Progettazione della sala di asciugatura pulita in un laboratorio asettico farmaceutico
Nell'officina asettica medica, un gran numero di navi utilizzate nel ciclo di produzione devono essere lavate e essiccate. Il livello pulito dell'area pulita come area di produzione ausiliaria richiede generalmente un livello D e la stanza di essiccazione non fa eccezione. Dopo la pulizia in un ambiente pulito, la deumidificazione e l'essiccazione di utensili che contengono molta umidità è diventata un problema che dobbiamo risolvere. Usiamo esempi per mostrare che un design ragionevole può ottenere effetti di risparmio energetico, essiccazione e deumidificante, che ha una certa guida teorica e significato pratico dell'applicazione per questo lavoro.
0 Prefazione
La deumidificazione è principalmente divisa in tre tipi: riscaldamento e deumidificazione, raffreddamento e deumidificazione e disumidificazione dell'essiccante adsorbimento. In passato, il metodo più comunemente usato era il riscaldamento, il riscaldamento, la ventilazione e la deumidificazione. Tuttavia, in un ambiente pulito, semplicemente adottando il metodo di consegna completa e riscaldamento e disumidificazione a piena riga, il consumo di energia è grande e anche il carico sul sistema di filtrazione pulita è grande, quindi abbiamo progettato il raffreddamento e la deumidificazione 1. Metodo di deumidificazione completa di riscaldamento e disumidificazione della circolazione dell'aria pulita.
1 principio
Nel design reale, viene aggiunta una piccola quantità di aria fresca per mantenere la differenza di pressione del sistema rispetto al 12,5Pa esterno. Nella sezione di miscelazione e l'aria di ritorno viene miscelata, l'effetto primario viene filtrato e l'aria viene raffreddata alla temperatura al di sotto del punto di rugiada dalla sezione dell'acqua di raffreddamento superficiale, consentendo al vapore acqueo nell'aria di condensare le intercettazioni del deflettore dell'acqua e Rimuove l'acqua, quindi l'aria viene riscaldata a più di 60 ° C attraverso la sezione di riscaldamento. L'aria si espande e l'umidità nel volume unitario è ridotta per ottenere riscaldamento e deumidificazione. Il filtro viene inviato nella stanza di asciugatura dopo il filtro. Al fine di garantire la perdita di temperatura minima durante il processo, la ventola di purificazione e deumidificazione dovrebbe essere il più vicino possibile alla stanza di asciugatura e la conduttura dell'aria deve essere isolata. L'aria calda essiccata assorbe l'umidità nella nave nella stanza di essiccazione, la temperatura diminuisce (circa 45 ° C) e l'umidità aumenta, e viene portata fuori dalla stanza di asciugatura attraverso il tubo dell'aria di ritorno, ritorna alla sezione di miscelazione e Inizia il ciclo successivo, in modo da raggiungere lo scopo della deumidificazione.
Inoltre, i sensori di temperatura e umidità sono impostati all'ingresso dell'aria e restituiscono l'uscita dell'aria. La ventola di scarico viene disattivata quando la macchina è attivata. Il sistema si trova nella modalità di funzionamento del flusso d'aria circolante. Dopo un periodo di funzionamento, con l'aumentare dell'umidità nel vaso di assorbimento dell'aria calda, se la potenza di raffreddamento e deumidificazione non è sufficiente, l'effetto se l'umidità assoluta dell'ingresso dell'aria di ritorno è molto più elevata dell'umidità assoluta dell'ingresso dell'aria, Chiudi la valvola di uscita dell'aria, apri la valvola di scarico e la ventola di scarico e usa la modalità di scarico diretta per sostituire rapidamente quando l'umidità dell'aria nel sistema è alta, quando la differenza tra i due non è grande, passa al Modalità di circolazione. Il principio è mostrato nella Figura 1.
Nell'uso effettivo, anche se l'acqua di raffreddamento non viene attivata (come il refrigeratore non è acceso in inverno), lo scopo di asciugare e disumidificare gli utensili può essere ottenuto semplicemente usando il metodo di riscaldamento e deumidificazione di circolazione e fila dritta Modalità alternativa.
2 Calcolo dell'esempio dell'applicazione
2.1 Frequenza di pulizia e scambio d'aria
Prendi in considerazione in modo completo le specifiche di progettazione della stanza pulita GB50073-2013, l'industria farmaceutica Specifiche di progettazione per impianti puliti GB50457-2008, la versione 2013 di GMP e la sua guida di implementazione, produzione e pulizia ausiliaria D. Clean Ventilation Im tempi sono 6 volte / H-20 Times / H, ventola Il filtro dell'effetto primario è tipo G4, il filtro a effetto intermedio è tipo F e viene selezionato il filtro ad alta efficienza di tipo H13 nell'ingresso dell'aria della stanza di asciugatura. Soddisfa i requisiti dell'impianto pulito medico. È stato verificato che le particelle di polvere sono <3520000 / m3, il che soddisfa i requisiti dell'impianto pulito.
