1、第四章第四章 空氣凈化除菌與空氣調節設備空氣凈化除菌與空氣調節設備 授課時間授課時間2 2學時學時單元目標與要求單元目標與要求 掌握空氣介質過濾的原理及工藝與設備，了解掌握空氣介質過濾的原理及工藝與設備，了解空氣調節的原理與方法。空氣調節的原理與方法。授課內容授課內容 空氣凈化除菌的方法與原理，空氣介質過空氣凈化除菌的方法與原理，空氣介質過濾除菌設備及計算，生物工業生產的空氣調節。濾除菌設備及計算，生物工業生產的空氣調節。重點和難點重點和難點 空氣凈化除菌的方法與原理，空氣介質過空氣凈化除菌的方法與原理，空氣介質過濾除菌設備及計算。濾除菌設備及計算。 第一節第一節 空氣除菌空氣除菌 一一. .

2、空氣中微生物的分布空氣中微生物的分布 一般城市空氣中雜菌數為一般城市空氣中雜菌數為3000-80003000-8000個個 。空氣中的微生物。空氣中的微生物種類以細菌和細菌芽胞較多，也有種類以細菌和細菌芽胞較多，也有酵母，霉菌和病毒。空氣中微生物酵母，霉菌和病毒。空氣中微生物的含量一般為的含量一般為 空氣中常見雜菌的大小菌種細胞孢子寬，m長，m寬，m長，m金黃色小球菌0.51.0產氣桿菌1.01.51.02.5蠟樣芽孢桿菌1.32.08.125.8普通變形桿菌0.51.01.03.0地衣芽孢桿菌0.50.71.83.3枯草芽孢桿菌0.51.11.64.80.51.00.91.8巨大芽孢桿菌0.

3、92.12.010.00.61.20.91.7霉狀分枝桿菌0.61.61.613.60.81.20.81.8二二. .發酵對空氣無菌程度的要求發酵對空氣無菌程度的要求 n發酵對無菌空氣的要求是發酵對無菌空氣的要求是 ：無菌，無灰塵，無菌，無灰塵，無雜質，無水，無油，正壓等幾項指標；無雜質，無水，無油，正壓等幾項指標；n發酵對無菌空氣的無菌程度要求是：發酵對無菌空氣的無菌程度要求是：在工在工程設計中一般要求程設計中一般要求10001000次使用周期中只允許有次使用周期中只允許有一個菌通過一個菌通過. .三、空氣除菌的方法三、空氣除菌的方法 （一）（一） 輻射殺菌輻射殺菌 超聲波、高能陰極射線、超

4、聲波、高能陰極射線、X X射線、射線、射線、射線、射線、紫外線理論上都能破壞蛋白質活性而射線、紫外線理論上都能破壞蛋白質活性而起殺菌作用。但由于具體的殺菌機理不是很清起殺菌作用。但由于具體的殺菌機理不是很清楚，目前應用較廣泛的還是紫外線。紫外線波楚，目前應用較廣泛的還是紫外線。紫外線波長為長為253.7265nm253.7265nm時殺菌效力最強，它的殺菌時殺菌效力最強，它的殺菌力與紫外線的強度成正比，與距離的平方成反力與紫外線的強度成正比，與距離的平方成反比。比。 （二）熱滅菌法（二）熱滅菌法 空氣在進入培養系統之前，一般需用空壓空氣在進入培養系統之前，一般需用空壓機以提高壓力，所以空氣熱滅

5、菌時所需溫度的機以提高壓力，所以空氣熱滅菌時所需溫度的提高，可直接利用空氣壓縮時的溫度升高來實提高，可直接利用空氣壓縮時的溫度升高來實現現 . .空氣溫度與微生物熱死滅的時間空氣溫度與微生物熱死滅的時間 溫度200250300350時間15.1 s5.1 s2.1 s1.05 s（三）靜電除菌（三）靜電除菌 靜電除塵是利用靜電引力來吸附帶電離子靜電除塵是利用靜電引力來吸附帶電離子而達到除塵滅菌的目的。懸浮于空氣中的微而達到除塵滅菌的目的。懸浮于空氣中的微生物、微生物孢子大多數帶有不同的電荷，生物、微生物孢子大多數帶有不同的電荷，沒有電荷的微粒進入高壓靜電場時則會被電沒有電荷的微粒進入高壓靜電場

