醫(yī)藥工程專業(yè)基礎(chǔ)知識

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《銷售經(jīng)理學(xué)院》56套講座+14350份資料《銷售人員培訓(xùn)學(xué)院》72套講座+4879份資料晉升工程師第三部分醫(yī)藥工程專業(yè)知識——三、制藥工程原理與設(shè)備一．流體流淌1.流體的密度、壓強、流體靜力學(xué)差不多方程式及應(yīng)用★（1）流體的密度：單位體積流體具有的質(zhì)量，ρ=m/V單位：kg/m3式中，m—流體的質(zhì)量，kg；V—流體的體積，m3密度有不同的單位，SI制中單位為kg/m3，物理單位制中為g/cm3，工程單位制中為kgf.s2/m4，其換算關(guān)系為：1g/cm3=103kg/m3=102kgf.s2①液體的密度：液體可視為不可壓縮流體。相對密度是液體在某溫度時的密度與標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下4℃時水的密度的比值，即s=ρ/ρH2O=ρ/1000式中，s-液體的相對密度，kg/m3；ρH2O-標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下4℃時水的密度的比值，1000kg/m3式中，ρm—混合液的密度，kg/m3；ρi—混合液中組分i的密度，kg/m3；xi—混合液中組分i的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。②氣體的密度：液體為可壓縮流體，其密度隨溫度和壓力而變。當(dāng)壓力不太高（臨界壓力以下）、溫度不太低（臨界溫度以上）時，氣體可視為理想氣體，則則式中，p—氣體的壓力，kPa；V—氣體的體積，；T—氣體的溫度，K；n—氣體物質(zhì)的量，kmol；M—氣體的摩爾質(zhì)量，kg/kmol；R—摩爾氣體常數(shù)，8.314kJ/(kmol.K)標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)（T=273.15K，p0=101.325kPa）下，理想氣體的密度ρ0為或式中，ρm—氣體混合物的密度，kg/m3；ρi—同溫同壓下組分i單獨存在時的密度，kg/m3；yi—氣體混合物中組分i的體積分?jǐn)?shù)；Mm—氣體混合物的平均摩爾質(zhì)量，式中，Mi—氣體混合物中組分i的摩爾質(zhì)量，kg/kmol。（2）流體的壓強：流體垂直作用于單位面積上的力，p=F/A，單位：Pa式中，F(xiàn)—垂直作用于流體表面上的壓力，N；A—作用面的面積，m2①在SI制和法定單位制中，壓強的單位為Pa，其他單位如物理大氣壓（atm）、工程大氣壓（kgf/cm2）、液柱高度（mmHg、mmH2O）、巴（bar）等，其換算關(guān)系為1atm=760mmHg=1.033kgf/cm2=10.33mH2O=1.0133bar=1.0133×105Pa1Mpa=103kPa=106Pa=109mPa②壓強大小常以絕對真空或外界大氣壓為基準(zhǔn)來計量。以絕對真空（零壓）為基準(zhǔn)測得的壓力稱為絕對壓力，它是流體的真實壓力。ⅰ)當(dāng)被測流體的壓強高于外界的大氣壓強時，采納壓強表進行測量，其讀數(shù)反映了被測流體高于外界大氣壓強的數(shù)值，稱為表壓強，即：表壓（強）=絕對壓強-大氣壓強ⅱ)當(dāng)被測流體的壓強低于外界大氣壓強時，采納真空表進行測量，其讀數(shù)反映了被測流體的絕對壓強低于外界大氣壓強的數(shù)值，稱為真空度，即：真空度=大氣壓強-絕對壓強（3）流體靜力學(xué)差不多方程式：描述靜止流體內(nèi)部壓力變化規(guī)律的數(shù)學(xué)表達式。如右圖所示，容器內(nèi)裝有密度為ρ的液體，液體可認(rèn)為是不可壓縮流體，其密度不隨壓力變化。在靜止液體中取一段液柱，其截面積為A，以容器底面為基準(zhǔn)水平面，液柱的上、下端面與基準(zhǔn)水平面的垂直距離分不Z1為和Z2。作用在上、下兩端面的壓強分不為p1和p2。重力場中在垂直方向上對液柱進行受力分析：①上端面所受總壓力P1=p1A，方向向下；②下端面所受總壓力P2=p2A，方向向上；③液柱的重力G=ρgA（Z1-Z液柱處于靜止時，上述三項力的合力應(yīng)為零，即：p2A-p1A-ρgA（Z1-Z則p2=p1+ρg（Z1-Z2）若將液柱的上端面取在容器內(nèi)的液面上，設(shè)液面上方的壓力為p0，液柱高度為h，則p2=p0+ρgh（3）流體靜力學(xué)差不多方程式的應(yīng)用①壓強與壓強差的測量：U形管壓差計、斜管壓差計、微差壓差計②液位測量a.近距離液位測量：式中，h1—平衡小室內(nèi)的液位，即容器內(nèi)頁面同意到達的最高液位，m；h2—容器內(nèi)的液位，m；ρA—指示液的密度，kg/m3；ρA—容器內(nèi)液體的高度，kg/m3；b.近距離液位測量：式中，ρA—U形管壓差計內(nèi)指示液的密度，kg/m3；ρB—貯罐內(nèi)液體的高度，kg/m3；③液封高度的計算式中，h—液封管插入頁面下的深度；p1—設(shè)備內(nèi)同意操作壓力，即表壓2.流量、流速的概念及公式，穩(wěn)態(tài)流淌與非穩(wěn)態(tài)流淌★（1）流量①體積流量Vs：單位時刻內(nèi)流體流經(jīng)管道任一截面的體積，單位為m3/s。