以上的微 粒效率较高，但对10μm以下的微粒分离 就比较困难。
第一章 空气净化除菌与空气调节
利用空气压缩时所产生的热量进行灭菌的原理对 制备大量无菌空气有特别意义。 实际应用中需考虑培养装置与空气压缩机的相对 位置，连接压缩机与培养装置的管道的灭菌以及 管道长度等。
静电除菌
静电除尘器可除去空气中的水雾、油雾、尘埃， 同时也除去微生物。 原理：利用静电引力来吸附带电粒子而达到除尘 灭菌目的。 对于一些直径小的微粒，所带电荷小，不能被吸 附而沉降。
按入式过滤器
1、便于迅速更换 2、活塞型滤芯与壳体密封，防止未过滤的气体 绕过滤芯 3、防腐蚀滤芯：不锈钢芯以增强结构性能；气 流阻力低；采用缝焊以提高强度 4、新型"矩阵混合纤维"介质有效表面积大，确 保高效率；开放区大，尽量减少压降 5、涂膜封闭式泡沫套筒抗油类和酸类物质的腐 蚀，防止液体重新混入气流，确保高效率 6、不含石硅树脂 7、可承受65℃的高温
二、过滤除菌设备原理
概述： 目前发酵工厂采用的空气过滤设备大多数是传统 的深层过滤设备，滤层厚度一般为1～2米，所用 的过滤介质一般是棉花、活性炭，也有采用玻璃 纤维、焦炭等。 对不同的材料，材料的不同规格，材料的填充情 况不同，都会得到不同的过滤效果。为了制取适 合要求的无菌空气，就得深入研究深层过滤的各 种关系。
（一）深层过滤原理
深层过滤所用的过滤介质—棉花的纤维直径一般 为16~20微米。 充填系数为8%时，棉花纤维所形成网格的孔隙为 20～50微米，微粒大小为(0.5-2微米)。 微粒随气流通过滤层时，滤层纤维所形成的网格 阻碍气流前进，使气流出现无数次改变运动速度 和运动方向，绕过纤维前进； 这些改变引起微粒以对滤层纤维产生惯性冲击、 阻拦、重力沉降、布朗扩散、静电吸引等作用而 把微粒滞留在纤维表面上。
两级分离、冷却、加热的空气除 菌流程
空气净化除菌与调节设备PPT学习教案
第1页/共62页
12.1 空气净化除菌的方法与原理
2．生物工业生产对空气质量的要求 生物工业生产中，由于所用菌种的生产 能力强 弱、生 长速度 的快慢 、发酵 周期的 长短、 分泌物 的性质 、培养 基的营 养成分 和PH值 的差异 等，对 所用空 气的质 量有不 同的要 求。 生物工业生产所用的 “无菌空气”，是指通过除菌处理使空 气中含 菌量降 低到零 或极低 ，从而 使污染 的可能 性降至 极小。 一般按 染菌概 率为10 -3来计 算，即 1000次发酵周期所用的无菌空气只允许1 次染菌 。
第6页/共62页
12.1 空气净化除菌的方法与原理
1．惯性冲击滞留作用机理 惯性冲击滞留作用是空气过滤除菌的重 要作用 。当微 粒随气 流以一 定的速 度垂直 向纤维 方向运 动时， 空气受 阻即改 变运动 方向， 绕过纤 维前进 。而微 粒由于 它的运 动惯性 较大， 未能及 时改变 运动方 向，直 冲到纤 维表面 ，由于 摩擦黏 附，微 粒就滞 留在 纤维表 面，这 称为惯 性冲击 滞留作 用。空 气流速 是影响 惯性冲 击滞留 效率的 重要因 素。空 气流速 下降， 惯性冲 击滞留 效率也 下降。 滞留效 率为零 时的气 流速度 称为惯 性冲击 的临界 速度。
第14页/共62页
12.2 空气介质过滤除菌设备
