工程设计制药公用工程设计基础.docx
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1、第八章制药公用工程设计基础第一节工业建筑概论和安全防火 一工业厂房结构分类和基本组件1.工业厂房结构分类 工业厂房的结构按构成材料分次要有:混凝土框架结构、全钢框架结 构、半钢框架结构等,按层数分类有单层、双层和多层结构. 单层厂房这类厂房次要用于重型机械制造工业、冶金工业、纺织工业、药物制 剂工业等; 单层厂房具有占地面积多、建筑物空间高大、屋面保温、隔热、防水、 排水面积大和天窗构造较复杂等特点.双层厂房这类厂房次要用于机械制造工业、药物制剂工业等 多层厂房这类厂房广泛用于原料药工业、食品工业、电子工业、化学工业、精 密仪器工业等; 多层厂房比单层厂房占地少,单位建筑面积上的核心护结构的面
2、积比 单层厂房减少1/21/5,可以降低采暖费用和减少有隔热措施的屋顶 的面积;节约用地、节约能所源和降低造价;地基土石方工程量相应也较少。2 .工业厂房的基本组件普通是由基础、墙或柱、楼板层及地坪、楼梯、屋顶和门窗等六大部 分所组成。 (1)基础基础是位于建筑物最下部的承重物件,承受着建筑物的全部荷载,并 将这些荷载传给地基。 (2)墙要求墙体具有足够的强度、波动性、保温、隔热、隔声、放火、防水 等才能以及具有经济性和耐久性。 (3)柱柱是框架或排架结构的次要承重构件。(4)地坪作为地坪则要求具有耐磨、防潮、防水和保温的才能三甘醇浓度为95%,吸湿安装内通冷却水进行冷却,再生安装内通 蒸汽加
3、热,再生温度为8487。三甘醇除湿机能连续处理大量空气,最大的安装除湿量可达480kg/h, 具有运转颠簸,缺点较少和具有杀菌作用等优点,但吸湿时需较低的 温度,需求较多的冷却水。二、洁净厂房的采暖通风空气净化 所谓净化就是指为了达到必要的空气洁净度,而去除净化物质的过 程。 洁净室是根据需求对空气中尘粒、微生物、温度、湿度、压力和噪声 进行控制的密闭空间,并以其空气洁净度级别符合有关规定为次要特 征。 空气洁净技术措施是一项触及各专业的综合性措施。不只要采取合理 的净化空调措施,而且要求工艺、建筑、上下水、电气等专业采取相 应的措施,做到施工、安装、消费、维护的严厉要求。 (1)空气过滤的机
4、理:制药工业空气净化所采用滤材有玻璃纤维、 泡沫塑料、无纺布等,其过滤机理有下述几种。 惯性作用:含尘气体经过纤维时,气体流线发生绕流,但尘粒由于 惯性作用径直行进与纤维碰撞而附着。这一作用随气速和粒径的增大 而增大。 扩散作用:由于气体分子热运动对微粒的碰撞而使粒子产生布朗运 动,因扩散作用便与纤维接触而被附着。尘径越小、气速越低,扩散 作用越分明。 拦截作用:含尘气流经过纤维层时,若尘粒的粒径小于密集的纤维 间隙时,或尘粒与纤维发生接触时,尘粒即被纤维阻留。 静电作用:含尘气流经过纤维时,由于摩擦作用,尘粒和纤维都可 能带上电荷,尘粒可能堆积在纤维上。 其他:重力作用,分子间力等。(2)过
5、滤器的普通特性面速和滤速:面速指经过过滤器断面的气流速度,以017(/s)表示。 面速越大,过滤器的安装面积越小。 滤速指经过滤材面积的气流速度。滤速反映滤材的经过才能。立体形 滤材的滤速等于面速。过滤效率:在额定风量下,过滤前后空气含尘浓度的变化与过滤前含尘浓度之比称为过滤效率9,如对一个过滤器: 穿透率与净化系数:穿透率指过滤后含尘浓度与过滤前含尘浓度之 比,即:容尘量:容尘量表示过滤器允许沾尘的最大量,超过此值过滤器阻 力过大,效率下降。 容尘量是指正常运转的过滤器阻力达到规定值(普通为初阻的1倍或 数倍)时,或效率下降到初始效率的85%以下时过滤器上堆积灰尘 的质量。(3)影响过滤效果