②質(zhì)量流量Ws：單位時刻內(nèi)流體流經(jīng)管道任一截面的質(zhì)量，單位為kg/s。兩者關(guān)系為Ws=ρVs（2）流速①平均流速μ：單位時刻內(nèi)流體在流淌方向上流過的距離，單位為m/s。μ=Vs/A=Ws/ρA式中，A—與流淌方向相垂直的管道截面積，m2。②質(zhì)量流速G：單位時刻內(nèi)流體流經(jīng)管道單位截面積的質(zhì)量，單位為kg/m2.s。兩者關(guān)系為G=Ws/A=ρVs/A=ρμ（3）穩(wěn)態(tài)流淌：在流體流淌系統(tǒng)中，若任一點的溫度、壓力、流速等與流淌有關(guān)的參數(shù)僅隨位置而變，而不隨時刻而變，這種流淌即為穩(wěn)態(tài)流淌。（4）非穩(wěn)態(tài)流淌：在流體流淌系統(tǒng)中，若任點的溫度、壓力、流速等與流淌有關(guān)的參數(shù)有部分或全部隨時刻而變，這種流淌即為非穩(wěn)態(tài)流淌。3.牛頓黏性定律與流體黏度，流體在管道速度分布的要求，流體類型，層流內(nèi)層★（1）牛頓黏性定律水在管內(nèi)流淌時，管內(nèi)任一截面上各點的速度并不相同，中心處的速度最大，愈靠近管壁速度愈小，在管壁處水的質(zhì)點附于管壁上，其速度為零。因此，流體在圓管內(nèi)流淌時，實際上是被分割成許多極薄的圓筒層，一層套著一層，各層以不同的速度向前運動，這種運動著的流體內(nèi)部相鄰兩流體層間的相互作用力，稱為流體的內(nèi)摩擦力，是流體粘性的表現(xiàn)，因此又稱為粘滯力或粘性摩擦力。流體在流淌過程中，相鄰流體層之間所產(chǎn)生的內(nèi)摩擦力F與兩流體層間的速度差Δu成正比，與兩層之間的垂直距離Δy成反比，與兩層間的接觸面積S成正比，即：或式中，τ—單位面積上的內(nèi)摩擦力（剪切力），PaF—兩相鄰流體層之間的內(nèi)摩擦力，其方向與作用面平行，N；S—兩相鄰流體層之間的接觸面積，m2；μ—比例系數(shù)，及流體的粘度,Pa.s；du/dy—垂直于流體流淌方向上流體速度的變化率，即速度梯度1/s。牛頓黏性定律表明：流體的粘度越大，流淌時產(chǎn)生一定速度梯度的剪切應(yīng)力就越大，且剪應(yīng)力與速度梯度成正比，而與壓力無關(guān)。流體流淌時若服從牛頓粘性定律，則稱為牛頓型流體。（2）流體的粘度①動力粘度（粘度）的物理意義：促使流體流淌產(chǎn)生單位速度梯度的剪應(yīng)力。即②單位：法定單位制中,粘度的單位為:Pa?s物理單位制中,粘度的單位為:g/(cm?s)，稱為P（泊）不同單位之間的換算關(guān)系:1cP=0.01P=0.001Pa?s。手冊中粘度的單位常用cP（厘泊）表示。（3）流淌類型與雷諾準(zhǔn)數(shù)雷諾實驗揭示出管道中流體流淌有兩種截然不同的類型：層流(或滯流)和湍流(或紊流)。①a.層流：流體的質(zhì)點僅沿著與管軸線平行的方向作直線運動，質(zhì)點無徑向運動，質(zhì)點之間互不相混，因此有色液體在管軸線方向成一條清晰的細(xì)直線。b.湍流：流體的質(zhì)點除了沿管軸線方向向前流淌外，還有徑向運動，各質(zhì)點的速度在大小和方向上隨時都有變化，即質(zhì)點作不規(guī)則的雜亂運動，質(zhì)點之間相互碰撞，產(chǎn)生大大小小的旋渦，因此管內(nèi)的流體呈現(xiàn)出顏色均一的情況。②雷諾準(zhǔn)數(shù)：決定流體流淌類型的因素是管道內(nèi)徑d、流體的流速u、流體的粘度μ及流體的密度ρ，這四個物理量所組成的數(shù)群是判不流體流淌類型的一個判據(jù)，稱為雷諾（Reynolds）準(zhǔn)數(shù)，以符號Re表示，Re準(zhǔn)數(shù)是一個無因次數(shù)群。組成數(shù)群的物理量，只要所用的單位制統(tǒng)一，計算出的Re數(shù)值必定相同。依照Re準(zhǔn)數(shù)的大小可將其分為三個區(qū)域：層流區(qū)、過渡區(qū)、湍流區(qū)，然而流體的流淌類型只有兩種：層流和湍流，過渡區(qū)不是流淌類型。a.當(dāng)Re≤2000時，流淌為層流，此區(qū)稱為層流區(qū)。層流是一種穩(wěn)定的流淌類型，若出現(xiàn)擾動，可能臨時發(fā)生偏離層流的現(xiàn)象，一旦擾動因素消逝，層流狀態(tài)必將恢復(fù)。b.當(dāng)Re＞4000時，一般出現(xiàn)湍流，此區(qū)稱為湍流區(qū)。c.當(dāng)2000＜Re＞4000時，可能是層流，也可能湍流，究竟出現(xiàn)哪種流淌類型，與外界干擾有關(guān)，故通常將Re值為2000~4000的區(qū)域稱為不穩(wěn)定的過渡區(qū)。在生產(chǎn)操作條件下，常將Re＞3000的情況即按湍流考慮。（4）流體在圓形管內(nèi)的速度分布實際上流體流經(jīng)管道時在同一截面不同點上速度都不相同，即速度隨位置的變化而變化，這種變化關(guān)系稱為速度分布。對圓形直管而言，由于液化在管內(nèi)流淌是軸向?qū)ΨQ的，因此速度分布可用點速度與該點在徑向的位置來表示。不管層流或湍流，管壁處流體均為零，越靠近管中心流速越大，管中心流速最大。不同的流型，速度分布情況亦不同。①層流時：速度沿管直徑按拋物線的規(guī)律分布，流體的平均速度u是管中心最大速度umax的1/2。即u=0.5umax②湍流時：現(xiàn)在速度分布不再呈拋物線形狀；靠近管壁處速度梯度較大，管中心附近速度分布均勻。因流體質(zhì)點的劇烈分離與混合使截面上各點的速度彼此扯平所致。流體的平均速度u是管中心最大速度umax的0.82，即u=0.82umax（5）層流內(nèi)層當(dāng)管內(nèi)流體是湍流時，管壁處速度也為零，靠近管壁處的流體仍為層流流淌，將這一作層流流淌的流體薄層稱為層流內(nèi)層(或稱層流底層)。自層流內(nèi)層向管中心推移，流體的速度逐漸增大，通過渡層后，到達湍流主體。層流內(nèi)層的厚度是Re數(shù)的函數(shù)，隨著數(shù)Re的增大而減小，但決可不能消逝。4.測速管、流量計的類型和原理■