2．空气过滤除菌流程 （1）两级冷却、分离、加热的空气除菌 流程 如图12-2所示，这是一个比较完善的空 气除菌 流程。 其特点 是：两 次冷却 、两次 分离和 适当加 热。两 次冷却 、两次 分离油 水的主 要优点 是可节 约冷却 用水， 油水分 离比较 完全， 保证干 过滤。 压缩空 气经第 一次冷 却后， 大部分 的水、 油结成 颗粒较 大、浓 度较高 的雾粒 ，可用 旋风分 离器分 离；第 二次冷 却，使 空气进 一步析 出其中 的油和 水，形 成较小 的雾粒 ，可用 丝网分 离器分 离。此 时，空 气的相 对湿度 还是10 0%，可 用加热 的方法 把空气 的相对 湿度降 到50～ 60%。
12.1 空气净化除菌的方法与原理
2．生物工业生产对空气质量的要求 生物工业生产中，由于所用菌种的生产 能力强 弱、生 长速度 的快慢 、发酵 周期的 长短、 分泌物 的性质 、培养 基的营 养成分 和PH值 的差异 等，对 所用空 气的质 量有不 同的要 求。 生物工业生产所用的 “无菌空气”，是指通过除菌处理使空 气中含 菌量降 低到零 或极低 ，从而 使污染 的可能 性降至 极小。 一般按 染菌概 率为10 -3来计 算，即 1000次发酵周期所用的无菌空气只允许1 次染菌 。
第6页/共62页
12.1 空气净化除菌的方法与原理
1．惯性冲击滞留作用机理 惯性冲击滞留作用是空气过滤除菌的重 要作用 。当微 粒随气 流以一 定的速 度垂直 向纤维 方向运 动时， 空气受 阻即改 变运动 方向， 绕过纤 维前进 。而微 粒由于 它的运 动惯性 较大， 未能及 时改变 运动方 向，直 冲到纤 维表面 ，由于 摩擦黏 附，微 粒就滞 留在 纤维表 面，这 称为惯 性冲击 滞留作 用。空 气流速 是影响 惯性冲 击滞留 效率的 重要因 素。空 气流速 下降， 惯性冲 击滞留 效率也 下降。 滞留效 率为零 时的气 流速度 称为惯 性冲击 的临界 速度。
第14页/共62页
12.2 空气介质过滤除菌设备
2．空气过滤除菌流程 （1）两级冷却、分离、加热的空气除菌 流程 如图12-2所示，这是一个比较完善的空 气除菌 流程。 其特点 是：两 次冷却 、两次 分离和 适当加 热。两 次冷却 、两次 分离油 水的主 要优点 是可节 约冷却 用水， 油水分 离比较 完全， 保证干 过滤。 压缩空 气经第 一次冷 却后， 大部分 的水、 油结成 颗粒较 大、浓 度较高 的雾粒 ，可用 旋风分 离器分 离；第 二次冷 却，使 空气进 一步析 出其中 的油和 水，形 成较小 的雾粒 ，可用 丝网分 离器分 离。此 时，空 气的相 对湿度 还是10 0%，可 用加热 的方法 把空气 的相对 湿度降 到50～ 60%。
空气净化及除菌设备概述(PPT 58张)
空气的过滤除菌原理与通常的过滤原理不一样，由于空 气中气体引力较小，且微粒很小，常见悬浮于空气中的 微生物粒子大小在0.5-2微米，而空气过滤常用的过滤 介质如棉花，它的纤维直径一般为16-20微米，当充填 系数为8%时，棉花纤维所形成网格的孔隙为20-50微 米。微粒随空气流通过滤层时，滤层纤维所形成的网格 阻碍气流前进，使气流无数次改变运动速度和运动方向 而绕过纤维前进，这些改变引起微粒对滤层纤维产生惯 性冲击、拦截、重力沉降、布朗扩散、静电吸引等作用， 从而把微粒滞留在纤维表面。
章 空气净化及除菌设备
现代工业发酵绝大多数是利用好气性微生物进 行纯种培养,从而获得目的产物。溶解氧是这些 微生物生长和代谢必不可少的条件。工业上通 常以空气作为氧源。但空气中含有各种各样的 微生物，它们一旦随空气进入培养液，在适宜 的条件下，就会迅速大量繁殖，干扰甚至破坏 预定发酵的正常进行，甚至造成发酵彻底失败 等严重事故。因此，通风发酵需要的空气必须 是洁净无菌，并有一定的温度和压力的空气， 这就要求对空气进行净化除菌和调节处理。