6、的要素纤维直径和密实性:纤维直径减小时,过滤效率进步,故高效过滤 器的滤材选用直径只要几微米的纤维。纤维密实性添加,气速添加, 惯性和拦截作用进步,但阻力添加得比效率大得多,故过滤器的纤维 密实性应适当。 附尘影响:随着尘粒在纤维表面堆积,过滤效率有所添加。但积尘 到一定程度后,尘粒可能重新飞散,效率不断下降。旧过滤器积尘很 多,既添加阻力又降低风量,故过滤器阻力或积尘量添加到一定程度 后需求进行更换。2、空气过滤器及空调净化系统(1)空气过滤器空气净化系统中,普通采用三级过滤,即粗效、中效和高效过滤器。 它们所起的作用是: 粗效过滤器用于过滤10,以上大尘粒和异物;中效过滤器用以滤除ITCT
7、m的悬浮尘粒; 高效过滤器用以滤除以下以控制送风系统含尘量。 粗效过滤器:粗效过滤器普通由粗、中孔泡沫塑料、涤纶无纺布、 化纤组合滤料等作为滤材。粗效过滤器次要靠尘粒的惯性堆积,因此 风速可稍大,滤速可采用0.41.2m/s。过滤效率普通在20% 30%(对粒径,0. 5m)o粗效过滤器可制成平板型、抽屉型、自动卷绕人字型等外形。 中效过滤器:中效过滤器普通由中、细孔泡沫塑料、无纺布、玻璃纤维作为滤材。过滤效率普通在30%50%。滤速可采用0.20. 4m/s0图1215为抽屉式及袋式中效过滤器。 高效过滤器和亚高效过滤器: 高效过滤器次要采用超细玻璃纤维滤纸、石棉纤维滤纸作为滤材;亚 高效过
8、滤器用玻璃纤维滤纸或短棉绒纤维滤纸作滤材。前者过滤效率 299.91%,后者为90%99. 9%。 为进步对巨大尘粒捕集效果,需采用低滤速,故滤材需多次折叠,使 其过滤面积为过滤器截面积的5060倍。 过滤器外形如图1216。 滤纸间以波纹板分隔。过滤器构造尺寸为: 484mm X 484mm X 220mm,过滤面积为12nl之,(2)空气净化系统净化空调系统可分为集中式净化空调系统和分散式净化空调系统 集中式系统:空气的过滤、冷却、加热、加湿和风机等处理设备集 中设置在空调机房内,由风管送入各房间。 集中式净化空调系统普通有以下几种方式: i单风机系统,见图8-6,净化空调机组中设置一个送
9、风机,不宜在空调机房内或离洁净室送风 口较远的送风管道上集中布置高效过滤器。 五设置值班风机的系统,见图8-7,净化空调机组中设置一个送风机,再并联一个值班风机,目的是保证 在下班时期送风机停机的状况下,洁净室内依然由值班风机送风,保 持一定的正压。值班风机的风量按维持室内预定正压值所需换气次数 确定。 iii并联的集中式系统,见图8-8,一空调机房内布置多个集中式净化空调系统时,可将几个送风系统并 联,只设一个新风热湿处理系统。减轻每个集中式净化处理室空调系 统的冷负荷与热负荷,而且运转比较灵敏。 iv双风机系统,见图8-9,当系统阻力较大时,为了降低噪声,减少漏风量和便于系统的运转调 理,
10、将两台风机串联运用组成的集中式净化空调系统 v部分空气直接循环的集中系统如图8-10。分散式系统分散式净化空调系统基本方式是设置局部净化 如局部100级平行流安装可布置在10 000级环境内运用,图8-11表示将送风口布置在局部工作区的顶部或侧部,以构成垂直或 程度单向流,可达到局部区域的高洁净度。空气净化处理洁净室通常采用粗效、中效和高效三级过滤。 集中式净化空调系统的基本流程如图8-12。 图8-13为带有二次回风的净化空调系统,利用第二次回风的热量加热空气,从而取代了加热器的作用,避免了 空调系统冬季运转时能耗中的冷热抵消景象,有节能效果.(3)洁净空气气流组织气流组织指对洁净室内的气流