（1）測速管：又稱皮托管，測量時其前端管口正對流體流淌方向，而U形管壓差計兩端分不與測速管的內(nèi)管和套管環(huán)隙相連。測得的流速實際上是流體在管截面上某點處的軸向線速度（局部流速），而非平均流速。使用時應(yīng)注意以下幾點：?。┍仨毎惭b在管路的穩(wěn)定段內(nèi)。一般情況下，測量點前的直管長度應(yīng)大于管道內(nèi)徑的50倍，而測量點后的直管長度應(yīng)不小于（8-12）管道內(nèi)徑；ⅱ）外徑不應(yīng)超過管道內(nèi)徑的1/50；ⅲ）前端管口截面必須與流體流淌方向相垂直，任何偏離都將導(dǎo)致負(fù)偏差；ⅳ）對流體產(chǎn)生的阻力較小，常用于測量大直徑管道中清潔氣體的流速，但不適用于含塵氣體的測量。（2）孔板流量計：在管道上安裝一片與管軸相垂直的開有圓孔的金屬板，且孔的中心位于管軸上，稱為孔板流量計?？装辶髁坑嫷膬?yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單，制造、安裝和使用較方便。缺點是流體流經(jīng)孔板時阻力較大，因而能量損失較大。此外，孔板流量計也必須安裝在管路的穩(wěn)定段內(nèi)，孔板前的直管長度應(yīng)不小于管道直徑的（40-50）倍，孔板后的直管長度應(yīng)不小于管道內(nèi)徑的（10-20）倍。（3）文丘里流量計：用一段漸縮、漸擴管代替孔板，即成為文丘里流量計，其最小流通截面稱為文氏喉。測量時上游測壓口距截面開始收縮處的長度應(yīng)不小于管道內(nèi)徑1/2倍，而下游測壓口應(yīng)設(shè)在文氏喉處。其測量原理與孔板流量計差不多相同。文丘里流量計具有漸縮段和漸擴段，其內(nèi)的流體流速較為平緩，產(chǎn)生的渦流較少，因而能量損失較小。缺點是各部分尺寸要求嚴(yán)格，需要精細(xì)加工，因而造價較高。（4）轉(zhuǎn)子流量計：要緊由一根上粗下細(xì)的錐形玻璃管和一個浮子組成。必須垂直安裝，且流體必須下進上出，轉(zhuǎn)子的最大截面所對應(yīng)的刻度即為流量計的讀書。優(yōu)點是阻力損失小，讀書方便，且精確度較高，并可用于腐蝕性流體的測量。缺點是錐形管常為玻璃管，不能承受高溫或高壓，因而在安裝和使用過程中容易破裂。二．輸送設(shè)備1.離心泵結(jié)構(gòu)、工作原理、性能參數(shù)和特性曲線★（1）離心泵的結(jié)構(gòu)和工作原理①結(jié)構(gòu)：葉輪安裝在泵殼2內(nèi)，并緊固在泵軸3上，泵軸由電機直接帶動。泵殼中央有一液體吸入4與吸入管5連接。液體經(jīng)底閥6和吸入管進入泵內(nèi)。泵殼上的液體排出口8與排出管9連接。②工作原理：在泵啟動前，泵殼內(nèi)灌滿被輸送的液體；啟動后，啟動后，葉輪由軸帶動高速轉(zhuǎn)動，葉片間的液體也必須隨著轉(zhuǎn)動。在離心力的作用下，液體從葉輪中心被拋向外緣并獲得能量，以高速離開葉輪外緣進入蝸形泵殼。在蝸殼中，液體由于流道的逐漸擴大而減速，又將部分動能轉(zhuǎn)變?yōu)殪o壓能，最后以較高的壓力流入排出管道，送至需要場所。液體由葉輪中心流向外緣時，在葉輪中心形成了一定的真空，由于貯槽液面上方的壓力大于泵入口處的壓力，液體便被連續(xù)壓入葉輪中?？梢姡灰~輪不斷地轉(zhuǎn)動，液體便會不斷地被吸入和排出。③氣縛現(xiàn)象：當(dāng)泵殼內(nèi)存有空氣，因空氣的密度比液體的密度小得多而產(chǎn)生較小的離心力。從而，貯槽液面上方與泵吸入口處之壓力差不足以將貯槽內(nèi)液體壓入泵內(nèi)，即離心泵無自吸能力，使離心泵不能輸送液體，此種現(xiàn)象稱為“氣縛現(xiàn)象”。（2）性能參數(shù)①流量Q：是指離心泵在單位時刻內(nèi)輸送至管路系統(tǒng)中的液體體積，單位為m3/h。其取決于泵的結(jié)構(gòu)、尺寸和轉(zhuǎn)速。②揚程H：是指離心泵能夠向單位重量的液體提供的有效機械能，又稱壓頭，單位為m。其取決于泵的結(jié)構(gòu)、轉(zhuǎn)數(shù)和流量。式中，h0—兩表間垂直距離；p2—泵出口處壓力表的讀數(shù)(Pa)；p1—為泵進口處真空表的讀數(shù)(負(fù)表壓值，Pa)。③效率η：離心泵運轉(zhuǎn)時機械能損失的大小可用效率來表示，即η=Ne/N×100%式中，η—離心泵的效率，無因次；Ne—泵的有效功率，kW；N—泵的軸功率，kW。④功率a.軸功率N：是指原動機傳給泵軸的功率，單位為W或kW。b.有效功率Ne：是指所排送的液體從葉輪所獲得的凈功率，是離心泵對液體所作的凈功率，即Ne=HgQρ=QHρ/102N=Ne/η=HQρ/102η式中，Q—泵的流量，m3/s；H—泵的壓頭或揚程，m；ρ—被輸送液體的密度，kg/m3；g—重力加速度，m/s2。