Projektowanie czystego suszącego pomieszczenia w farmaceutycznych aseptycznych warsztatach
W medycznych warsztatach aseptycznych duża liczba naczyń stosowanych w cyklu produkcyjnym musi zostać umyta i wysuszona. Czysty poziom czystych obszarów, ponieważ pomocniczy obszar produkcyjny zazwyczaj wymaga poziomu D, a suszka nie jest wyjątkiem. Po oczyszczeniu w czystym środowisku osuszanie i suszenie naczyń, które zawierają dużo wilgoci stało się problemem, który musimy rozwiązać. Używamy przykładów, aby wykazać, że rozsądny projekt może osiągnąć efekty oszczędzania energii, suszenia i osuszania, które mają pewne wskazówki teoretyczne i praktyczne znaczenie dla tej pracy.
0 Przedmowa
Dehumidification jest głównie podzielone na trzy typy: ogrzewanie i osuszanie, chłodzenie i osuszanie oraz osuszanie osuszania. W przeszłości najczęściej stosowaną metodą było ogrzewanie, ogrzewanie, wentylacja i osuszanie. Jednak w czystym środowisku, po prostu przyjmując metodę pełnego dostarczania i ogrzewania pełnego rzędu i dehumidyfikacji, zużycie energii jest duże, a obciążenie systemu czystego filtracji jest również duże, więc zaprojektowaliśmy chłodzenie i dehumidification 1. Kompleksowa metoda dewumizacji ogrzewania i dehumidifying czystego cyrkulacji powietrza.
1 zasada
W rzeczywistym projekcie dodaje się niewielką ilość świeżego powietrza, aby utrzymać różnicę ciśnienia systemu w stosunku do zewnętrznego 12,5PA. W odcinku mieszania i powracaniu powietrza jest mieszane, podstawowy efekt jest filtrowany, a powietrze jest chłodzone do temperatury poniżej punktu rosy przez powierzchnię powierzchniowej wody chłodzącej, umożliwiając pary wodne w powietrzu w celu kondensacji przecięcia przegrody i usuwa wodę, a następnie powietrze jest podgrzewane do ponad 60 ° C przez odcinek grzewczy. Powietrze rozszerza się, a wilgoć w objętości jednostki jest zmniejszona w celu osiągnięcia ogrzewania i osuszania. Filtr jest wysyłany do pomieszczenia suszenia po filtrowaniu. Aby zapewnić minimalną utratę temperatury podczas procesu, wentylator oczyszczania i osuszania powinien być jak najbardziej blisko, a rurociąg zaopatrzenia powietrza powinien być izolowany. Suszone gorące powietrze pochłania wilgoć w naczyniu w pomieszczeniu do suszenia, temperatura maleje (około 45 ° C), a wilgotność wzrasta, i jest wyciągnięte z pomieszczenia suszenia przez powracając rurę powietrza, wraca do sekcji mieszania i odcinka mieszania i Rozpoczyna następny cykl, aby osiągnąć cel osuszania.
Ponadto czujniki temperatury i wilgotności są ustawiane na wlotie powietrza i wylotu powietrza. Wentylator wydechowy jest wyłączony, gdy maszyna jest włączona. System znajduje się w trybie pracy przepływu powietrza. Po okresie działania, wraz ze wzrostem wilgoci w naczyniu absorpcyjnym gorącego powietrza, jeśli moc chłodzenia i osuszania nie wystarczy, efekt, jeśli bezwzględna wilgotność wlotu powrotnego jest znacznie wyższa niż bezwzględna wilgotność wlotu powietrza, Zamknij zawór wylotowy powietrza, otwórz zawór wydechowy i wentylator wydechowy i użyj bezpośredniego trybu wydechu, aby szybko wymienić, gdy wilgotność powietrza w układzie jest wysoka, gdy różnica między nimi nie jest duża, przełącza się na Tryb krążenia. Zasada pokazano na rycinie 1.
W rzeczywistości, nawet jeśli woda chłodząca nie jest włączona (taka jak chłodnica nie jest włączona zimą), cel suszenia i odczochrania przyborów można osiągnąć, używając metody ogrzewania i odczochrania się krążącego i prostego rzędu Tryb naprzemienny.
