医疗废物高温蒸汽处理工艺中热质传递理论的研究

摘要

随着人类对环保意识的增强，医疗废物的危害性引起了世界各国的重视。许多国家和地区对医疗废物的分类收集、储存、运输和处理处置各个方面、各个环节都有严格、明确的规定；在技术研究方面，投人大量人力、物力和财力对医疗废物的处理处置进行深入研究。 高温蒸汽处理工艺以其投资少、运行成本低等诸多优点越来越受到人们的青睐，而如何确定灭菌时间是其工艺条件的关键所在。灭菌时间包括热死亡时间和热穿透时间，热死亡时间由微生物本身的特性决定，热穿透时间与该过程中的热量质量传递有关。因此，对高温蒸汽处理工艺过程的热、质传递现象进行研究，确定热穿透时间，具有很强的实际应用价值。本文将医疗废物分为致密性废物和多孔性废物分别进行研究： 致密性物料属于表面杀菌，杀菌过程中主要考虑热量的传递，只要表面温度达到设定的灭菌温度并保持一定的灭菌时间，就能达到相应的灭菌效果，其热穿透时间为表面温度到达灭菌温度时所需的时间。本文利用该过程的非稳态、一维热量传递模型，计算发现致密性物料需要的热穿透时间很短，瞬间即可完成(1mm厚的塑料制品在120℃灭菌温度下所需的热穿透时间为：0.054s)；同时，分析了空气的存在对热穿透性的影响，空气残余率越大，热穿透时间越长，所需的灭菌时间就越长。 与致密性物料不同，多孔物料的灭菌不但表面要达到灭菌温度，微孔内也要达到灭菌温度后才能保证灭菌效果，其热穿透时间为物料中心处达到灭菌温度所需的时间。多孔介质的热、质传递过程是一个互相联系、互相耦合的复杂过程，而且还发生冷凝换热。本文分析得到该过程的非常系数热、质传递模型，利用多变量寻优的方法估算、推导出湿分扩散系数和热质扩散系数与湿含量和温度之间的关系式；并计算出10 mm厚的B-D试纸在120℃灭菌温度下所需的热穿透时间为150 s左右。因此，与致密性物料相比多孔物料需要的热穿透时间比较长，在整个灭菌过程中可以以多孔物料所需要的热穿透时间作为依据。

目录

文摘

英文文摘

论文说明：符号说明

声明

第一章文献综述

1.1医疗废物概述

1.1.1医疗废物的分类和来源

1.1.2医疗废物的产生量和成分

1.1.3医疗废物的危害及管理

1.1.4医疗废物的处理工艺及其发展趋势

1.2高温蒸汽处理的工艺过程

1.2.1处理工艺流程

1.2.2设备及其处理工艺

1.2.3主要影响因素

1.3工艺过程中的传递理论

1.3.1致密性物料的传递理论

1.3.2多孔性物料的传递理论

1.4论文的研究内容

第二章致密性物料热传递模型的解析

2.1致密性物料热传递模型

2.2不存在冷空气影响时热穿透时间的计算

2.2.1传热系数的确定

2.2.2热穿透时间的计算

2.3空气存在对热穿透时间的影响

2.3.1灭菌室内混合气体压力和温度的关系

2.3.2空气的存在对液膜热传导系数的影响

2.3.3空气的存在对混合气体质量的影响

2.3.4热穿透时间的计算

2.4结果与讨论

第三章多孔物料非常系数热质传递模型的解析

3.1多孔性物料热、质传递模型

3.2湿分扩散系数的确定

3.2.1模型和估算方法

3.2.2实验部分

3.2.3计算方法及估算结果

3.2.4湿分扩散系数与含湿量和温度的关系

3.3热质扩散系数的确定

3.3.1模型和估算方法

3.3.2实验部分

3.3.3模型参数的确定

3.3.4计算方法及估算结果

3.4热穿透时间的计算

3.4.1实验部分

3.4.2实验结果与分析

3.5本章总结

第四章结论

参考文献

发表论文和参加科研情况说明

致谢