2. 拦截滞留作用机理
气流速度下降到临界速度以下时，微就不能因惯性冲击 而滞留在纤维上，捕集效率显著下降。但实践证明，随着 气流速度的继续下降，纤维对微粒的捕集效率又有回升， 说明有另一种机理在起作用，这就是拦截滞留作用机理。 当微生物等微粒随低速气流慢慢靠近纤维时，微粒所在的 主导气流受纤维所阻而改变流动方向，绕过纤维前进，并 在纤维的周边形成一层边界滞流区。滞留区的气流速度更 慢，进到滞留区的微粒慢慢靠近和接触纤维而被黏附滞留， 称为拦截滞留作用。 拦截滞留作用在气流速度低时才起作用。
3. 布朗扩散作用机理
直径很小的微粒在很慢的气流中能产生一种不规则的直线 热运动，称为布朗扩散。布朗扩散的运动距离很短，在较 大的气速或较大的纤维间隙中是不起作用的。但在很小的 气流速度和较小的纤维间隙中却能使微粒靠近纤维而被黏 附，称为布朗扩散作用机理。 布朗扩散作用与微粒和纤维直径有关，并与气流速度成反 比。在气流速度很小时，它是介质过滤除菌的重要作用之 一。
章 空气净化及除菌设备
现代工业发酵绝大多数是利用好气性微生物进 行纯种培养,从而获得目的产物。溶解氧是这些 微生物生长和代谢必不可少的条件。工业上通 常以空气作为氧源。但空气中含有各种各样的 微生物，它们一旦随空气进入培养液，在适宜 的条件下，就会迅速大量繁殖，干扰甚至破坏 预定发酵的正常进行，甚至造成发酵彻底失败 等严重事故。因此，通风发酵需要的空气必须 是洁净无菌，并有一定的温度和压力的空气， 这就要求对空气进行净化除菌和调节处理。
2. 拦截滞留作用机理
气流速度下降到临界速度以下时，微就不能因惯性冲击 而滞留在纤维上，捕集效率显著下降。但实践证明，随着 气流速度的继续下降，纤维对微粒的捕集效率又有回升， 说明有另一种机理在起作用，这就是拦截滞留作用机理。 当微生物等微粒随低速气流慢慢靠近纤维时，微粒所在的 主导气流受纤维所阻而改变流动方向，绕过纤维前进，并 在纤维的周边形成一层边界滞流区。滞留区的气流速度更 慢，进到滞留区的微粒慢慢靠近和接触纤维而被黏附滞留， 称为拦截滞留作用。 拦截滞留作用在气流速度低时才起作用。
3. 布朗扩散作用机理
直径很小的微粒在很慢的气流中能产生一种不规则的直线 热运动，称为布朗扩散。布朗扩散的运动距离很短，在较 大的气速或较大的纤维间隙中是不起作用的。但在很小的 气流速度和较小的纤维间隙中却能使微粒靠近纤维而被黏 附，称为布朗扩散作用机理。 布朗扩散作用与微粒和纤维直径有关，并与气流速度成反 比。在气流速度很小时，它是介质过滤除菌的重要作用之 一。
空气除菌设备概论
四. 除菌过滤介质
石棉滤板：采用20%纤维小而直的蓝石棉和8%纸浆纤维混合 打浆而成。过滤效率比较低，只适用于分过滤器。湿强度 较大，受潮时也不易穿孔或折断，能耐受蒸汽反复杀菌， 使用时间较长。
四. 除菌过滤介质
• 烧结材料过滤介质：种类很多，主要有烧结金属、 烧结陶瓷、烧结塑料。
四. 除菌过滤介质
五.空气调节设备
1.生物工业生产对空气调节的要求 （1）生物工业生产过程中需要不断调节空气洁净度。
发酵车间对空气的洁净程度有一定的要求，所以需要强 化通风，包装车间需要更洁净的空气（100级）
五.空气调节设备
1.生物工业生产对空气调节的要求 （2）美国国立卫生研究所建议，有关室内洁净度及其换气