（3）特性曲線：離心泵的壓頭、功率、效率與流量之間的關(guān)系曲線，稱為特性曲線。①H-Q曲線：即離心泵的揚程曲線，反映了離心泵所提供的揚程與流量之間的關(guān)系。離心泵的揚程隨流量的增加而下降，且當(dāng)流量為零時，揚程也能達到一定的數(shù)值。②N-Q曲線：即離心泵的軸功率與流量之間的關(guān)系曲線。功率隨流量的增加而平緩上升，且當(dāng)流量為零時，功率最小。③η-Q曲線：即離心泵的效率曲線，反映了離心泵的效率與流量之間的關(guān)系。效領(lǐng)先隨流量的增加而上升，至最大值后，再隨流量的增加而下降。在一定轉(zhuǎn)速下，離心泵有一最高效率點，此點稱為設(shè)計點。選用離心泵時，應(yīng)使泵盡量在設(shè)計點附近的流量和壓頭下工作，如此最為經(jīng)濟。離心泵銘牌上標(biāo)出的性能參數(shù)確實是指該泵在最高效率點下運行時的性能參數(shù)。④設(shè)計點：離心泵特性曲線上的效率最高點稱為～，泵在該點對應(yīng)的壓頭和流量下工作最為經(jīng)濟。離心泵銘牌上標(biāo)出的性能參數(shù)即為最高效率點上的工況參數(shù)。2.離心泵的氣蝕現(xiàn)象和安裝高度、工作點和流量調(diào)節(jié)、類型與選型★（1）離心泵的汽蝕現(xiàn)象：是指被輸送液體由于在輸送溫度下飽和蒸汽壓等于或低于泵入口處（實際為葉片入口處的）的壓力而部分汽化，引起泵產(chǎn)生噪音和震動，嚴(yán)峻時，泵的流量、壓頭及效率的顯著下降，顯然，汽蝕現(xiàn)象是離心泵正常操作所不同意發(fā)生的。幸免汽蝕現(xiàn)象發(fā)生的關(guān)鍵是泵的安裝高度要正確，尤其是當(dāng)輸送溫度較高的易揮發(fā)性液體時，更要注意。（2）離心泵的安裝高度Hg：是指泵的吸入口與貯槽液面之間的最大垂直距離Hg。①氣蝕余量△h：為防止氣蝕現(xiàn)象發(fā)生，離心泵入口附近的液體靜壓頭（p1/ρg）與動壓頭（u12/2g）之和必須大于操作溫度下液體的飽和蒸汽壓頭（pv/ρg）的某一最小值，即Δh=p1/ρg+u12/2g-pυ/ρg②安裝高度Hg：Hg=p0/ρg-pυ/ρg-△h-Hf,0-1為安全起見，泵的實際安裝高度應(yīng)比計算值低0.5-1m，以免產(chǎn)生汽蝕現(xiàn)象。（3）工作點：離心泵的特性曲線H-Q與其所在管路的特性曲線He-Qe的交點M，稱為泵在該管路系統(tǒng)中的工作點。工作點所示的流量與壓頭既是泵提供的流量和壓頭，又是管路所需要的流量和壓頭。其中管路特性曲線為管路所需壓頭與流量的關(guān)系曲線，He=A+BQe2（4）流量調(diào)節(jié)：對一臺泵而言，特性曲線可不能變，而管路特性曲線可變。當(dāng)泵的工作點所提供的流量不能滿足新條件下所需要的流量時，即應(yīng)設(shè)法改變泵工作點的位置，即需要進行流量調(diào)節(jié)。流量調(diào)節(jié)的方法有：①在離心泵出口管路上裝一調(diào)節(jié)閥，改變閥門開度，即改變管路特性曲線He=A+BQe2中之B值，閥門開大，工作點遠(yuǎn)離縱軸；閥門關(guān)小，工作點靠近縱軸。這種調(diào)節(jié)方法的優(yōu)點是，操作簡便、靈活。其缺點是，閥門關(guān)小時，管路中阻力增大，能量損失增大，從而使泵不能在最高效率區(qū)域內(nèi)工作，是不經(jīng)濟的。用改變閥門開度的方法來調(diào)節(jié)流量多用在流量調(diào)節(jié)幅度不大、而經(jīng)常需要調(diào)節(jié)的場合。②改變泵的轉(zhuǎn)速，即改變泵的特性曲線。③車削葉輪外徑也改變泵的特性曲線。采納以上兩種方法均可改變泵的我曲線。用這些方法調(diào)節(jié)流量在一定范圍內(nèi)可保證泵在高效率區(qū)內(nèi)工作，能量利用較經(jīng)濟，但不方便，流量調(diào)節(jié)范圍也不大，故應(yīng)用不廣泛。（5）類型與選型①離心泵按被輸送液體的性質(zhì)可分為：a.水泵（B型、D型、sh型）：用于輸送清水及物理、化學(xué)性質(zhì)類似于水的清潔液體。b.耐腐蝕泵（F型）：用于輸送酸、堿等腐蝕性液體。c.油泵（Y型）：用于輸送石油產(chǎn)品。d.雜質(zhì)泵（P型）：用于輸送含固體顆粒的懸浮液及粘度較大的漿液。②離心泵的選用a.依照被輸送液體的性質(zhì)及操作條件，確定泵的類型；b.確定輸送系統(tǒng)的流量（由生產(chǎn)任務(wù)確定）和揚程（依照管路的布置情況，由伯努利方程計算）；c.依照流量及計算管路中所需壓頭，確定泵的型號；d.若被輸送液體的粘度和密度與水相差較大時，應(yīng)核算泵的特性參數(shù)：流量、壓頭和軸功率。3.離心式通風(fēng)機的工作原理、性能參數(shù)和選擇★（1）性能參數(shù)①風(fēng)量Q：是單位時刻內(nèi)通過通風(fēng)機的氣體體積，單位為m3/s或m3/h。②風(fēng)壓HT：是單位體積氣體流經(jīng)風(fēng)機所獲得的機械能，單位為J/m3，即Pa。HT=（p2-p1）+ρμ22/2式中，（p2-p1）為靜風(fēng)壓；ρμ22/2為動風(fēng)壓。靜風(fēng)壓與動風(fēng)壓之和稱為全風(fēng)壓。③軸功率N：（2）離心通風(fēng)機的選用a.由伯努利方程計算輸送系統(tǒng)所需的實際風(fēng)壓HT，并換算成實驗條件下的風(fēng)壓HT0=1.2HT/ρb.