2 Obliczenie przykładu aplikacji
2.1 Czystość i częstotliwość wymiany powietrza
Complerencyjnie Rozważ specyfikację projektu czystego pokoju GB50073-2013, Pharmaceutical Industry Clean Project Projektowanie GB50457-2008, wersja GMP z 2013 roku i jej przewodnik wdrożenia, produkcja i czyszczenie obszaru pomocniczego D. Czasy wentylacji w czystych pomieszczeniach są 6 razy / H-20 czasy / h, wentylator podstawowym filtrem efektu jest typ G4, pośredni filtr efektu jest typem f, a wybierany jest filtr wysokiej wydajności typu H13 na wlocie powietrza w pomieszczeniu do suszenia. Spełnia wymagania medycznego czystej rośliny. Zweryfikowano, że cząstki pyłu wynoszą <3520000 / m3, co spełnia wymagania czystej rośliny D.
2.2 Wybór objętości powietrza wentylatora
Nasza susza ma powierzchnię 42 m2, objętość 110 m3 i klimatyzacyjny kanał około 120 m3. Używana jest wentylator wolumenu powietrza 2500 m3 / h. Liczba zmian powietrza osiąga 2500/120 = 20 razy / h, co spełnia górną granicę projektu. Wentylator wydechowy wykorzystuje wentylator wolumenu powietrza 2400 / h, który może zapewnić, że system utrzymuje różnicę ciśnienia wynoszącą 12,5PA w stosunku do świata zewnętrznego.
2.3 Moc ogrzewania
2.3.1 Metry sześcienne zawartości wody w różnych temperaturach, wilgotności i ciśnieniu atmosferycznym (patrz Tabela 1)
Różnica ciśnienia między czystymi pomieszczeniami wynosi na ogół <50pA, różnica ciśnienia między czystym pomieszczeniem a zewnętrzną wynosi ogólnie <80pA, a różnica ciśnienia między wentylatorem a na zewnątrz wynosi na ogół <500 pA, co jest prawie nieistotne w stosunku do ciśnienia atmosferycznego 0,1 MPa, co jest prawie nieistotne. Obsługa sytuacji.
2.3.2 Przepływ wilgoci w powietrzu
System oczyszczania i suszenia może działać przez pewien okres czasu. Zgodnie z warunkami zachowania ciepła w czystych warsztatach maksymalna temperatura może ogólnie osiągnąć 60 ℃, a wilgotność może osiągnąć 80%. Wyszukaj w tabeli 1. Zawartość wody w powietrzu wynosi 103,7 g / m3, a objętość krążenia wynosi około 120 m3 (objętość kanału wentylatora suszarki), jakość wody wynosi:
M = 103,7 g / m3x120m3 = 12440g
Znane czasy wentylacji n = 20 / h = 20/60 min = 1/3 min
Maksymalna szybkość przepływu wilgoci w powietrzu wynosi s = mxn = 12440 g / 3 min = 414,6 g / min
2.3.3 Wymagane ciepło na jednostkę
Zakładając, że świeży wiatr na zewnątrz wynosi 0 ° C w skrajnych przypadkach na początku trybu ogrzewania cyklu, zakłada się, że temperatura wlotu powietrza powrotnego w układzie wynosi T1 = 0 ° C Wylot powietrza T2 = 60 ° C i pojemność ciepła wodnego C = 1cal / g ° C, q = MCΔT / t = scΔt = 414,6 g / minx1 / g ℃ x (60 ℃ -0 ℃) = 24876 cal / min
2.3.4 Moc ogrzewania
Zakładając, że moc ogrzewania wynosi p, wydajność ogrzewania n = 60%, równoważny termiczny: q = 0,24 cal / j = 0,24 kcal / kWs = 0,24 × 60 kcal / kwmin
Tabela 1 metry sześcienne zawartości wody (G) w różnych temperaturach, wilgotności i ciśnieniu atmosferycznym Q = 14,4 kcal / kwmin
Następnie moc ciepła na jednostkę czas q = NQP Power Geating Power
P = q / nq = 24,876kcal / min / (60% x14,4 kcal / kwmin) = 28,8 kW
Wybieramy więc 6KWX5 = 30 kW regulowany grzejnik z pięcioma biegami.