次数、通气流速等的参考值如下表所示。
（二）空气的增湿和减湿原理
5.减湿的机理 • 传质过程：空气湿含量（X）大于界面空气湿含量
（Xi），所以水分由空气向水相主体扩散。 • 传热过程：空气中的水分冷凝放出的潜热和空气
降温的显热，通过对流给热传给水，变为水的显 热，使水的温度升高。
（三）空气的增湿和减湿方法
1.空气的增湿方法 （1）往空气中直接通入蒸汽：
二.介质过滤除菌机理
（3）拦截滞留作用对微粒的捕集效率
二.介质过滤除菌机理
3.布朗扩散作用机理 （1）定义：直径很小的微粒在流速很小的气流中能产生一
种不规则的直线运动称为布朗扩散。
二.介质过滤除菌机理
3.布朗扩散作用机理 （2）布朗扩散的特点 布朗扩散的运动距离很短。 布朗扩散除菌作用在较大的气速或较大的纤维间隙中不起
（一）湿空气的性质
（一）湿空气的性质 2.相对湿度Φ （1）定义：表示湿空气饱和程度的量，它是湿空气里水蒸
空气除菌与空气调节设备概论48页PPT
空气除菌与空气调节设备概论
41、俯仰终宇宙，不乐复何如。 42、夏日长抱饥，寒夜无被眠。 43、不戚戚于贫贱，不汲汲于富贵。 44、欲言无予和，挥杯劝孤影。 45、盛年不重来，一日难再晨。及时 当勉励 ，岁月 不待人 。
41、学问是异常珍贵的东西，从任何源泉吸 收都不可耻。——阿卜·日·法拉兹
42、只有在人群中间，才能认识自 己。——德国
43、重复别人所说的话，只需要教育； 而要挑战别人所说的话，则需要头脑。—— 玛丽·佩蒂博恩·普尔
44、卓越的人一大优点是：在不利与艰 难的遭遇里百折不饶。——贝多芬
45、自己的饭量自己知道。——苏联
Hale Waihona Puke
41、俯仰终宇宙，不乐复何如。 42、夏日长抱饥，寒夜无被眠。 43、不戚戚于贫贱，不汲汲于富贵。 44、欲言无予和，挥杯劝孤影。 45、盛年不重来，一日难再晨。及时 当勉励 ，岁月 不待人 。
41、学问是异常珍贵的东西，从任何源泉吸 收都不可耻。——阿卜·日·法拉兹
42、只有在人群中间，才能认识自 己。——德国
43、重复别人所说的话，只需要教育； 而要挑战别人所说的话，则需要头脑。—— 玛丽·佩蒂博恩·普尔
44、卓越的人一大优点是：在不利与艰 难的遭遇里百折不饶。——贝多芬
45、自己的饭量自己知道。——苏联
Hale Waihona Puke
空气调节设备概述(PPT 128页)
2020/2/18
6.1.2 空气换热器
空气换热器是通过热（冷）媒使空气间接加热或冷却的表 面式热交换设备，也常称之为表面式换热器。它是空调系 统中对空气进行热湿处理的主要设备之一。
空气 换热 器
按传热面的 结构形状
板式: 波纹板式、螺旋板式、
板壳式、板翅式等
管式: 列管式、套管式、蛇形管
式及肋片管式等
2020/2/18
6.1.1 喷水室
喷水室可以对空气实现加热、冷却、加湿、除湿等多种处理 过程，而且还具有一定的净化能力，夏冬季可以共用。 优点：在结构上易于实现工厂化制作、现场安装，金属消耗 量少，在空调工程中得到了广泛的使用，尤其是大型的集中 式空调系统和相对湿度要求严格的场合。 缺点：占地面积大、水系统较为复杂、对水质卫生要求高、 运行费用高等缺点。
2020/2/18
（1）裸线式电加热器
2020/2/18
图6.10 裸线式电加热器 1.隔热层；2.瓷绝缘子；3.电阻丝；4.钢板； 5.送风管；6.接线端子；7.抽屉式电加热器
（2）管式电加热器
图6.11 管式电加热器 1.接线端子；2.瓷绝缘子；3.紧固装置；
