第九章 空气过滤.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二层,第三层,第四层,第五层,*,*,*,空气除菌,第九章,3/9/2026,1,主要内容,空气除菌概述,空气除菌的方法,常用的滤菌介质,过滤除菌的机制,空气过滤器的计算,过滤除菌流程,3/9/2026,2,1.,空气除菌概述,好气性微生物的生长和合成代谢产物都需要消耗氧气。工业生产上均采用空气作为氧气来源。然而，空气中有各种各样的微生物，为保证纯种培养，必须将空气中的微生物除去或杀死。,3/9/2026,3,发酵用无菌空气的质量标准,无菌、无灰尘、无杂质,无油、无水、有压力,无菌程度,N,s,：,10,-3,(N,0,数量级：,10,310,4,),1.,空气除菌概述,3/9/2026,4,a.,加热灭菌法,将空气加热到一定温度后保温一定时间,使微生物蛋白热失活而致死。热杀菌是有效的，可靠的杀菌方法。工业上是利用空气压缩时放出的热量进行杀菌。,2.,空气除菌方法,3/9/2026,5,静电除尘灭菌器示意图,b.,静电除菌法,静电除菌是利用静电引力来吸附带电粒子而达到除尘灭菌的目的。,3/9/2026,6,c.,介质过滤除菌,过滤除菌法是让含菌空气通过过滤介质，以阻截空气中所含微生物，而取得无菌空气的方法。,目前工业上用的较多的空气除菌方法。,3/9/2026,7,玻璃纤维,活性炭,超细玻纤,棉花,烧结材料,深层过滤,3.,常用的滤菌介质,3/9/2026,8,绝对过滤,(,微孔过滤,),微孔滤膜,3/9/2026,9,气流通过滤层时，滤层纤维的层层阻碍迫使空气在流动过程中出现无数次改变气速大小和方向的绕流运动，导致微生物微粒与滤层纤维间产生,惯性碰撞滞留作用,阻拦滞留作用,布朗扩散作用,重力沉降作用,静电吸引作用,从而把微生物微粒截留、,捕集在纤维表面上，,实现了过滤的目的。,单一纤维空气流动模型,4.,过滤除菌的机制,3/9/2026,10,a.,惯性碰撞滞留作用,Inertial Impaction,4.,过滤除菌的机制,3/9/2026,11,捕集效率是微粒惯性力无因次准数,的函数：,l,=f,（,）,当气流速度等于临界速度,v,c,时,1/16,b,0,l,=0,3/9/2026,12,b.,阻拦滞留作用,Interception,3/9/2026,13,c.,布朗扩散作用,Brownian Diffusion,3/9/2026,14,d.,重力沉降作用,静电吸引作用,3/9/2026,15,各种机理各自所作贡献的大小：一般认为惯性撞击截留、拦截截留和布朗运动截留的作用较大，而重力和静电引力的作用则很小。,s,=,1+2+3,+4+5,3/9/2026,16,5.,空气过滤器的计算,设计参数,(,过滤效率,),K (,过滤常数,),Vs(,空气流速,),L (,介质层厚度,),D (,滤床直径,),P(,过滤压力降,),过滤效率：,滤层所滤去的微粒数与原来微粒数的比值，衡量过滤器过滤能力的指标。,穿透率,P,：,N,s,N,0,，,过滤前后空气中的微粒含量比值。,3/9/2026,17,对数穿透定律,或,-,d,N/,d,L=KN,5.,空气过滤器的计算,3/9/2026,18,过滤常数,K,的计算,1.,根据公式,2.,查经验,K,值表或,L,90,表,s,单纤维过滤效率,介质填充率,d,f,介质纤维的直径,3/9/2026,19,介质层厚度,L,的计算,书例,9-1,过滤介质：直径为,16,m,的棉花纤维，,Vs=0.1m/s,，,填充系数,8%,，空气中的原始菌浓度为,5000,个,/m,3,，,空气流量为,10m,3,/min,，,使用周期,100h,。,计算过滤效率,，,穿透率,P,N,0,=50001010060=310,8,N,s,=10,-3,P=N,s,/N,0,3.3310,-12,2.,查表,9-1,，,K,值,=0.31cm,-1,3.,计算,L =85cm,3/9/2026,20,临界速率,Vc,气体流速对过滤效率的影响,空气流速,Vs,的,选择,在可控安全范围内，选择较高空气流速，这样可以减小过滤器体积，节省过滤材料和操作费用。,3/9/2026,21,V,操作状态下空气的体积流量，,m,3,/s,由气态方程,P,1,V,1,/T,1,=P2,V,2,/T,2,导出：,V,2,=P,1,T,2,V,1,/P,2,T,1,P,1,：,大气压力,P,2,：,操作压力，绝对压力,P,2,=P,1,+,表压,1atm=1.03kg/cm,2,滤床直径,D,的计算,3/9/2026,22,空气通过过滤层需要克服与介质的摩擦而引起的压力降，是一种能量损失，也是一种经济损失。,过滤压力降,P,的计算,3/9/2026,23,L,过滤层厚度，,m,空气密度，,kg/m,3,介质填充系数,V,空气流速,m/s,m,实验指数,C,阻力系数,损失随滤层的厚度、空气的流速、过滤介质的性质、填充情况而变化，见下式：,过滤压力降,P,的计算,(,教材,P162),g,3/9/2026,24,粗过滤器,空气贮罐,空气冷却器,气液分离器,加热设备,6.,空气过滤除菌流程,经过空气压缩机后的空气具有很高的温度,冷却后又具有较高的相对湿度,油滴,水滴都会污染空气过滤器。,两次冷却、两次分油水、适当加热流程,3/9/2026,25,3/9/2026,26,3/9/2026,27,