2.2 Selezione del volume dell'aria della ventola
La nostra sala di asciugatura ha un'area di 42m2, un volume di 110 m3 e un condotto di condizionamento di circa 120 m3. Viene utilizzato una ventola del volume d'aria da 2500m3 / h. Il numero di modifiche all'aria raggiunge 2500/120 = 20 volte / h, che soddisfa il limite superiore di progettazione. La ventola di scarico utilizza la ventola del volume d'aria 2400 / h, il che può garantire che il sistema mantenga una differenza di pressione di 12,5Pa rispetto al mondo esterno.
2.3 Potenza di riscaldamento
2.3.1 metri cubi di contenuto di acqua a temperature diverse, umidità e pressione atmosferica (vedere la tabella 1)
La differenza di pressione tra le camere pulite è generalmente <50pa, la differenza di pressione tra la stanza pulita e l'esterno è generalmente <80pa e la differenza di pressione tra la ventola e l'esterno è generalmente <500pa, che è quasi trascurabile rispetto alla pressione atmosferica di 0,1mp, che è quasi trascurabile. Gestione della situazione.
2.3.2 Flusso di umidità nell'aria
Il sistema di purificazione e asciugatura può funzionare per un certo periodo di tempo. Secondo le condizioni di conservazione del calore del laboratorio pulito, la temperatura massima può generalmente raggiungere 60 ℃ e l'umidità può raggiungere l'80%. Cerca la tabella 1. Il contenuto d'acqua dell'aria è di 103,7 g / m3 e il volume di circolazione è di circa 120 m3 (volume del dotto della ventola dell'essiccatore più), la qualità dell'acqua è:
M = 103,7G / M3X120M3 = 12440G
Tempi di ventilazione noti n = 20 / h = 20 / 60min = 1/3 min
La portata massima dell'umidità nell'aria è S = MXN = 12440G / 3min = 414,6 g / min
2.3.3 Calore richiesto per unità di tempo
Supponendo che il vento fresco esterno sia 0 ° C in casi estremi all'inizio della modalità di riscaldamento del ciclo, si presume che la temperatura dell'ingresso dell'aria di ritorno nel sistema sia T1 = 0 ° C. dopo il riscaldamento, la temperatura del Uscita d'aria T2 = 60 ° C e capacità di calore dell'acqua C = 1cal / g ° C, q = McΔt / T = scΔt = 414,6g / Minx1 / g ℃ x (60 ℃ -0 ℃) = 24876 cal / min
2.3.4 Potenza di riscaldamento
Supponendo che la potenza di riscaldamento sia P, l'efficienza del riscaldamento n = 60%, l'equivalente termico: Q = 0,24cal / j = 0,24kcal / kws = 0,24 × 60kcal / kwmin
Tabella 1 metri cubi di contenuto d'acqua (g) a temperatura diversa, umidità e pressione atmosferica Q = 14,4 kcal / kwmin
Quindi l'uscita di calore per unità di tempo q = potenza di riscaldamento NQP
P = q / nq = 24.876kcal / min / (60% x14.4kcal / kwmin) = 28,8 kW
Quindi scegliamo 6KWX5 = riscaldatore regolabile da 30kW con cinque marce.
2.4 Deumidificazione secca
2.4.1 Riscaldamento e deumidificazione semplice
Nel caso di semplice riscaldamento e deumidificazione, assumendo una temperatura esterna di 25 ° C e un'umidità del 50%, la temperatura e l'umidità dell'interno e dell'esterno della stanza di essiccazione sono gli stessi all'avvio iniziale e freschi L'aria è spenta. Dopo un certo periodo di tempo T1, la temperatura nella stanza di essiccazione sale a 45 ° C e l'umidità aumenta dell'80%.
Dalla tabella 1 si può vedere che il contenuto d'acqua nell'aria è M1 = 11,4 g / m3 e m2 = 52,2 g / m3, rispettivamente, e il volume del sistema V = 120 m3 è sostituito da una riga completa per un tempo di T2 = 60min / 20 = 3min. ΔM = (M2-M1) V = (52,2G / M3-11.4G / M3) X120G = 4896G
Dopo la sostituzione, la temperatura e l'umidità nella stanza di essiccazione sono uguali all'esterno, quindi passano alla modalità di riscaldamento del ciclo per entrare nel ciclo successivo.
Allo stesso modo, quando la temperatura esterna è di 25 ° C e l'umidità è dell'80%, la temperatura di riscaldamento raggiungerà alla fine i 45 ° C e l'acqua può essere rimossa in ciascun ciclo, come mostrato nella Tabella 2:
Con sempre meno acqua rimossa ogni volta attraverso la circolazione continua, l'umidità nella stanza di asciugatura diventa sempre più bassa. In questo modo, l'umidità nella stanza di asciugatura può essere ridotta al di sotto del 20% per raggiungere lo scopo di asciugare gli utensili.