6、時則會被電離成帶電微粒，但對于一些直徑很小的微粒，離成帶電微粒，但對于一些直徑很小的微粒，它所帶的電荷很小，當產生的引力等于或小它所帶的電荷很小，當產生的引力等于或小于氣流對微粒的拖帶力或微粒布朗運動的動于氣流對微粒的拖帶力或微粒布朗運動的動量時，微粒就不能被吸附而沉降，所以靜電量時，微粒就不能被吸附而沉降，所以靜電除塵對很小的微粒效率較低。除塵對很小的微粒效率較低。四四. . 過濾除菌過濾除菌 n介質過濾除菌是使空氣通過經高溫滅菌的介質過濾層，介質過濾除菌是使空氣通過經高溫滅菌的介質過濾層，將空氣中的微生物等顆粒阻截在介質層中，而達到除將空氣中的微生物等顆粒阻截在介質層中，而達到除菌的目的。

7、菌的目的。n目前常用的過濾介質有棉花、活性炭、超細玻璃纖維、目前常用的過濾介質有棉花、活性炭、超細玻璃纖維、石棉濾紙、石棉濾紙、PVAPVA燒結材料過濾介質、燒結金屬過濾介燒結材料過濾介質、燒結金屬過濾介質等。質等。 是依靠氣流通過濾層時，基于濾是依靠氣流通過濾層時，基于濾層纖維的層層阻礙，迫使空氣在流動層纖維的層層阻礙，迫使空氣在流動過程中出現無數次改變氣速大小和方過程中出現無數次改變氣速大小和方向的繞流運動，從而導致微生物微粒向的繞流運動，從而導致微生物微粒與濾層纖維間產生撞擊、攔截、布朗與濾層纖維間產生撞擊、攔截、布朗擴散、重力及靜電引力等作用，從而擴散、重力及靜電引力等作用，從而把微生

8、物微粒截留、捕集在纖維表面把微生物微粒截留、捕集在纖維表面上，實現了過濾。上，實現了過濾。 當微粒隨氣流以一定的速度當微粒隨氣流以一定的速度垂直向纖維方向運動時，空垂直向纖維方向運動時，空氣受阻即改變運動方向，繞氣受阻即改變運動方向，繞過纖維前進，而微粒由于它過纖維前進，而微粒由于它的運動慣性較大，未能及時的運動慣性較大，未能及時改變運動方向隨主導氣流前改變運動方向隨主導氣流前進，于是微粒直沖到纖維的進，于是微粒直沖到纖維的表面，由于磨擦粘附，微粒表面，由于磨擦粘附，微粒就滯留在纖維表面上。就滯留在纖維表面上。 當氣流速度下降到一定值時，若微粒當氣流速度下降到一定值時，若微粒 隨氣流慢慢靠近纖

9、維時，受纖維所阻改變隨氣流慢慢靠近纖維時，受纖維所阻改變 方向，繞過纖維前進，并在纖維的周邊形方向，繞過纖維前進，并在纖維的周邊形 成一層邊界滯留區，滯留區的氣流流速更成一層邊界滯留區，滯留區的氣流流速更 慢，當與纖維表面接觸時就被捕集。慢，當與纖維表面接觸時就被捕集。 、布朗擴散作用機理、布朗擴散作用機理 直徑很小的微粒在很慢的氣流中能產直徑很小的微粒在很慢的氣流中能產生一種不規則的直線運動，稱為布朗擴散。生一種不規則的直線運動，稱為布朗擴散。 n重力沉降是一個穩定的分離作用，當微粒重力沉降是一個穩定的分離作用，當微粒所受的重力大于氣流對它的拖帶力時，微所受的重力大于氣流對它的拖帶力時，微粒

10、就容易沉降。粒就容易沉降。 懸浮在空氣中的微粒大多帶有不同電懸浮在空氣中的微粒大多帶有不同電荷，這些帶電的微粒會受帶異性電荷的物荷，這些帶電的微粒會受帶異性電荷的物體所吸引而沉降。體所吸引而沉降。 當空氣流過介質時，上當空氣流過介質時，上述五種除菌機理同時起述五種除菌機理同時起作用，不過氣流速度不作用，不過氣流速度不同，起主要作用的機理同，起主要作用的機理也就不同。當氣流速度也就不同。當氣流速度較大時，除菌效率隨空較大時，除菌效率隨空氣流速的增加而增加，氣流速的增加而增加，此時慣性沖擊起主要作此時慣性沖擊起主要作用；當氣流速度較小時，用；當氣流速度較小時，除菌效率隨氣流速度的除菌效率隨氣流速度

11、的增加而降低，此時擴散增加而降低，此時擴散起主要作用；當氣流速起主要作用；當氣流速度中等時，可能是截留度中等時，可能是截留起主要作用。如果空氣起主要作用。如果空氣流速過大，除菌效率又流速過大，除菌效率又下降，則是由于已被捕下降，則是由于已被捕集的微粒又被湍動的氣集的微粒又被湍動的氣流夾帶返回到空氣中。流夾帶返回到空氣中。 圖4-15 過濾除菌效率（ ）與氣速（vs)的關系/ %慣性沖擊機理vs / (m/s)擴散機理噬菌體攔截機理0重新污染除菌效率除菌效率nN N0 0過濾前空氣中微粒含量過濾前空氣中微粒含量nN N過濾后空氣中微粒含量過濾后空氣中微粒含量n 過濾前后空氣中含有微粒數的比值，即