依照被輸送氣體的性質(zhì)和風(fēng)壓范圍，確定風(fēng)機的類型；c.依照實際風(fēng)量和實驗條件下的風(fēng)壓，從風(fēng)機樣本的特性曲線或性能參數(shù)表中選擇合適的風(fēng)機型號；d.若被輸送氣體的密度大于1.2kg/m3，則重新計算軸功率，并作為選擇電機的依據(jù)。4.典型氣體輸送設(shè)備的類型、特點和技術(shù)要求■（1）鼓風(fēng)機①離心式鼓風(fēng)機：送風(fēng)量較大，但出口風(fēng)壓不高。由于壓縮比不大，氣體壓縮過程中產(chǎn)生熱量較少，不需冷卻裝置。②羅茨鼓風(fēng)機：屬于正位移型，其風(fēng)量與轉(zhuǎn)速成正比，而與出口壓力無關(guān)，風(fēng)量范圍2～500m3/min，出口表壓強低于80kPa。出口應(yīng)安裝氣體穩(wěn)壓罐和安全閥，流量采納旁路調(diào)節(jié)，且出口閥不能完全關(guān)閉；操作溫度不能超過85℃，否則轉(zhuǎn)子因熱膨脹卡死。（2）壓縮機①離心式壓縮機（透平壓縮機）：流量可達幾十萬m3/h，并具有體積小、重量輕、運行平穩(wěn)、維修方便、無潤滑油污染等優(yōu)點。②液環(huán)式壓縮機（納氏泵）：表壓強可達0.5～0.6Mpa，可作為真空泵使用。③往復(fù)式壓縮機：包括吸氣、壓縮、排氣和膨脹四個過程。（3）真空泵①水環(huán)式真空泵：優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單、緊湊，易于制造和維修，最高真空度可達83kPa，適用于抽吸有液體的氣體及腐蝕性或爆炸性氣體；缺點是效率低（30%～50%），且產(chǎn)生的真空度受泵內(nèi)水溫的操縱。②旋片式真空泵：可達較高的真空度，但抽氣速率較小，常用于抽氣量較小的真空系統(tǒng)。③噴射泵：利用流體流淌時動能與靜壓能之間的相互轉(zhuǎn)換來吸入和排除流體。缺點是蒸汽消耗量較大且效率低，一般不作為輸送設(shè)備用。④往復(fù)式真空泵：由于排氣量不均、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、維修費用高，不常用。5.典型固體輸送設(shè)備的類型、原理和特點■（1）帶式輸送機：結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠、使用維修方便；輸送過程平穩(wěn)、噪音小，且不損傷物料，并可長距離連續(xù)輸送，輸送能力強、效率高。缺點是輸送不密封，易使輕質(zhì)粉狀物料飛揚、設(shè)備成本高，且輸送帶易磨損、跑偏。適用于各種塊狀和顆粒狀物料的輸送。（2）鏈?zhǔn)捷斔蜋C①鏈板式輸送機：輸送能力大、運行平穩(wěn)可靠、適用范圍廣。②斗式提升機：結(jié)構(gòu)簡單、工作安全可靠，能夠垂直或接近垂直方向向上提升，提升高度大。占地面積小、并有良好的密封性，可減少灰塵污染。缺點是不能水平輸送，必須均勻供料，過載能力較差。適用于大塊和磨損性大的物料。（3）螺旋式輸送機：適用于需要密封運輸?shù)奈锪?，易變質(zhì)、粘性大及易結(jié)塊物料。（4）氣力輸送裝置①吸送式：結(jié)構(gòu)簡單、工作時系統(tǒng)內(nèi)始終保持一定負(fù)壓，因而不致灰塵飛揚、但動力消耗較大，不宜大容量和長距離輸送，特不適于粉狀藥粉。②壓送式：采納正壓輸送，工作壓力大，適用于大容量和長距離輸送，適用范圍大；缺點是供料設(shè)備的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，必須有完善的密封措施。③混合式：適于從幾點吸料而同時又分散輸送至不同地點的場合，但系統(tǒng)組成復(fù)雜，風(fēng)機易受磨損，工作條件較差。三．液體攪拌1.液體攪拌要求，攪拌器的分類、特點及適用對象，攪拌器的選型★攪拌注重的是釜內(nèi)物料的運動方式和劇烈程度，分為機械攪拌和氣流攪拌。A.攪拌器的分類、特點及適用對象依照攪拌器的旋轉(zhuǎn)直徑和轉(zhuǎn)速，常用攪拌器可分為兩類，即小直徑高轉(zhuǎn)速攪拌器和大直徑低轉(zhuǎn)速攪拌器。（1）小直徑高轉(zhuǎn)速攪拌器：此類攪拌器要緊用于低粘度液體的攪拌，其特點是葉片面積小、轉(zhuǎn)速高，常用的有推進式和渦輪式兩種。①推進式攪拌器：又稱螺旋槳式攪拌器。葉輪直徑較小（僅為釜徑的0.2-0.5倍），但轉(zhuǎn)速較高（可達100-500r/min），葉端圓周速度較大（5-15m/s）。工作時，推進式攪拌器如同一臺無外殼的軸流泵，高速旋轉(zhuǎn)的葉輪使液體作軸向和切向運動。液體的軸向分速度使液體沿軸向向下流淌，流至釜底時再沿釜壁折回，并重新返回旋槳入口，從而形成總體循環(huán)流淌，起到混合液體的作用。推進式攪拌器的特點是液體循環(huán)量較大，但產(chǎn)生的湍動程度不高，常用于低粘度（<2Pa.s）液體的反應(yīng)、混合、傳熱以及固液比較小的溶解和懸浮等過程。②渦輪式攪拌器：葉輪直徑較小（僅為釜徑的0.2-0.5倍），轉(zhuǎn)速10-500r/min，葉端圓周速度4-10m/s。工作時，渦輪式攪拌器如同一臺無外殼的離心泵，高速旋轉(zhuǎn)的葉輪使釜內(nèi)液體產(chǎn)生切向和徑向運動。沿葉輪半徑方向高速流出的液體推動釜內(nèi)液體流向釜壁，遇阻后分不形成上、下兩條回路重新流回攪拌器入口，從而形成總體循環(huán)流淌。