2.4.2 Design di temperatura di riscaldamento e isolamento ragionevole
Si può vedere dalla Tabella 1 che aumenta la temperatura di mantenimento della stanza di asciugatura fino a 60 ° C, assorbendo l'umidità nella nave, impostando lo stesso tempo per raggiungere l'umidità dell'80%, l'umidità nell'aria è di 103,7 g / m3 e il La quantità di acqua scaricata contemporaneamente può raggiungere (103,7 g / m3 -11,4 g / m3) x120 g = 11076 g, che è più del doppio di 4896 g a 45 ℃ e l'efficienza della deumidificazione è maggiore. Si può vedere che l'isolamento della stanza di asciugatura è molto importante.
Tuttavia, poiché la temperatura dell'officina pulita attorno alla stanza di essiccazione è generalmente 20 ℃, se la temperatura della stanza di asciugatura è fissata troppo in alto, la differenza di temperatura è troppo grande, la dissipazione del calore è anche grande, la perdita di calore è grande, la richiesta L'energia di riscaldamento è troppo grande, la temperatura della sezione di riscaldamento è troppo alta, sicuro che il rischio è troppo grande, quindi è meglio impostare la temperatura del ciclo di conservazione del calore a 45 ℃ -60 ℃. Di solito è impostato a 45 ° C in inverno e 60 ° C in estate.
Dalla tabella 1, si può vedere che anche quando l'umidità massima raggiunge il 100% e la temperatura esterna è di 15 ° C, il massimo contenuto di umidità nell'atmosfera è M1 = 12,7 g / m3. Il ciclo di riscaldamento è di 45 ° C, l'umidità è del 20% dopo lo spostamento multiplo e lo scarico, il contenuto di umidità nell'aria è M2 = 13,0 g / m3, m2> m1, indicando che l'umidità finale può essere ottenuta mediante pura riscaldamento e deumidificazione in questo momento. .
2.5 Essiccazione completa e deumidificazione
2.5.1 Motivi di asciugatura e deumidificazione complete
In condizioni estreme in estate, quando la temperatura esterna è superiore a 35 ° C e l'umidità è al 100%, si può vedere dalla Tabella 1 che il contenuto di umidità nell'aria sarà> 40 g / m3. Se viene scaricato solo dal riscaldamento, corrispondente al contenuto di umidità di 40 g / m3, la temperatura di circolazione nella stanza di essiccazione è di 45 ℃ e l'umidità è> 60%; La temperatura di circolazione è di 50 ℃, l'umidità è vicina al 50%; 55 ℃, l'umidità è vicina al 40%; Anche se la temperatura raggiunge 60 l'umidità a ℃ supera anche il 30%, in questo momento è difficile raggiungere lo scopo dell'asciugatura.
Pertanto, in condizioni estreme in estate, quando si sostituiscono l'aria esterna, l'aria esterna ad alta temperatura e ad alta umidità dovrebbe essere prima raffreddata e disumificata per ridurre il contenuto di umidità dell'aria da 40 g / m3 a 15 g / m3-20g / m3 Rimuovere fino a 25 g / m3. Umidità, e quindi riscaldamento e ciclismo a 5055 ℃ -55 ℃, l'umidità finale può essere controllata al di sotto del 20% per raggiungere lo scopo dell'asciugatura.
2.5.2 Calcolo della capacità di raffreddamento del dispositivo di raffreddamento superficiale
Secondo quanto precedente, il volume del trucco dell'aria fresca V = 2500m3 / h, il contenuto di acqua d'aria fresca M = 40 g / m3, il volume dell'acqua del trattamento del tempo unitario M = mv, = 2500m3 / hx40 g / m3 = 100 kg / h
Nel processo, è necessario ridurre l'aria fresca 35 ℃ a 10 ℃ e la differenza di temperatura ΔT = 25 ℃
Capacità di calore dell'acqua C = 1cal / g ℃,
Capacità di raffreddamento richiesta Q = MCΔT = 100 kg / hx1cal / g ℃ x25 ℃ = 2500kcal / h
Se l'efficienza di scambio del dispositivo di raffreddamento superficiale è del 50%, il requisito di capacità di raffreddamento dovrebbe essere di 5000 kcal / h.
3 Controllo del programma
Il funzionamento del sistema pulito di deumidificazione e asciugatura prevede aria fresca, interruttore della valvola dell'aria di restituzione, raccolta di temperatura e umidità, contenuto di umidità nell'aria, calcolo dei parametri del tempo e controllo del confronto, riscaldamento, refrigerazione, ventola senza protezione del vento, protezione del surriscaldamento, vari operatori Controllo di commutazione della modalità, quindi abbiamo scelto il controller di programmazione SIEmens S7-200PLC e collegato al sistema di monitoraggio centrale attraverso la rete, è possibile ottenere il doppio controllo del monitoraggio online e remoto.
Riferimenti:
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