11、流向和均匀度按一定要求进行组织。对 全室空气净化的气体流向有单向流(层流)及非单向流(乱流)二种, 其中单向流又可分为垂直单向流与程度单向流。对洁净度100级需采 用单向流,1000级以下采用非单向流。 单向流是指在洁净室中空气沿着平行流线,以一定流速、单一通路、 单一方向活动的气流;非单向流是指具有多个通路循环特性或气流方向不平行的,不满足单 向流定义的气流。垂直单向流各流线保持单一方向互相保持平行,互不干扰,可达到很高洁净度。 完成单向流必须有足够气速,以克服空气对流。垂直单向流的断面风 速需在0. 25n)/s以上,故室内换气次数400次/h左右,因此造价、运 转费用了高。程度单向流:
12、送风墙满布高效过滤器,对侧回风墙布有回风口,可获得程度单向流。 为克服尘粒中途沉降,断面风速不小于0.35m/s。 程度单向流造价比垂直单向流低,但空气活动过程中含尘浓度逐渐添加。非单向流非单向流洁净室的断面比风口断面大得多,不能在全室构成均匀风 速,工作面上气流分布很不均匀。进入的净化气流与室内气流混合后, 将室内含尘气体进行了稀释,最后达到室内波动的含尘浓度。室内洁 净度也就与稀释程度有关,亦即与换气次数有关。 10 000级洁净度的换气次数225次/h, 100 000级则215次/h。c.上侧送同侧下回; d.带扩散板高效过滤器风口顶送下侧回;e.无扩散板高效过滤器风口顶送下侧(4)洁
13、净室的风量及压力药厂的洁净空调所需求的新风量,其数值应取下列风量中的最大值:.非单向流洁净室总送风量的10%30%,单向流洁净室总送风量的 24%;补偿室内排风和保持室内正压值所需的新颖空气量; 保证室内每人每小时的新颖空气量不小于40nl)3、排风 对于产热、产湿较多的工序,要排风. 4、 除尘固体制剂车间的特点之一是产尘点多,班次不一,故小型布袋式单体 除尘机较为合适在此种场所运用附加1、非单向流洁净室的计算 1、含尘浓度公式 由图1221非单向流洁净室基本模型,进出洁净室的尘粒由4部分组 成: 1)由新风带入室内的尘粒。 2)由回风带入室内的尘粒。 3)室内发尘而添加的尘粒。 4)由室内
14、排出的尘粒(负值)以上四顶之和等于洁净内含尘浓度的变化。 由此可导出室内波动的理论含尘浓度公式:式中: N室内波动的理论含尘浓度,粒/L;n理论换气次数,次/h; G单位室内体积发尘量,粒/(Emin)S回风比(回风量与送风量之比) M大气含尘浓度,粒/L;,新一一新风通路上过滤器总效率;,回一一回风通路上过滤器总效率。2、参数的确定(1)大气尘含尘浓度M可按洁净室所在地区确定。 工业城市内M = 3X1()5粒儿;工业城市郊区M=2X1()5粒儿; 非工业区或乡村M=lxl()5粒儿。 (2)室内单位容积发尘量G在洁净室正常操作条件下,人在静止形态所分发的尘粒数为1X105粒/ (人min)
15、,地表发尘量为1. 25X10,粒/(1n2 . min)如洁净室净高2. 5m, 则室内单位容积发尘量G可按下式计算: G= (4g+0. 5) XI01粒/(ml min),式中g洁净室内人员密度,人/而(3)过滤器总效率新风通路上过滤器效率如下: 9 新二1-(1- 9粗)(1- 9中)(1- 9高)回风通路上过滤器总效率:, 90-1- (1-,中)(1 - q高)式中: 9高高效过滤器效率,可取99. 999%;p中中效过滤器效率,对中细孔泡沫塑料可取30%40%,对玻璃 纤维可取40%50%;。粗一一粗效过滤器效率,可取10%20% (粗孔泡沫塑料)3、自净工夫 洁净室在空气净化系
16、统运转后,室内含尘浓度从开机前下降到波动值 时所需的工夫称为自净工夫。附加2净化空调系统的运转确认洁净室竣工后需求进行功能测定及验收,应按洁净室施工及验收规 范进行工程验收,按竣工验收和综合功能片面评定两个阶段进行, 测定项目较多。 1、综合功能片面评定检测工作在系统调整好至少运转24h之后进行, 检测项目按表12-7进行。 1)风量和风速测定:风量和风速测定需首先进行,净化空调各项效 果必须是在设计的风量风速条件下达到。 对于非单向流洁净室,采用风口法或风管法确定送风量。对于有过滤 器风口,可采用长度等于风口边长的2倍的辅助风管,测定辅助风管 出口不少于6点风速,其均匀速度乘以风口面积可确定