渦輪式攪拌器的特點是不僅能產(chǎn)生較大的液體循環(huán)量，而且可對槳葉外緣附近的液體產(chǎn)生較強的剪切作用，常用于粘度小于50Pa.s的液體的反應(yīng)、混合、傳熱以及固體在液體中的溶解、懸浮和氣體分散等過程。但關(guān)于易分層物料，如含有較重顆粒的懸浮液，此類攪拌器則不適用。（2）大直徑低轉(zhuǎn)速攪拌器：特點是葉片面積大、轉(zhuǎn)速低、攪拌范圍大，常用有槳式、框式和螺帶式等。①槳式攪拌器：旋轉(zhuǎn)直徑可達釜徑的0.35-0.9倍，槳葉寬度一般為旋轉(zhuǎn)直徑的1/10-1/4，常用轉(zhuǎn)速1-100r/min，葉端圓周速度1-5m/s。有平槳式、斜槳式和多斜槳式。平槳式攪拌器可使液體產(chǎn)生切向和徑向運動，可用于簡單的液-液混合、固-液溶解、懸浮和氣體分散等過程。但其所產(chǎn)生的軸向流淌范圍較小，因此當(dāng)物料液位較高時，應(yīng)采納斜槳式攪拌器或與推進式攪拌器配合適用。②錨式和框式攪拌器：特點是旋轉(zhuǎn)直徑較大（可達釜徑的0.9-0.98倍），但轉(zhuǎn)速較低（1-100r/min），葉端圓周速度較?。?-5m/s）。優(yōu)點是攪動范圍大，并可依照需要增加橫梁和豎梁數(shù)，以進一步增大攪拌范圍，因而專門少產(chǎn)生攪拌死區(qū)。此外由于存在攪拌器的刮壁效應(yīng)，因而可減少或防止固體顆粒在釜內(nèi)壁上的沉積。缺點是液體要緊作水平環(huán)向流淌，差不多沒有軸向流淌，因而難以保證軸向混合效果。錨式和框式攪拌器適用于中、高粘度液體的混合、反應(yīng)及傳熱過程。③螺帶式攪拌器：特點是旋轉(zhuǎn)直徑較大（可達釜徑的0.9-0.98倍），但轉(zhuǎn)速僅為0。5-50r/min，葉端圓周速度小于2m/s。攪拌時液體可沿螺帶的螺旋面上升或下降，從而產(chǎn)生軸向循環(huán)流淌，故軸向混合效果比錨式或框式的好。螺帶式攪拌器要緊用于中、高粘度液體的混合、反應(yīng)及傳熱過程。B.攪拌器的選型若攪拌過程要緊是依靠液體的總體流淌來達到宏觀混合的目的，而對依靠湍流運動來達到微觀混合的要求不高，則將此類攪拌過程稱為總體流淌操縱過程。如互溶液體的攪拌、傳熱過程的攪拌。若攪拌過程要緊是依靠液體的湍流運動來達到微觀混合的目的，而對總體流淌的要求不高，則將此類攪拌過程稱為湍動操縱過程。關(guān)于要緊由總體流淌操縱的過程，宜采納大葉片低轉(zhuǎn)速攪拌器；而關(guān)于要緊由湍流運動操縱的過程，則宜采納小葉片高轉(zhuǎn)速攪拌器。（1）低粘度均相液體的混合：此類過程要緊是通過攪拌獲得一定均勻度的混合物，該過程要求攪拌器能產(chǎn)生較強的總體循環(huán)流淌，其操縱因素為液體循環(huán)流量。由于推進式攪拌器的液體循環(huán)流量較大且動力消耗少，因而最為合適。（2）高粘度均相液體的混合：此類過程的要緊操縱因素為總體流淌，因而常用大尺寸低轉(zhuǎn)速攪拌器，具體形式取決于被攪拌液體的粘度。錨式攪拌器適用于攪拌粘度為0.1-1Pa.s的液體；框式攪拌器適用于攪拌粘度為1-10Pa.s的液體；螺帶式攪拌器適用于攪拌粘度為2-500Pa.s的液體；（3）分散：此類過程的要緊操縱因素為剪切作用和總體循環(huán)流淌。由于渦輪式攪拌器可提供較大的液體循環(huán)流量并具有較強的剪切作用，因而最合適。（4）固體懸?。捍祟愡^程的要緊操縱因素為總體循環(huán)流淌，其次是湍流強度，因而渦輪式攪拌器較為適宜。（5）固體溶解：固體溶解時要求固體顆粒能迅速分散于液相中，同時防止大量固體顆粒被甩至釜壁而發(fā)生沉積，因此要求攪拌器具有較強的剪切作用和較大的循環(huán)流量，因此渦輪式攪拌器最為合適。推進式攪拌器雖能提供較大的液體循環(huán)流量，但剪切作用較小，因而僅適用于小容量的固體溶解過程。關(guān)于易懸浮固體的溶解操作，可采納槳式攪拌器，但需借助擋板或?qū)Я魍瞾硖岣哐h(huán)能力。（6）氣體汲取：此類過程要緊操縱因素包括剪切作用、循環(huán)流量和高轉(zhuǎn)速，即要求攪拌器具有較強的剪切作用、較大的液體循環(huán)量和較高的轉(zhuǎn)速，因此渦輪式攪拌器較為適宜。（7）結(jié)晶：此類過程的操縱因素包括循環(huán)流量、剪切作用和轉(zhuǎn)速。一般情況下，小直徑高轉(zhuǎn)速攪拌器（如渦輪式）適用于微粒結(jié)晶，但晶體形狀難以一致；大直徑低轉(zhuǎn)速攪拌器（如槳式）適用于大顆粒定形結(jié)晶，但釜內(nèi)不宜設(shè)置擋板。（8）傳熱：對以傳熱為主的攪拌過程，其要緊操縱因素為循環(huán)流量和傳熱面上的高流速，即要求攪拌器能提供較大的液體循環(huán)流量，并能使液體在傳熱面上保持較高的流速。當(dāng)采納夾套釜進行傳熱操作時，若傳熱量較小，可選用槳式攪拌器，但釜內(nèi)一般不需設(shè)置擋板；若傳熱量較大，也可選用槳式攪拌器，但釜內(nèi)需設(shè)置擋板；若傳熱量專門大，則可選用推進式或渦輪式攪拌器，并在釜內(nèi)加裝蛇管和擋板。此外，在需冷卻的夾套釜的內(nèi)壁上易形成一層粘度更高的膜層，其傳熱熱阻專門大，現(xiàn)在宜選用錨式、框式等大直徑低轉(zhuǎn)速攪拌器，以降低膜層厚度，提高傳熱效果。2.攪拌過程的強化途徑，打旋現(xiàn)象及其消除★（1）攪拌過程的強化途徑①提高攪拌器的轉(zhuǎn)速；②打旋現(xiàn)象及消除（見下）③設(shè)置導(dǎo)流筒：作用是規(guī)范釜內(nèi)液體的流淌路線。