제약 무균 워크숍에서 깨끗한 건조 실 설계
의료 무균 워크숍에서는 생산주기에 사용 된 많은 수의 선박을 세척하고 건조시켜야합니다. 보조 생산 구역이 일반적으로 D 레벨이 필요하고 건조 실도 예외는 아닙니다. 깨끗한 환경에서 청소 한 후, 많은 수분을 함유 한기구의 제습 및 건조는 우리가 해결해야 할 문제가되었습니다. 우리는 예제를 사용하여 합리적인 설계가 에너지 절약, 건조 및 제습 효과를 달성 할 수 있음을 보여줍니다. 이는이 작업에 대한 특정 이론적 지침과 실제 적용 중요성을 가지고 있습니다.
0 서문
제습은 주로 가열 및 제습 화, 냉각 및 제습 및 건조 흡착 탈수화의 세 가지 유형으로 나뉩니다. 과거에는 가장 일반적으로 사용되는 방법은 가열, 가열, 환기 및 제습이었습니다. 그러나 깨끗한 환경에서는 단순히 전체 전달 및 전체 행 난방 및 제습 방법을 채택하면 에너지 소비가 크고 깨끗한 여과 시스템의 하중도 크므로 냉각 및 제습 방법을 설계합니다. 가열 및 제거 청정 공기 순환.
1 원칙
실제 설계에서는 실외 12.5pa에 대한 시스템의 압력 차이를 유지하기 위해 소량의 신선한 공기가 추가됩니다. 혼합 섹션 및 복귀 공기에서 혼합 된 공기가 혼합되고, 1 차 효과가 필터링되고, 공기가 표면 냉각수 섹션에 의해 이슬점 아래의 온도로 냉각되어 공기의 수증기가 물 배플 인터셉트를 응축시키고 응축 할 수 있습니다. 물을 제거한 다음 공기가 가열 섹션을 통해 60 ° C 이상으로 가열됩니다. 공기가 팽창하고 단위 부피의 수분이 감소하여 난방 및 제습 화를 달성합니다. 필터를 필터링 후에 건조 실로 전송합니다. 공정 중 최소 온도 손실을 보장하기 위해서는 정제 및 제습 팬이 건조실에 가능한 한 가깝고 공기 공급 파이프 라인을 절연해야합니다. 건조 된 뜨거운 공기는 건조 실의 용기의 수분을 흡수하고, 온도가 약 45 ° C) 감소하고 습도가 증가하며, 반환 공기 파이프를 통해 건조 실에서 꺼내어 믹싱 섹션으로 돌아갑니다. 제습의 목적을 달성하기 위해 다음주기를 시작합니다.
또한 온도 및 습도 센서는 공기 흡입구 및 회복 에어 아울렛에 설정됩니다. 기계가 켜지면 배기 팬이 꺼집니다. 시스템은 순환 공기 흐름 작동 모드에 있습니다. 일정 기간 후, 뜨거운 공기 흡수 용기의 수분이 증가함에 따라, 냉각 및 제습 전력이 충분하지 않으면, 공기 입구의 절대 습도가 공기 입구의 절대 습도보다 훨씬 높으면 효과가있다. 에어 아울렛 밸브를 닫고, 배기 밸브를 열고, 배기 팬을 열고, 직접 배기 모드를 사용하여 시스템의 공기 습도가 높을 때, 둘 사이의 차이가 크지 않으면, 그것은 순환 모드. 원리는 그림 1에 나와 있습니다.
실제로 냉각수가 켜지지 않더라도 (예 : 냉각기와 같은 겨울에는 켜지지 않더라도), 순환 및 직선 행의 가열 및 제습 방법을 사용하여기구를 건조 및 제습하는 목적을 달성 할 수 있습니다. 교대 모드.
2 응용 프로그램 예제 계산
2.1 청결 및 항공 교환 빈도
Clean Room Design Specification GB50073-2013, 제약 산업 청정 플랜트 설계 사양 GB50457-2008, 2013 버전의 GMP 및 구현 가이드, 생산 및 청소 보조 영역 D. 청정 실내 환기 시간은 6 회 / H-20입니다. 시간 / h, 팬 1 차 효과 필터는 G4 유형이고, 중간 효과 필터는 F 유형이며, 건조 실의 공기 입구에서 H13 유형의 고효율 필터가 선택됩니다. 의료용 깨끗한 공장의 요구 사항을 충족합니다. 먼지 입자가 <3520000 / m3이며, 이는 청정 식물의 요구 사항을 충족시키는 것으로 확인되었습니다.
2.2 팬 공기 볼륨 선택
우리의 건조실의 면적은 42m2, 볼륨은 110m3, 에어컨 덕트는 약 120m3입니다. 2500m3 / h 공기 부피 팬이 사용됩니다. 공기 변화의 수는 2500/120 = 20 배 / h에 이르며 디자인 상한을 충족합니다. 배기 팬은 2400 / h 공기 부피 팬을 사용하여 시스템이 외부 세계에 비해 12.5pa의 압력 차이를 유지할 수 있습니다.