4.绝缘材料；5.金属套管；6.电阻丝
2020/2/18
➢补水管是为了保持最低水位，补充加湿空气、挡 水板过水量和其他流失的水量而设的。对于工厂生 产的喷水室定型产品，除补水管外，还设有快速充 水管，为更换底池内的水和清洗底池之用。更换底 池内的水也可由补水管承担，不另设快速充水管， 适当加大一些补充水管径。 ➢泄水管为清洗底池时排污之用。泄水口设在最低 点，底池的底面要有一定坡度，坡向泄水口，以便 于排净。
2020/2/18
（4）底池及附属设施
➢底池也叫水槽，容积一般按能容纳2～3min的总喷水量 来确定，池深一般为400～600mm，主要考虑溢水器、 溢水管、滤水器等的安装位置和能正常使用。 ➢循环水管也称滤水管，作为冬季等焓加湿时由水槽内抽 出循环水和夏季非高峰负荷时抽一部分循环水调整喷水进 水温度之用。为了防止循环水中杂质堵塞喷嘴孔口，常设 有滤水网。滤水网一般为圆筒形。 ➢溢水管也称溢回水管，用于排除底池内多余的水，使底 池的水面保持一定高度，使空气流过喷水室时保持一定的 迎风面积。通常在溢水管的上部装设带水封罩的蘑菇型溢 水器。
6.1.2 空气换热器
空气换热器是通过热（冷）媒使空气间接加热或冷却的表 面式热交换设备，也常称之为表面式换热器。它是空调系 统中对空气进行热湿处理的主要设备之一。
空气 换热 器
按传热面的 结构形状
板式: 波纹板式、螺旋板式、
板壳式、板翅式等
管式: 列管式、套管式、蛇形管
式及肋片管式等
2020/2/18
6.1.1 喷水室
喷水室可以对空气实现加热、冷却、加湿、除湿等多种处理 过程，而且还具有一定的净化能力，夏冬季可以共用。 优点：在结构上易于实现工厂化制作、现场安装，金属消耗 量少，在空调工程中得到了广泛的使用，尤其是大型的集中 式空调系统和相对湿度要求严格的场合。 缺点：占地面积大、水系统较为复杂、对水质卫生要求高、 运行费用高等缺点。
2020/2/18
（1）裸线式电加热器
2020/2/18
图6.10 裸线式电加热器 1.隔热层；2.瓷绝缘子；3.电阻丝；4.钢板； 5.送风管；6.接线端子；7.抽屉式电加热器
（2）管式电加热器
图6.11 管式电加热器 1.接线端子；2.瓷绝缘子；3.紧固装置；
4.绝缘材料；5.金属套管；6.电阻丝
2020/2/18
➢补水管是为了保持最低水位，补充加湿空气、挡 水板过水量和其他流失的水量而设的。对于工厂生 产的喷水室定型产品，除补水管外，还设有快速充 水管，为更换底池内的水和清洗底池之用。更换底 池内的水也可由补水管承担，不另设快速充水管， 适当加大一些补充水管径。 ➢泄水管为清洗底池时排污之用。泄水口设在最低 点，底池的底面要有一定坡度，坡向泄水口，以便 于排净。
2020/2/18
（4）底池及附属设施
➢底池也叫水槽，容积一般按能容纳2～3min的总喷水量 来确定，池深一般为400～600mm，主要考虑溢水器、 溢水管、滤水器等的安装位置和能正常使用。 ➢循环水管也称滤水管，作为冬季等焓加湿时由水槽内抽 出循环水和夏季非高峰负荷时抽一部分循环水调整喷水进 水温度之用。为了防止循环水中杂质堵塞喷嘴孔口，常设 有滤水网。滤水网一般为圆筒形。 ➢溢水管也称溢回水管，用于排除底池内多余的水，使底 池的水面保持一定高度，使空气流过喷水室时保持一定的 迎风面积。通常在溢水管的上部装设带水封罩的蘑菇型溢 水器。