17、风量;在风口 下风侧的管段内,将矩形风管分为若干小正方形截面,测定每个小截 面中心风速,则均匀风速可知。 非单向流洁净室检测结果应符合以下规定:系统的实测风量应大于各自的设计风量,但不应超过20%。总实测新风量和设计新风量之差,不应超过设计新风量的10%。室内各风口的风量与各自设计风量之差均不应超过设计风量的土 15%。单向流洁净室检测结果应符合以下规定:实测室内均匀风速应大于设计风速,但不应超过20%。总实测新风量和设计新风量之差,不应超过设计新风量的土 10%。4)室内洁净度测定洁净室的空气洁净度可分为空态、静态和动态测试。 空态测试指洁净室已竣工,净化空调系统已处于正常运转形态,室内 没
18、有工艺设备和消费人员状况下进行测试;静态测试指净化空调系统已处于正常运转形态,工艺设备已安装,室 内没有消费人员状况下进行测试; 动态测试指洁净室已处于正常消费形态下进行测试。 药品消费质量管理规范要求在静态条件下检测的尘粒数、浮游菌数或沉降菌数必须符合规定,并应定期监控动态条件下的洁净状况。 空气中尘粒计数浓度测定方法:对粒径20.5即1的尘粒计数应采用光 散射粒子计数;对三5即1的尘粒应采用滤膜显微镜计数法。光散射粒子计数器的原理是: 当含尘气流经过强光照射的测量区时,空气中的尘粒发生光散射,构 成光脉冲信号,尘粒散射光的强度反比于尘粒表面积,经过测量散射 光的光脉冲信号的次数和强度可知尘
19、粒的数目和大小,图1224所示 其原理。 若被测空气中含尘量很高(IO,个/L)时,粒子间的堆叠降低测量精度, 可用已净化的空气稀释,普通最大稀释倍数为10倍。 滤膜显微镜计数法是用真空将尘粒捕集在滤膜表面,用丙酮蒸气熏蒸 使滤膜成透明体,然后用显微镜计数,根据采样的气量及粒子数可知 空气中含尘量。 测定洁净度的最低限制采样点数按表128的规定确定。每点采样次 数不少于3次,各点采样次数可以不同。 测点的布置应设在洁净工作室内。当消费工艺无特殊要求时,取样高 度宜为离地面0.8m,采样点布置应均匀。 对单向流洁净室,采样点普通在工作台面上0.2m高度的立体上均匀布 置,最低限制采样点数的面积指
20、的是送风面积。 含尘量测定数据的整理:每个测点采样不少于3次,其均匀值即为该 点实测数值。各点实测数值的均匀值即为该洁净室的洁净度。5)活微生物测定 活微生物测定是确定空气中浮游的生物微粒浓度和生物微粒沉降密 度。活微生物测定有浮游菌和沉降菌两种测定方法。 沉降菌的测定:沉降菌是用暴露法搜集降落在D90培育皿中的活生 物性粒子,经培育、繁衍后计数得到的。采样时,培育皿暴露30min, 然后在3035条件下经48h后计数。 培育皿应布置在有代表性的地点和气流扰动极小的地点,培育皿数可 与表128确定的采样点相反,但培育皿最多数量应满足表129的规 定。浮游菌的测定 浮游菌宜采用基于撞击机理的采样
21、器进行测定,有狭缝式和离心式两 种型式。 利用真空或外部风扇使空气中的活微生物粒子撞击并堆积在培育基 上,然后进行培育计数。 验证时,浮游菌的采样点及数目与悬浮粒子测定相反,即在同悬浮粒 子相反的测定点采样。日常监测的采样点数由消费工艺的关键操作点 确定,10 000级最少测1点,100000级最少测点数无规定。6)噪声测定测噪声仪器为带倍频程分析仪的声级计。测点地位可按对角线上测5 点设置,面积在15nl2以下者,可测室中心二点;测点高度距地面1m。 7)照度测定照度只测定局部照明之外的普通照明。测点立体离地面0.8m,按12nl的间距布置,测点距离墙面lm(小面积房间为0.5m) o2、洁
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