2.4 Suche osuszanie
2.4.1 Proste ogrzewanie i dehumidyfikacja
W przypadku prostego ogrzewania i osuszania, zakładając temperaturę zewnętrzną 25 ° C i wilgotność 50%, temperatura i wilgotność wewnętrznej i zewnętrznej pomieszczenia suszenia są takie same przy początkowym uruchomieniu, a świeże powietrze jest wyłączone. Po pewnym okresie T1 temperatura w pomieszczeniu do suszenia wzrasta do 45 ° C, a wilgotność wzrasta o 80%.
Z tabeli 1 można zobaczyć, że zawartość wody w powietrzu wynosi odpowiednio M1 = 11,4 g / m3 i m2 = 52,2 g / m3, a objętość systemu v = 120 m3 jest zastępowana pełnym wierszem na czas T2 = 60min / 20 = 3 min. ΔM = (M2-M1) v = (52,2 g / m3-11,4 g / m3) x120g = 4896g
Po wymianie temperatura i wilgotność w pomieszczeniu do suszenia są takie same jak na zewnątrz, a następnie przełącz do trybu ogrzewania cyklu, aby wejść do następnego cyklu.
Podobnie, gdy temperatura zewnętrzna wynosi 25 ° C, a wilgotność wynosi 80%, temperatura ogrzewania ostatecznie osiągnie 45 ° C, a woda można usunąć w każdym cyklu, jak pokazano w tabeli 2:
Przy coraz mniejszej ilości wody za każdym razem przez ciągłe krążenie, wilgotność w pomieszczeniu do suszenia staje się niższa i niższa. W ten sposób wilgotność w pomieszczeniu do suszenia można zmniejszyć do poniżej 20%, aby osiągnąć cel wysuszenia naczyń.
2.4.2 Rozsądny projekt temperatury ogrzewania i izolacji
Z tabeli 1 widać, że zwiększenie temperatury trzymania pomieszczenia suszenia do 60 ° C, wchłaniając wilgoć w naczyniu, ustawiając w tym samym czasie, aby osiągnąć 80% wilgotność, wilgoć w powietrzu wynosi 103,7 g / m3, a Ilość wody zwolnionej jednocześnie może osiągnąć (103,7 g / m3 -11,4 g / m3) x120 g = 11076 g, co jest większe niż dwukrotnie więcej niż 4896 g przy 45 ℃, a wydajność dehumidyfikacji jest wyższa. Można zauważyć, że izolacja suszarki jest bardzo ważna.
Ponieważ jednak temperatura czystych warsztatów wokół pomieszczenia suszenia wynosi na ogół 20 ℃, jeśli temperatura suszona jest ustawiona zbyt wysoka, różnica temperatur jest zbyt duża, rozpraszanie ciepła jest również duże, utrata ciepła jest duża, wymagana Moc ogrzewania jest zbyt duża, temperatura przekroju grzewczego jest zbyt wysoka, bezpieczne ryzyko jest zbyt duże, więc lepiej jest ustawić temperaturę cyklu konserwacji ciepła na 45 ℃ -60 ℃. Zwykle jest ustawiony na 45 ° C zimą i 60 ° C latem.
Z tabeli 1 można zauważyć, że nawet gdy maksymalna wilgotność osiągnie 100%, a temperatura na zewnątrz wynosi 15 ° C, maksymalna zawartość wilgoci w atmosferze wynosi M1 = 12,7 g / m3. Cykl ogrzewania wynosi 45 ° C, wilgotność wynosi 20% po wielokrotnym przemieszczeniu i rozładowaniu, zawartość wilgoci w powietrzu wynosi M2 = 13,0 g / m3, M2> M1, co wskazuje, że ostateczną wilgotność można osiągnąć przez czyste ogrzewanie i dehumidifikacja w tym czasie. .