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当微粒直径小、质量轻，它随气流运动慢慢靠近 纤维时，微粒所在主导气流流线受纤维所阻改变流 动方向，绕过纤维前进，并在纤维的周围形成一层 边界滞留区，滞留区的气流流速更慢，进到滞留区 的微粒慢慢靠近和接触纤维而被黏附截留。拦截截 留的截留效率与气流的雷诺准数和微粒同纤维的直 径比有关。
3.布朗扩散截留作用
（一）粗过滤器 1.安装位置 2.常用型式：布袋过滤器、填料式过滤器、油浴洗涤 和水雾除尘等
（二）空压机： 1.作用：提供0.2~0.3MPa的压力，大量的低压理想空 气 2.形式： 涡轮式：出口压力0.25~0.5MPa，出口风量较稳定； 往复式：出口压力不稳定。多缸稳定。须用润滑油， 空气中带油污粒子，须改善油污污染问题。
第三章 空气除菌与空气调节设备
好氧微生物在培养过程中需要消耗大量的 氧气，这些氧气通常由空气提供。根据国家药 品生产质量管理规范（GMP）的要求，生物制品、 药品的生产场地也需符合空气洁净度要求，并 有相应的管理手段。
第一节 空气除菌的原理与方法
一 .生物工业对空气质量的要求 1 .空气中微生物的分布
随气流速度的增加而降低，扩散起主要作用；当气流速度中 等时，可能截流起主要作用；当气流速度较大时，除菌效率 随空气流速的增加而增加，惯性冲击起主要作用；如果气速 过大η又会下降，可能是已扑集的微粒又被卷起的原因。
第二节 空气介质过滤除菌设备及计算
一 .介质过滤除菌流程 （一）空气除菌流程的确定： 1.根据发酵生产对无菌空气的要求（无菌程
▪ 4.介质过滤除菌
三.介质过滤除菌机理
依靠气流通过滤层时，基于滤层纤维的层 层阻碍，迫使空气在流动过程中出现无数次改 变气速大小和方向的绕流运动，从而导致微粒 与滤层纤维间产生撞击、拦截、布朗扩散、重 力和静电引力等作用，从而把微生物截留、捕 集在纤维表面上，实现过滤目的。下面图为过 滤除菌时各种除菌机理的示意图。
3 .高效前置过滤空气除菌流程
▪ 特点：采用高效率的前置过滤程 ▪ 将空气冷却至露点以上，使进入过滤器的空气相对湿
度60－70％以下。适用于北方和内陆气候干燥地区。
5.利用热空气加热冷空气的流程
▪ 利用压缩后的热空气和冷却后的冷空气进行热交换， 使冷空气的温度升高，降低相对湿度。
1.惯性撞击截留作用
当含有微生物颗粒的 空气通过滤层时，空气流 仅能从纤维间的间隙通过， 由于纤维纵横交错，层层 叠叠，迫使空气流不断改 变运动方向和速度。由于 微生物颗粒的惯性大于空 气，因而当空气流遇阻而 绕道前进时，微生物颗粒 未能及时改变它的运动方 向，而撞击并被截留于纤 维的表面。
2.拦截截留作用
▪ 2 热杀菌 空气进入发酵罐之前，一般匀需用压缩机压缩，
提高压力。利用空气压缩时放出的热量进行保温灭 菌。见流程
3 .静电除菌
▪ 利用静电引力吸附带电粒子而达到除尘 灭菌的目的。悬浮于空气中的微生物，大 多数带有不同的电荷，没有带电荷的微粒 进入高压静电场时都会被电离成带电微粒， 但对于一些直径小的微粒，所带的电荷很 小，当产生的引力等于或小于气流对微粒 布朗扩散运动的动量时，微粒不能被吸附 而沉降，因此静电除尘对很小的微粒效率 较低。
度、风温、风湿及风压） 2.采气环境的空气条件、空气性质 3.所用除菌设备的特性
（二）空气除菌流程
1 .两级冷却、加热除菌流程 是一个比较完善的空气除菌流程，可适应各种气
候，尤其适用于潮湿地区。它能充分地分离油水，使 空气达到相对湿度较低下进入过滤器，提高过滤效果.