關(guān)于推進式攪拌器，導(dǎo)流筒應(yīng)安裝于葉輪外部；關(guān)于渦輪式攪拌器，導(dǎo)流筒應(yīng)安裝于葉輪上方。在導(dǎo)流筒的約束下，釜內(nèi)液體的流速和流向都受到了嚴(yán)格操縱，迫使液體都要流過導(dǎo)流筒內(nèi)的強烈混合區(qū)，并在導(dǎo)流筒內(nèi)、外形成軸向總體循環(huán)流淌，從而消除打旋現(xiàn)象，并可幸免短路與流淌死區(qū)，從而提高攪拌效果。（2）打旋現(xiàn)象及消除若攪拌器安裝于釜的中心，且釜內(nèi)壁光滑并無其他構(gòu)件，則旋轉(zhuǎn)的葉輪可使派出的液體具有一定的切向分速度，從而產(chǎn)生圓周運動。若液體為低粘度液體，且葉輪轉(zhuǎn)速足夠高，則液體會在離心力的作用下涌向釜壁，并沿釜壁上升，而釜中心處的液面將下凹，結(jié)果形成了一個漏斗形的旋渦，且葉輪的轉(zhuǎn)速越大，旋渦的下凹深度就越深，這種現(xiàn)象稱為打旋。為強化攪拌操作、提高攪拌效果，必須抑制打旋現(xiàn)象。①設(shè)置擋板：在釜內(nèi)設(shè)置擋板，可加劇液體的湍動程度，并可將切向流淌轉(zhuǎn)化為軸向和徑向流淌，從而抑制打旋現(xiàn)象的發(fā)生。②偏心安裝：液體在釜內(nèi)作圓周運動是產(chǎn)生打旋現(xiàn)象的要緊緣故，因此若能抑制或消除這種圓周運動，即可阻止打旋現(xiàn)象的發(fā)生。針對圓周運動的運行軌跡具有對稱性的特點，可將攪拌器偏心安裝，以破壞液體循環(huán)回路的對稱性，并加劇液體的湍動程度，從而抑制打旋現(xiàn)象。此外，將攪拌器偏心且傾斜地安裝或?qū)嚢杵髌乃降匕惭b于大型釜的下部，均可有效抑制打旋現(xiàn)象，3.均相液體、非均相液體、非牛頓液體對攪拌功率的要求■（1）均相液體：攪拌器所需的功率取決于釜內(nèi)物料的流型和湍動程度，它是葉輪形狀、大小、轉(zhuǎn)速、位置以及液體性質(zhì)、反應(yīng)釜尺寸與內(nèi)部構(gòu)件的函數(shù)。依照Re的大小，可將攪拌釜內(nèi)的流淌情況分為層流、過渡流和湍流。①在層流區(qū)(Re<10)：不同型式攪拌器的功率曲線均為直線，直線的斜率均為-1，且同一型式幾何相似的攪拌器，不論是否裝有擋板，功率曲線均相同，即擋板對攪拌功率沒有阻礙。②在完全湍流區(qū)(Re>104)，同一種槳葉，有擋板時比無擋板時提供的功率要大。（2）非均相液體①液-液非均相體系：可先計算出平均密度和平均粘度，再按均相液體計算攪拌功率。②氣-液相攪拌：通人氣體后攪拌器周圍液體的表觀密度將減小，從而使攪拌所需的功率顯著降低。③固-液相攪拌：當(dāng)固體顆粒的量不大時，可近似看成均一的懸浮狀態(tài)。現(xiàn)在可先計算出平均密度和平均粘度，然后再按均相液體汁算攪拌功率。（3）非牛頓型液體：計算非牛頓型液體的攪拌功率仍可采納牛頓型液體攪拌功率的計算方法，但應(yīng)將Re=d2nρ/μ中的μ改為非牛頓型液體的表觀粘度。四．沉降與過濾1.重力沉降概念及相關(guān)公式，阻礙沉降速度的因素，沉降槽類型及要求★（1）重力沉降速度當(dāng)單個球形顆粒處于靜止流體介質(zhì)中，且顆粒密度ρs大于流體密度ρ時，則顆粒將在重力作用下作沉降運動?，F(xiàn)在，顆粒受到重力Fg、浮力Fb和阻力Fd三個力的作用，當(dāng)顆粒直徑為d時，F(xiàn)g－Fb－Fd=ma式中，ut一顆粒與流體間的相對運動速度；d一顆粒直徑；ρs一顆粒密度；ρ一流體密度；ξ一阻力系數(shù)；10-4<Re<2（層流區(qū)，或Stocks定律區(qū)）ξ=24/Ret2<Re<103（過渡區(qū)，或Allen定律區(qū)）ξ=10/Ret0.5103<Re<2×105（湍流區(qū)，或牛頓定律區(qū)）ξ=0.44（2）阻礙沉降速度的因素關(guān)于特定沉降物系，當(dāng)阻力系數(shù)和密度已知時，則顆粒的沉降速度僅與顆粒直徑有關(guān)。①干擾沉降：指當(dāng)流體中的顆粒含量較高時，顆粒間會產(chǎn)生彼此干擾的沉降操作過程。②壁效應(yīng)：與顆粒的直徑dp相比，當(dāng)容器的直徑D并非專門大時，容器的壁面也會對顆粒的沉降產(chǎn)生一定阻礙，使得后者的沉降流淌阻力有所增大。當(dāng)dp/D>0.01時，壁效應(yīng)顯著。③流體分子yu能動的阻礙：當(dāng)顆粒直徑異常細(xì)小時，顆粒有可能直接穿過流體分子間的空隙，使得實際沉降運動速度相應(yīng)大于Stocks公式計算值。當(dāng)顆粒直徑小于0.1um時，布朗運動阻礙將可能超過顆粒自身的重力沉降。（3）沉降槽：是利用重力沉降原理來分離懸浮液的設(shè)備。沉降槽可提高懸浮液的濃度，并能同時得到澄清的液體，故這種設(shè)備又稱為增稠器或澄清器。分為間歇式和連續(xù)式兩大類，其中連續(xù)式沉降槽適用于處理量較大且固含量較低的大穎粒懸浮液料漿，常用于污水處理及藥材浸取過程的后處理等過程，所得沉渣中一般還含有50%左右的液體。為順利獵取清液，沉降槽必須有足夠大的橫截面積，以保證任何瞬間液體向上的流淌速度均小于顆粒的沉降速度；其次，為將沉渣增濃至指定稠度，沉降槽加料口以下的增濃段應(yīng)保留足夠高度，以確保顆粒在槽內(nèi)的停留時刻大于轉(zhuǎn)耙壓緊沉渣所需的時刻。2.