2.5 Kompleksowe suszenie i osuszanie
2.5.1 Przyczyny kompleksowego suszenia i odczochrania
W skrajnych warunkach w lecie, gdy temperatura zewnętrzna jest powyżej 35 ° C, a wilgotność wynosi 100%, z tabeli 1 można zobaczyć, że zawartość wilgoci w powietrzu będzie> 40 g / m3. Jeśli jest odpisywane tylko przez ogrzewanie, odpowiadającą zawartości wilgoci 40 g / m3, temperatura krążenia w pomieszczeniu do suszenia wynosi 45 ℃, a wilgotność> 60%; Temperatura krążenia wynosi 50 ℃, wilgotność wynosi prawie 50%; 55 ℃, wilgotność wynosi blisko 40%; Nawet jeśli temperatura osiągnie 60, wilgotność w ℃ również przekracza 30%, w tej chwili trudno jest osiągnąć cel suszenia.
Dlatego w ekstremalnych warunkach w lecie, podczas wymiany powietrza na zewnątrz, powietrze o wysokiej temperaturze i wysokiej jakości należy najpierw schłodzić i odczarować, aby zmniejszyć zawartość wilgoci w powietrzu z 40 g / m3 do 15 g / m3-20 g / m3 oraz Usuń do 25 g / m3. Wilgoć, a następnie ogrzewanie i jazda na rowerze do 5055 ℃ -55 ℃, ostateczną wilgotność można kontrolować poniżej 20%, aby osiągnąć cel suszenia.
2.5.2 Obliczanie pojemności chłodzenia chłodnicy powierzchniowej
Zgodnie z powyższym, objętość makijażu świeżego powietrza V = 2500 m3 / h, zawartość wody świeżego powietrza M = 40 g / m3, objętość wody oczyszczalni M = MV, = 2500 m3 / hx40 g / m3 = 100 kg / h
W tym procesie konieczne jest zmniejszenie świeżego powietrza 35 ℃ do 10 ℃, a różnica temperatury δT = 25 ℃
Pojemność ciepła wody C = 1cal / g ℃,
Wymagana pojemność chłodzenia q = McΔT = 100 kg / hx1cal / g ℃ x25 ℃ = 2500 kcal / h
Jeśli wydajność wymiany chłodnicy powierzchniowej wynosi 50%, zapotrzebowanie na chłodzenie powinno wynosić 5000 kcal / h.
3 Kontrola programu
Działanie systemu czystego dehumidyfikacji i suszenia obejmuje świeże powietrze, przełącznik zaworu powietrza powracającego, zbieranie temperatury i wilgotności, zawartość wilgoci w powietrzu, obliczanie parametrów czasowych i kontrola porównawcza, ogrzewanie, chłodzenie, wentylator bez ochrony wiatru, ochrona przed przegrzaniem, różne działanie Kontrola przełączania trybu, więc wybraliśmy kontroler programowania SIEMENS S7-200PLC i podłączony do centralnego systemu monitorowania za pośrednictwem sieci, może osiągnąć podwójną kontrolę monitorowania online i zdalnego.
Bibliografia:
[1] Centrum certyfikacji i zarządzania narkotykami państwowej Agencji ds. Żywności i Leków; Lekarskie urządzenia i wyposażenie instrumentu GMP [M]. Pekin: China Medical Science and Technology Press, 2011.8
[2] Zamówienie nr 79 Ministerstwa Zdrowia Chińskiej Republiki Ludowej. Przepisy dotyczące zarządzania jakością produkcji farmaceutycznej (rewizja 2010) [EB]. Pekin: Ministerstwo Zdrowia, 2011.1
[3] Liu Xianzhe, Cai Zhiming; Projektowanie, budowa i uruchomienie warsztatów suchych i czystych; Technologia czystej i klimatyzacji [J]; 1997.3.
[4] Wang Jun; Doświadczenie projektowania klimatyzacji i wentylacji w czystych warsztatach fabryki farmaceutycznej; budowanie wentylacji energii cieplnej i klimatyzacji [J]; 1998.2.
[5] Xu Li; Projektowanie i zarządzanie czystymi warsztatami podczas wdrażania GMP; Inżynieria chemiczna i biologiczna [J]; 2003.4.
[6] Chen Guangjian; Projektowanie GMP w fabryce farmaceutycznej czystych warsztatów z perspektywy teorii zarządzania produkcją; Projekt inżynierii farmaceutycznej [J]; 2001.1.
[7] Wan Bin; Cai Zhihui, Zhan Yanmin; Klimatyzacja oszczędzająca energię transformacja kontroli GMP Clean Workshop; [J] Technologia inżynierii elektrycznej; 2009.12.