Projeto de sala de secagem limpa em oficina asséptica farmacêutica
Na oficina asséptica médica, um grande número de embarcações usadas no ciclo de produção precisa ser lavado e seco. O nível limpo da área limpa, pois a área de produção auxiliar geralmente requer nível D, e a sala de secagem não é exceção. Após a limpeza em um ambiente limpo, a desumidificação e a secagem de utensílios que contêm muita umidade se tornaram um problema que precisamos resolver. Utilizamos exemplos para mostrar que o design razoável pode obter efeitos de economia, secagem e desumidificação de economia de energia, o que tem certas orientações teóricas e significado prático da aplicação para este trabalho.
0 Prefácio
A desumidificação é dividida principalmente em três tipos: aquecimento e desumidificação, resfriamento e desumidificação e desumidificação de adsorção dessecante. No passado, o método mais usado era aquecimento, aquecimento, ventilação e desumidificação. No entanto, em um ambiente limpo, simplesmente adotando o método de entrega completa e aquecimento e desumidificação completos, o consumo de energia é grande e a carga no sistema de filtração limpa também é grande, por isso projetamos refrigeração e desumidificação 1. Método abrangente de desumidificação de aquecimento e desumidificação de circulação de ar limpo.
1 princípio
No design real, uma pequena quantidade de ar fresco é adicionada para manter a diferença de pressão do sistema em relação à 12.5pa externa. Na seção de mistura e o ar de retorno são misturados, o efeito primário é filtrado e o ar é resfriado até a temperatura abaixo do ponto de orvalho pela seção de água de resfriamento da superfície, permitindo que o vapor de água no ar condense o defletor de água e intercepta e Remove a água e, em seguida, o ar é aquecido para mais de 60 ° C através da seção de aquecimento. O ar se expande e a umidade no volume da unidade é reduzida para obter aquecimento e desumidificação. O filtro é enviado para a sala de secagem após a filtragem. Para garantir a perda mínima de temperatura durante o processo, o ventilador de purificação e desumidificação deve estar o mais próximo possível da sala de secagem e o oleoduto de suprimento de ar deve ser isolado. O ar quente seco absorve a umidade na embarcação na sala de secagem, a temperatura diminui (cerca de 45 ° C) e a umidade aumenta, e é retirada da sala de secagem através do tubo de ar devolvido, retorna à seção de mistura e Inicia o próximo ciclo, para alcançar o objetivo da desumidificação.
Além disso, os sensores de temperatura e umidade são definidos na entrada de ar e na saída de ar. O ventilador é desligado quando a máquina está ligada. O sistema está no modo de operação de fluxo de ar circulante. Após um período de operação, à medida que a umidade no vaso de absorção de ar quente aumenta, se o poder de resfriamento e desumidificação não for suficiente, o efeito se a umidade absoluta da entrada de ar de retorno for muito maior que a umidade absoluta da entrada do ar, Feche a válvula de saída de ar, abra a válvula de escape e exaustor e use o modo de escape direto para substituir rapidamente quando a umidade do ar no sistema é alta, quando a diferença entre os dois não é grande, ele muda para o modo de circulação. O princípio é mostrado na Figura 1.
Em uso real, mesmo que a água de resfriamento não esteja ligada (como o chiller não está ligado no inverno), o objetivo de secar e desumidificar os utensílios pode ser alcançado simplesmente usando o método de aquecimento e desumidificação da circulação e linha reta modo alternado.
2 cálculo de exemplo de aplicação
2.1 Frequência de limpeza e troca de ar
Considere de forma abrangente a especificação de design de sala limpa GB50073-2013, a indústria farmacêutica da indústria limpa Plant Design especificação GB50457-2008, a versão de 2013 do GMP e seu guia de implementação, área auxiliar de produção e limpeza D. Tempos de ventilação da sala limpa são 6 vezes / H-20 Tempos / h, ventilador O filtro de efeito primário é do tipo G4, o filtro de efeito intermediário é o tipo F e o filtro de alta eficiência do tipo H13 na entrada de ar da sala de secagem é selecionado. Atende aos requisitos da planta médica limpa. Foi verificado que as partículas de poeira são <3520000 / m3, que atendem aos requisitos da planta limpa D.