2.3 난방 전력
2.3.1 온도, 습도 및 대기압에서 수분 함량의 입방 미터 (표 1 참조)
깨끗한 방 사이의 압력 차이는 일반적으로 <50pa이고, 깨끗한 실과 외부의 압력 차이는 일반적으로 <80pa이며, 팬과 외부의 압력 차이는 일반적으로 <500pa이며, 이는 대기압에 비해 거의 무시할 수 있습니다. 거의 무시할 수있는 0.1mpa. 상황 처리.
2.3.2 공기 중 수분의 흐름
정제 및 건조 시스템은 일정 시간 동안 실행될 수 있습니다. 깨끗한 워크숍의 열 보존 조건에 따르면, 최대 온도는 일반적으로 60 ℃에 도달 할 수 있으며 습도는 80%에 도달 할 수 있습니다. 표 1을 찾아보십시오. 공기의 수분 함량은 103.7g / m3이며 순환 부피는 약 120m3 (건조기 + 팬 덕트 부피)이며 물의 품질은 다음과 같습니다.
m = 103.7g / m3x120m3 = 12440g
알려진 환기 시간 n = 20 / h = 20 / 60 분 = 1/3 분
공기 중 수분의 최대 유량은 s = mxn = 12440g / 3min = 414.6g / min입니다.
2.3.3 단위 시간당 열이 필요합니다
사이클 가열 모드의 시작 부분에서 극한의 경우 실외 신선한 바람이 0 ° C라고 가정하면 시스템의 리턴 공기 입구의 온도는 T1 = 0 ° C라고 가정합니다. 공기 배출구 T2 = 60 ° C 및 수중 열 용량 C = 1cal / g ° C, Q = McΔT / T = ScΔT = 414.6g / minx1 / g ℃ x (60 ℃ -0 ℃) = 24876 cal / min
2.3.4 난방 전력
가열력이 P, 가열 효율 n = 60%, 열 당량 : q = 0.24cal / j = 0.24kcal / kws = 0.24 × 60kcal / kwmin이라고 가정하면
표 1 온도, 습도 및 대기압에서 수분 함량의 입방 미터 (g) q = 14.4 kcal / kwmin
그런 다음 단위 시간당 열 출력 q = NQP 난방력
p = q / nq = 24.876kcal / min / (60% x14.4kcal / kwmin) = 28.8kw
따라서 5 개의 기어가있는 6kwx5 = 30kW 조절 식 히터를 선택합니다.
2.4 건조 제습
2.4.1 간단한 가열 및 제습
간단한 가열 및 제습의 경우, 야외 온도 25 ° C 및 습도가 50%라고 가정하면 건조실 내부 및 외부의 온도와 습도는 초기 스타트 업에서 동일하며 신선합니다. 공기가 꺼집니다. 일정 기간의 T1 후, 건조 실의 온도는 45 ° C로 상승하고 습도는 80%상승합니다.
표 1에서 공기 중의 수분 함량은 각각 M1 = 11.4g / m3 및 m2 = 52.2g / m3이며, 시스템 볼륨 V = 120 m3은 T2 시간 동안 전체 행으로 대체됩니다. = 60 분 / 20 = 3 분. ΔM = (M2-M1) V = (52.2g / m3-11.4g / m3) x120g = 4896g
교체 후, 건조실의 온도와 습도는 실외와 동일하며 사이클 가열 모드로 전환하여 다음 사이클에 들어갑니다.
유사하게, 실외 온도가 25 ° C이고 습도가 80%인 경우, 가열 온도는 결국 45 ° C에 도달하고 표 2에 표시된 것처럼 각 사이클에서 물을 제거 할 수 있습니다.
연속 순환을 통해 매번 물이 점점 줄어들면 건조실의 습도가 낮아지고 낮아집니다. 이런 식으로, 건조실의 습도는기구를 건조시키기위한 목적을 달성하기 위해 20% 미만으로 줄일 수 있습니다.
2.4.2 합리적인 가열 및 단열 온도 설계
표 1에서 건조 실의 유지 온도를 최대 60 ° C까지 증가시켜 용기의 수분을 흡수하여 80% 습도에 도달하고 공기의 수분이 103.7g / m3이며 한 번에 배출 된 물의 양은 (103.7g / m3 -11.4g / m3) x120 g = 11076g에 도달 할 수 있으며, 이는 45 ℃에서 4896g의 두 배 이상이며, 제습 효율은 더 높다. 건조 실의 단열재가 매우 중요하다는 것을 알 수 있습니다.