12、過濾前后空氣中含有微粒數的比值，即穿透濾層的微粒數與原有微粒數的比值，稱為穿透濾層的微粒數與原有微粒數的比值，稱為穿透率。穿透率。 0001NNNNN 2.2.影響深層過濾效率的因素影響深層過濾效率的因素 n微粒大小、過濾介質的種類、規格、介質微粒大小、過濾介質的種類、規格、介質的填充密度、過濾介質層厚度以及所通過的填充密度、過濾介質層厚度以及所通過的空氣氣流速度等。的空氣氣流速度等。 1.減少進口空氣的含菌數。減少進口空氣的含菌數。u加強生產環境的衛生管理，減少環境空氣中的加強生產環境的衛生管理，減少環境空氣中的含菌量；含菌量； u提高空氣進口位置，減少空氣進口含量；提高空氣進口位置，減少空

13、氣進口含量； u加強壓縮前的空氣預過濾。加強壓縮前的空氣預過濾。 2.設計和安裝合理的空氣過濾器。設計和安裝合理的空氣過濾器。 3.降低進入總過濾器空氣的相對濕度。降低進入總過濾器空氣的相對濕度。u采用無油潤滑空壓機；采用無油潤滑空壓機； u加強空氣的冷卻，去油水；加強空氣的冷卻，去油水； u提高進入總過濾器的空氣溫度，降低其相對濕提高進入總過濾器的空氣溫度，降低其相對濕度。度。 1.1.兩級分離、冷卻、加熱的空氣除菌流程兩級分離、冷卻、加熱的空氣除菌流程 2 2、冷卻空氣直接混合式空氣除菌流程、冷卻空氣直接混合式空氣除菌流程 粗過濾器粗過濾器壓縮機壓縮機貯罐貯罐冷冷卻器卻器 絲網分離器絲網分

14、離器 過濾器過濾器 3 3、高效前置過濾除菌流程、高效前置過濾除菌流程 一一. .概述：概述： 提高壓縮前空氣的潔凈度的主要措施：提高壓縮前空氣的潔凈度的主要措施： 提高空氣吸氣口的位置和加強吸入空氣提高空氣吸氣口的位置和加強吸入空氣的前過濾。的前過濾。 一、空氣預處理設備一、空氣預處理設備 1 1粗過濾器粗過濾器 v 安裝在空氣壓縮機前的粗過濾器，其主要作用：捕集較安裝在空氣壓縮機前的粗過濾器，其主要作用：捕集較大的灰塵顆粒，防止壓縮機受損，同時也可減輕總過濾器大的灰塵顆粒，防止壓縮機受損，同時也可減輕總過濾器負荷。負荷。v 粗過濾器一般要求過濾效率高，阻力小，否則會增加粗過濾器一般要求過濾

15、效率高，阻力小，否則會增加空氣壓縮機的吸入負荷和降低空氣壓縮機的排氣量。空氣壓縮機的吸入負荷和降低空氣壓縮機的排氣量。v 常用的粗過濾器有：布袋過濾、填料式過濾、油浴洗滌常用的粗過濾器有：布袋過濾、填料式過濾、油浴洗滌和水霧除塵等。和水霧除塵等。 振動機構含塵氣流圖4-7 機械振動袋式除塵器濾袋凈氣121-濾網 2-加油斗 3-油鏡 4-油層圖4-8 油浴洗滌裝置空氣出口空氣出口空氣出口圖4-9 水霧除塵裝置空氣入口過濾網高壓水入口 貯氣罐的作用：貯氣罐的作用：（1 1）消除脈動維持罐壓）消除脈動維持罐壓的穩定。的穩定。（2 2）使部分液滴在罐內）使部分液滴在罐內沉降。沉降。（3 3）保溫滅菌）保溫滅菌。 出灰口排氣進氣圖4-11 旋風分離器 n其結構同一級冷卻器相同，由于季節關系或其其結構同一級冷卻器相同，由于季節關系或其它原因對壓縮空氣的冷卻效果達不到工藝要求它原因對壓縮空氣的冷卻效果達不到工藝要求的情況下，可增設二級冷卻器，再次冷卻。的情況下，可增設二級冷卻器，再次冷卻。 n通過油水分離器凈化過的空氣，仍通過油水分離器凈化過的空氣，仍含有粒度較小的雜質及油水霧滴，含有粒度較小的雜質及油水霧滴，需在除霧器中進一步除去。除霧器需在除霧器中進一步除去。除霧器結構較簡單，為一個中間夾有填料結構較簡單，為一