2.2 Seleção do volume de ar do ventilador
Nossa sala de secagem possui uma área de 42m2, um volume de 110m3 e um duto de ar condicionado de cerca de 120m3. Um ventilador de volume de ar de 2500m3 / h é usado. O número de mudanças de ar atinge 2500/120 = 20 vezes / h, que atende ao limite superior do projeto. O ventilador de exaustão usa ventilador de volume de ar 2400 / h, que pode garantir que o sistema mantenha uma diferença de pressão de 12.5pa em relação ao mundo exterior.
2.3 Poder de aquecimento
2.3.1 metros cúbicos de teor de água em diferentes temperaturas, umidade e pressão atmosférica (consulte a Tabela 1)
A diferença de pressão entre as salas limpas é geralmente <50Pa, a diferença de pressão entre a sala limpa e a parte externa é geralmente <80Pa, e a diferença de pressão entre o ventilador e o exterior é geralmente <500Pa, o que é quase insignificante em relação à pressão atmosférica de 0,1MPa, que é quase insignificante. Manuseio da situação.
2.3.2 Fluxo de umidade no ar
O sistema de purificação e secagem pode ser executado por um certo período de tempo. De acordo com as condições de preservação de calor da oficina limpa, a temperatura máxima geralmente pode atingir 60 ℃, e a umidade pode atingir 80%. Procure a Tabela 1. O teor de água do ar é 103,7g / m3, e o volume de circulação é de cerca de 120m3 (volume do duto do ventilador Dryer Plus), a qualidade da água é:
M = 103,7g / m3x120m3 = 12440g
Tempos de ventilação conhecidos n = 20 / h = 20 / 60min = 1/3 min
A vazão máxima de umidade no ar é s = mxn = 12440g / 3min = 414,6g / min
2.3.3 Calor necessário por unidade de tempo
Supondo que o vento fresco externo seja 0 ° C em casos extremos no início do modo de aquecimento do ciclo, supõe -se que a temperatura da entrada de ar de retorno no sistema seja T1 = 0 ° C. Após o aquecimento, a temperatura do saída de ar T2 = 60 ° C e a capacidade de calor da água C = 1Cal / g ° C, q = mcΔt / t = scΔt = 414.6g / minx1 / g ℃ x (60 ℃ -0 ℃) = 24876 cal / min
2.3.4 Poder de aquecimento
Supondo que a potência de aquecimento seja P, a eficiência do aquecimento n = 60%, o equivalente térmico: q = 0,24Cal / J = 0,24kcal / kWs = 0,24 × 60kcal / kwmin
Tabela 1 metros cúbicos de teor de água (g) sob diferentes temperaturas, umidade e pressão atmosférica q = 14,4 kcal / kwmin
Em seguida, a saída de calor por unidade de tempo q = potência de aquecimento NQP
P = Q / NQ = 24.876kcal / min / (60% x14.4kcal / kwmin) = 28,8kW
Por isso, escolhemos 6kwx5 = aquecedor ajustável de 30kW com cinco marchas.
2.4 Desumidificação a seco
2.4.1 Aquecimento e desumidificação simples
No caso de aquecimento e desumidificação simples, assumindo uma temperatura externa de 25 ° C e uma umidade de 50%, a temperatura e a umidade do interior e fora da sala de secagem são os mesmos na inicialização inicial, e o fresco O ar está desligado. Após um certo período de tempo T1, a temperatura na sala de secagem sobe para 45 ° C e a umidade sobe 80%.
Pode ser visto na Tabela 1 que o teor de água no ar é m1 = 11,4g / m3 e m2 = 52,2g / m3, respectivamente, e o volume do sistema V = 120 m3 é substituído por uma linha inteira por um tempo de T2 = 60min / 20 = 3min. Δm = (m2-m1) v = (52,2g / m3-11.4g / m3) x120g = 4896g
Após a substituição, a temperatura e a umidade na sala de secagem são as mesmas do exterior e depois mudam para o modo de aquecimento do ciclo para entrar no próximo ciclo.
Da mesma forma, quando a temperatura externa é de 25 ° C e a umidade é de 80%, a temperatura de aquecimento acabará atingindo 45 ° C e a água pode ser removida em cada ciclo, como mostrado na Tabela 2:
Com cada vez menos água removida a cada vez através da circulação contínua, a umidade na sala de secagem fica mais baixa e mais baixa. Dessa forma, a umidade na sala de secagem pode ser reduzida para menos de 20% para alcançar o objetivo de secar os utensílios.