典型空气除菌流程
1
2 3
4
▪ 特点：对热能的利用合理，但加热面积要足够大才 能满足要求。
6 .一次冷却和析水的空气过滤流程
▪ 将压缩空气冷却至露点以下，析出部分水分， 升温使相对湿度为60％，再进入空气过滤器， 采用一次冷却一次析水。
二.空气介质过滤设备及设计计算
▪ 只讨论选择设备时的一些原则和计算方法。原因是完 成同一任务的设备类型很多。
布朗扩散的运动距离短，在较大的气速、较大 的纤维间隙中不起作用，但在很慢的气流速度和较 小的纤维间隙中布朗扩散作用增加了微粒与纤维的 接触滞留机会。
▪ 4 重力沉降 ▪ 5 静电吸引力 ▪ 惯性截留、拦截和布朗扩散的除菌作用较大，
重力和静电引力的作用较小。
▪ 气速与除菌效率的关系：当气流速度较小时，除菌效率
地域（南方与北方、城市与乡村） 季节
空气中杂菌含量及分布 空气中含杂菌一般在103~104（个）/m3。杂
菌含量多少与地域、季节有关，南方多，北方少； 低空多，高空少；城市多，农村少；夏季多，冬 季少。为了获得含杂菌少的空气，工厂多采用采 风塔（高20多米）采风。 无菌空气要求
工厂对空气除菌，要求达到一定程度，通常 设计指标，通风1000罐次，只感染1个杂菌。
5
6
7
89
10
1.采风塔 2.粗滤器 3.空压机 4.贮气 罐 5.一级冷却 6.一级油水 7.二级冷却分离器 8.二级油水分离器 9.加热器 10.总过滤器
2 .冷热空气直接混合式空气除菌流程
▪ 特点：省去第二级冷却器后的分离设备和空气加热设 备，流程较简单，冷却水用量少。适用于中等湿含量 地区，不适合于空气湿含量高的地区。
▪ （2）培养法－－微生物培养（准确培养的活微生 物）
二.空气净化除菌方法
（一）空气除菌方法
▪ 1 辐射杀菌 α－射线、χ－射线、β－射线、γ－射线、紫
外线、超声波等从理论上都能破坏蛋白质等生物活 性物质，从而起到杀菌的作用。辐射灭菌目前仅用 于一些表面的灭菌及有限空间内空气的灭菌，对于 大规模空气的灭菌还无法应用。
2 .发酵用无菌空气的质量标准
▪ （1）连续提供一定流量的压缩空气； ▪ （2）空气的压强（表压）0.2-0.35MPa； ▪ （3）进入过滤器之前，空气的相对湿度小于70％； ▪ （4）进入发酵罐的空气温度可比培养温度稍高 ▪ （ 5）压缩空气的洁净度，取失败率为10－3。
3.空气含菌量的测定
▪ （1）光学法－粒子计数器（0.3～0.5μm)微粒的 各种浓度,测得结果是空气中的灰尘 和微生物，不准确
3.布朗扩散截留作用
（一）粗过滤器 1.安装位置 2.常用型式：布袋过滤器、填料式过滤器、油浴洗涤 和水雾除尘等
（二）空压机： 1.作用：提供0.2~0.3MPa的压力，大量的低压理想空 气 2.形式： 涡轮式：出口压力0.25~0.5MPa，出口风量较稳定； 往复式：出口压力不稳定。多缸稳定。须用润滑油， 空气中带油污粒子，须改善油污污染问题。
第三章 空气除菌与空气调节设备
好氧微生物在培养过程中需要消耗大量的 氧气，这些氧气通常由空气提供。根据国家药 品生产质量管理规范（GMP）的要求，生物制品、 药品的生产场地也需符合空气洁净度要求，并 有相应的管理手段。
第一节 空气除菌的原理与方法
一 .生物工业对空气质量的要求 1 .空气中微生物的分布
随气流速度的增加而降低，扩散起主要作用；当气流速度中 等时，可能截流起主要作用；当气流速度较大时，除菌效率 随空气流速的增加而增加，惯性冲击起主要作用；如果气速 过大η又会下降，可能是已扑集的微粒又被卷起的原因。
第二节 空气介质过滤除菌设备及计算
一 .介质过滤除菌流程 （一）空气除菌流程的确定： 1.根据发酵生产对无菌空气的要求（无菌程
▪ 4.介质过滤除菌
三.介质过滤除菌机理
依靠气流通过滤层时，基于滤层纤维的层 层阻碍，迫使空气在流动过程中出现无数次改 变气速大小和方向的绕流运动，从而导致微粒 与滤层纤维间产生撞击、拦截、布朗扩散、重 力和静电引力等作用，从而把微生物截留、捕 集在纤维表面上，实现过滤目的。下面图为过 滤除菌时各种除菌机理的示意图。