그러나 건조실 주변의 깨끗한 작업장의 온도는 일반적으로 20 °이기 때문에 건조 실온이 너무 높으면 온도 차이가 너무 크고 열 소산도 크고 열 손실이 크고 필요한 것이 필요합니다. 난방력이 너무 크고 가열 단면 온도가 너무 높고 안전한 위험이 너무 높기 때문에 열 보존 사이클의 온도를 45 ℃ -60 ℃로 설정하는 것이 좋습니다. 일반적으로 겨울에는 45 ° C, 여름에는 60 ° C로 설정됩니다.
표 1에서, 최대 습도가 100%에 도달하고 실외 온도가 15 ° C 인 경우에도 대기의 최대 수분 함량은 M1 = 12.7g / m3임을 알 수 있습니다. 가열 사이클은 45 ° C이고, 다중 변위 및 배출 후 습도는 20%이며, 공기 중 수분 함량은 M2 = 13.0g / m3, M2> M1이며, 이는 순수한 가열 및 제습에 의해 최종 습도를 달성 할 수 있음을 나타냅니다. 현재. .
2.5 포괄적 인 건조 및 제습
2.5.1 포괄적 인 건조 및 제습의 이유
여름의 극한 조건에서 실외 온도가 35 ° C 이상이고 습도가 100%인 경우, 표 1에서 공기의 수분 함량이> 40g / m3임을 알 수 있습니다. 40g / m3의 수분 함량에 해당하는 가열만으로 배출되는 경우, 건조 실의 순환 온도는 45 ℃이고 습도는> 60%입니다. 순환 온도는 50 ℃이고 습도는 50%에 가깝습니다. 습도는 40%에 가깝습니다. 온도가 60에 도달하더라도 ℃의 습도도 30%를 초과하더라도 현재 건조 목적을 달성하기가 어렵습니다.
따라서 여름의 극한 조건에서 야외 공기를 대체 할 때 야외 고온 및 고온 공기를 먼저 냉각시키고 비 제한되어 공기의 수분 함량을 40g / m3 ~ 15g / m3-20g / m3 및 최대 25g / m3까지 제거하십시오. 수분, 그리고 가열 및 가열 및 사이클링 5055 ℃ -55 ℃로, 최종 습도는 20% 미만으로 제어되어 건조의 목적을 달성 할 수있다.
2.5.2 표면 냉각기의 냉각 용량 계산
전술 한에 따르면, 신선한 공기 메이크업 부피 V = 2500m3 / h, 신선한 공기 물 함량 M = 40g / m3, 단위 시간 처리 수량 M = MV, = 2500m3 / hx40 g / m3 = 100kg / h
이 과정에서 35 ℃ 신선한 공기를 10 ℃로 줄이고 온도 차이 ΔT = 25 ℃가 필요합니다.
물 열 용량 c = 1cal / g ℃,
필요한 냉각 용량 q = mcΔt = 100kg / hx1cal / g ℃ x25 ℃ = 2500kcal / h
표면 냉각기의 교환 효율이 50%인 경우 냉각 용량 요구 사항은 5000 kcal / h 여야합니다.
3 프로그램 제어
깨끗한 제습 및 건조 시스템의 작동에는 신선한 공기, 반환 공기 밸브 스위치, 온도 및 습도 수집, 공기 중 수분 함량, 시간 매개 변수 계산 및 비교 제어, 난방, 냉장, 바람 보호, 과열 보호, 다양한 작동이 포함됩니다. 모드 전환 제어를 통해 Siemens S7-200PLC 프로그래밍 컨트롤러를 선택하고 네트워크를 통해 중앙 모니터링 시스템에 연결하면 온라인 및 원격 모니터링의 듀얼 제어를 달성 할 수 있습니다.
참조 :
[1] 주 식품의 약국의 약물 인증 및 관리 센터; 약물 GMP 가이드 플랜트 시설 및 장비 [M]. 베이징 : China Medical Science and Technology Press, 2011.8
[2] 중화 인민 공화국 보건부 79 번 명령. 제약 생산의 품질 관리에 관한 규정 (2010 개정) [EB]. 베이징 : 보건부, 2011.1
[3] Liu Xianzhe, Cai Zhiming; 건조하고 깨끗한 워크숍의 설계, 건축 및 시운전; 청정 및 에어컨 기술 [J]; 1997.3.
[4] 왕 준; 제약 공장의 깨끗한 워크숍에서 에어컨 및 환기 설계 경험; 열 에너지 환기 및 에어컨 건물 [J]; 1998.2.
[5] Xu Li; GMP 구현 중 청정 워크숍의 설계 및 관리; 화학 및 생물 공학 [J]; 2003.4.
[6] 첸 광장; 생산 관리 이론의 관점에서 제약 공장 청정 워크숍의 GMP 설계; 제약 공학 설계 [J]; 2001.1.
[7] Wan Bin; Cai Zhihui, Zhan Yanmin; GMP 클린 워크숍의 에어컨 에너지 절약 제어 변환; [J] 전기 공학 기술; 2009.12.