2.4.2 Projeto de temperatura de aquecimento e isolamento razoável
Pode ser visto na Tabela 1 que aumentar a temperatura de retenção da sala de secagem até 60 ° C, absorvendo a umidade no vaso, estabelecendo o mesmo tempo para atingir 80% de umidade, a umidade no ar é 103,7g / m3 e o A quantidade de água descarregada ao mesmo tempo pode atingir (103,7g / m3 -11,4g / m3) x120 g = 11076g, o que é mais que o dobro de 4896g a 45 ℃, e a eficiência da desumidificação é maior. Pode -se observar que o isolamento da sala de secagem é muito importante.
No entanto, como a temperatura da oficina limpa ao redor da sala de secagem é geralmente de 20 ℃, se a temperatura ambiente de secagem estiver muito alta, a diferença de temperatura é muito grande, a dissipação de calor também é grande, a perda de calor é grande, a necessária A potência de aquecimento é muito grande, a temperatura da seção de aquecimento é muito alta, é seguro o risco demais, por isso é melhor definir a temperatura do ciclo de preservação do calor a 45 ℃ -60 ℃. Geralmente é definido como 45 ° C no inverno e 60 ° C no verão.
Na Tabela 1, pode -se observar que, mesmo quando a umidade máxima atinge 100% e a temperatura externa é de 15 ° C, o teor máximo de umidade na atmosfera é M1 = 12,7g / m3. O ciclo de aquecimento é de 45 ° C, a umidade é de 20% após o deslocamento e a descarga múltipla, o teor de umidade no ar é m2 = 13,0g / m3, m2> m1, indicando que a umidade final pode ser alcançada por aquecimento puro e desumidificação Neste momento. .
2.5 secagem e desumidificação abrangentes
2.5.1 Razões para secagem e desumidificação abrangentes
Em condições extremas no verão, quando a temperatura externa está acima de 35 ° C e a umidade é 100%, pode ser visto na Tabela 1 que o teor de umidade no ar será> 40g / m3. Se for descarregado apenas pelo aquecimento, correspondendo ao teor de umidade de 40g / m3, a temperatura de circulação na sala de secagem é de 45 ℃, e a umidade é> 60%; A temperatura da circulação é de 50 ℃, a umidade é próxima de 50%; 55 ℃, a umidade é próxima de 40%; Mesmo que a temperatura atinja 60, a umidade em ℃ também excede 30%, neste momento é difícil alcançar o objetivo de secar.
Portanto, em condições extremas no verão, ao substituir o ar externo, o ar ao ar livre de alta temperatura e alta umidade deve ser resfriado e desumidificado para reduzir o teor de umidade do ar de 40g / m3 para 15g / m3-20g / m3 e Remova até 25g / m3. Umidade, e depois aquecendo e andar de bicicleta para 5055 ℃ -55 ℃, a umidade final pode ser controlada abaixo de 20% para alcançar o objetivo da secagem.
2.5.2 Cálculo da capacidade de resfriamento do refrigerador da superfície
De acordo com o exposto, o volume de maquiagem de ar fresco v = 2500m3 / h, o teor de água do ar fresco m = 40g / m3, o tempo de tratamento de tempo unitário volume de água M = mV, = 2500m3 / hx40 g / m3 = 100kg / h
No processo, é necessário reduzir o ar fresco de 35 ℃ para 10 ℃, e a diferença de temperatura ΔT = 25 ℃
Capacidade de calor de água C = 1Cal / g ℃,
Capacidade de resfriamento necessária q = mcΔt = 100kg / hx1cal / g ℃ x25 ℃ = 2500kcal / h
Se a eficiência de câmbio do refrigerador da superfície for de 50%, o requisito de capacidade de resfriamento deve ser de 5000 kcal / h.
3 Controle do programa
A operação do sistema de desumidificação e secagem limpa envolve ar fresco, interruptor da válvula de ar de retorno, coleta de temperatura e umidade, teor de umidade no ar, cálculo de parâmetros de tempo e controle de comparação, aquecimento, refrigeração, fã sem proteção contra vento, proteção de superaquecimento, várias operações de operação Controle de comutação de modo, por isso escolhemos o controlador de programação Siemens S7-200PLC e conectado ao sistema de monitoramento central através da rede, pode obter controle duplo do monitoramento on-line e remoto.
referências:
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