3 .高效前置过滤空气除菌流程
▪ 特点：采用高效率的前置过滤程 ▪ 将空气冷却至露点以上，使进入过滤器的空气相对湿
度60－70％以下。适用于北方和内陆气候干燥地区。
5.利用热空气加热冷空气的流程
▪ 利用压缩后的热空气和冷却后的冷空气进行热交换， 使冷空气的温度升高，降低相对湿度。
1.惯性撞击截留作用
当含有微生物颗粒的 空气通过滤层时，空气流 仅能从纤维间的间隙通过， 由于纤维纵横交错，层层 叠叠，迫使空气流不断改 变运动方向和速度。由于 微生物颗粒的惯性大于空 气，因而当空气流遇阻而 绕道前进时，微生物颗粒 未能及时改变它的运动方 向，而撞击并被截留于纤 维的表面。
2.拦截截留作用
▪ 2 热杀菌 空气进入发酵罐之前，一般匀需用压缩机压缩，
提高压力。利用空气压缩时放出的热量进行保温灭 菌。见流程
3 .静电除菌
▪ 利用静电引力吸附带电粒子而达到除尘 灭菌的目的。悬浮于空气中的微生物，大 多数带有不同的电荷，没有带电荷的微粒 进入高压静电场时都会被电离成带电微粒， 但对于一些直径小的微粒，所带的电荷很 小，当产生的引力等于或小于气流对微粒 布朗扩散运动的动量时，微粒不能被吸附 而沉降，因此静电除尘对很小的微粒效率 较低。
度、风温、风湿及风压） 2.采气环境的空气条件、空气性质 3.所用除菌设备的特性
（二）空气除菌流程
1 .两级冷却、加热除菌流程 是一个比较完善的空气除菌流程，可适应各种气
候，尤其适用于潮湿地区。它能充分地分离油水，使 空气达到相对湿度较低下进入过滤器，提高过滤效果.
典型空气除菌流程
1
2 3
4
▪ 特点：对热能的利用合理，但加热面积要足够大才 能满足要求。
6 .一次冷却和析水的空气过滤流程
▪ 将压缩空气冷却至露点以下，析出部分水分， 升温使相对湿度为60％，再进入空气过滤器， 采用一次冷却一次析水。
二.空气介质过滤设备及设计计算
▪ 只讨论选择设备时的一些原则和计算方法。原因是完 成同一任务的设备类型很多。
布朗扩散的运动距离短，在较大的气速、较大 的纤维间隙中不起作用，但在很慢的气流速度和较 小的纤维间隙中布朗扩散作用增加了微粒与纤维的 接触滞留机会。
▪ 4 重力沉降 ▪ 5 静电吸引力 ▪ 惯性截留、拦截和布朗扩散的除菌作用较大，
重力和静电引力的作用较小。
▪ 气速与除菌效率的关系：当气流速度较小时，除菌效率
地域（南方与北方、城市与乡村） 季节
空气中杂菌含量及分布 空气中含杂菌一般在103~104（个）/m3。杂
菌含量多少与地域、季节有关，南方多，北方少； 低空多，高空少；城市多，农村少；夏季多，冬 季少。为了获得含杂菌少的空气，工厂多采用采 风塔（高20多米）采风。 无菌空气要求
工厂对空气除菌，要求达到一定程度，通常 设计指标，通风1000罐次，只感染1个杂菌。
5
6
7
89
10
1.采风塔 2.粗滤器 3.空压机 4.贮气 罐 5.一级冷却 6.一级油水 7.二级冷却分离器 8.二级油水分离器 9.加热器 10.总过滤器
2 .冷热空气直接混合式空气除菌流程
▪ 特点：省去第二级冷却器后的分离设备和空气加热设 备，流程较简单，冷却水用量少。适用于中等湿含量 地区，不适合于空气湿含量高的地区。
▪ （2）培养法－－微生物培养（准确培养的活微生 物）
二.空气净化除菌方法
（一）空气除菌方法
▪ 1 辐射杀菌 α－射线、χ－射线、β－射线、γ－射线、紫
外线、超声波等从理论上都能破坏蛋白质等生物活 性物质，从而起到杀菌的作用。辐射灭菌目前仅用 于一些表面的灭菌及有限空间内空气的灭菌，对于 大规模空气的灭菌还无法应用。
2 .发酵用无菌空气的质量标准
▪ （1）连续提供一定流量的压缩空气； ▪ （2）空气的压强（表压）0.2-0.35MPa； ▪ （3）进入过滤器之前，空气的相对湿度小于70％； ▪ （4）进入发酵罐的空气温度可比培养温度稍高 ▪ （ 5）压缩空气的洁净度，取失败率为10－3。
3.空气含菌量的测定
▪ （1）光学法－粒子计数器（0.3～0.5μm)微粒的 各种浓度,测得结果是空气中的灰尘 和微生物，不准确