離心沉降原理及公式，典型離心分離設(shè)備的類型、原理及要求★A.離心沉降（1）原理當(dāng)流體圍繞某中心軸作圓周運動時，便形成了慣性離心力場。在離中心軸距離為R、切向速度為uT的位置上，慣性離心力場的加速度為uT2/R，（不是常數(shù)，與位置和轉(zhuǎn)速有關(guān)，其方向沿旋轉(zhuǎn)半徑由中心指向外周）。當(dāng)流體帶著顆粒旋轉(zhuǎn)時，若顆粒的密度大于流體的密度，則慣性離心力將使顆粒在徑向上與流體發(fā)生相對運動而飛離中心，實現(xiàn)與流體的分離。（2）離心沉降速度在慣性離心力場中顆粒在徑向上受到三個力的作用，即慣性離心力、向心力和阻力，其中向心力方向沿半徑指向旋轉(zhuǎn)中心；阻力與顆粒的徑向運動方向相反，方向沿半徑指向旋轉(zhuǎn)中心。若流體的密度為ρ、球形顆粒的直徑為d、密度為ρs、與中心軸的即離為R、切向分速為uT，則慣性離心力=向心力=阻力=離心沉降時，若顆粒與流體間的相對運動為層流，則（3）離心分離因數(shù)：同一顆粒在相同流體中的離心沉降速度與重力沉降速度之比。B.典型離心分離設(shè)備常見離心分離設(shè)備有旋風(fēng)分離器、旋液分離器和離心機等。其中，氣固非均相物系的離心沉降是在旋風(fēng)分離器中進行，液固懸浮物系的離心沉降是在旋液分離器或離心機中進行。（1）旋風(fēng)分離器：是利用慣性離心力的作用，從氣流中離心分離出塵粒的操作設(shè)備，屬氣固分離設(shè)備。該分離器具有結(jié)構(gòu)簡單、制造方便和分離效率高等優(yōu)點。①原理：工作時，含塵氣體由圓筒上部的長方形切線進口處進人，然后沿圓筒內(nèi)壁旋轉(zhuǎn)向下作螺旋形運動。由于慣性離心力的作用，顆粒被甩向器壁而與氣流分開，再沿壁面落至錐底排灰口。凈化后的氣體運動至圓錐底部附近時，轉(zhuǎn)變?yōu)檩S中心處的上升氣流，最后由上部出口管排出。下行的螺旋形氣流稱為外旋流，上行的螺旋形氣流稱為內(nèi)旋流。內(nèi)、外旋流氣體的旋轉(zhuǎn)方向相同，而除塵區(qū)要緊集中于外旋流區(qū)的上部。旋風(fēng)分離器內(nèi)壓強的大小是不同的，器壁附近壓強最大，愈靠近中心軸，壓強愈低，中心軸處為負(fù)壓氣芯。②要緊性能指標(biāo)i)臨界粒徑：指旋風(fēng)分離器能完全除去的最小顆粒的直徑。式中，dc—臨界粒徑，m；ui—含塵氣體的進口氣速(切向速度)，m/s；B—旋風(fēng)分離器的進氣口寬度，m；μ—氣體的粘度，Pa.sρs一固體顆粒的密度，rn3/sNe—氣流在旋風(fēng)分離器內(nèi)向下運行的圈數(shù)，關(guān)于標(biāo)準(zhǔn)型旋風(fēng)分離器，可取Ne=5。臨界粒徑隨分離器尺寸的增加而增大，因此分離效率隨分離器尺寸的增加而下降。ii）分離效率：又稱除塵效率，有總效率和粒級效率兩種表示方法。a.總效率是指被分離出來的顆粒質(zhì)量占進入旋風(fēng)分離器的顆粒質(zhì)量的百分比；b.粒級效率：是指各種尺寸的顆粒被分離下來的質(zhì)量分率。iii）壓強降：氣流通過旋風(fēng)分離器的壓強降可表示成進口氣體動能的函數(shù)，即式中，ξ—阻力系數(shù)。關(guān)于標(biāo)準(zhǔn)型旋風(fēng)分離器，阻力系數(shù)ξ=8。旋風(fēng)分離器的壓強降一般為0.5～2kPa,（2）旋液分離器：結(jié)構(gòu)和原理與旋風(fēng)分離器類似，也是利用離心力的作用，使得懸浮液增稠或使得顆粒分級的操作設(shè)備。操作時，懸浮液由圓筒上部的進料口進入器內(nèi)，然后自上而下作旋流運動。期間，在慣性離心力的作用下，懸浮液中的固體顆粒將離心沉降至器壁，且隨外旋流逐漸下降至錐底的出口，稱為粘稠的懸浮液而排出，稱為底流；澄清液體在器內(nèi)形成向上的內(nèi)旋流，并經(jīng)上方的中心溢流管排出，稱為溢流。旋液分離器既可用于懸浮液的增濃或顆粒分級操作，也可用于氣液或互不相溶液體混合物的分離。其結(jié)構(gòu)顯著特點是圓筒段的直徑較小及圓錐段的距離較長。采納較小的圓筒直徑可增大旋轉(zhuǎn)時的慣性離心力，提高離心沉降速度；采納較長的圓錐段高度可增加液流的行程，延長懸浮液在器內(nèi)的停留時刻，進而有利于液固分離。（3）離心分離機：簡稱離心機，是利用離心沉降的原理，使液體混合物或液固混合物得以分離的工業(yè)操作設(shè)備，常見有管式離心機和碟式離心機。①管式離心機：分離因數(shù)大，但生產(chǎn)能力較?。?.2～2m3/h），②碟式離心機：可用于乳濁液和含少量細(xì)粒的混懸液的分離，分離時刻較短，整個生產(chǎn)過程可在密閉的管道和容器內(nèi)進行，可幸免重力沉降過程中的熱氣散失，并防止細(xì)菌污染，從而可降低過程能耗，改善環(huán)境衛(wèi)生，提高藥品質(zhì)量。3.過濾差不多概念和差不多方程式，恒壓過濾，典型過濾設(shè)備的類型和特點★A.過濾原理（1）差不多概念：過濾操作所處理的懸浮液1稱為料漿或濾漿，所用的多孔材料稱為過濾介質(zhì)3，截留于過濾介質(zhì)之上的固體物質(zhì)稱為濾餅或濾渣2，通過過濾介質(zhì)的液體稱為濾液4。（2）過濾方式：①餅層過濾：當(dāng)懸浮液中顆粒的直徑小于過濾介質(zhì)中的微細(xì)孔徑時，隨著過濾的接著進行細(xì)小顆粒會在通道中迅速發(fā)生“架橋”現(xiàn)象，使小于過濾介質(zhì)孔徑的細(xì)小顆粒也能被截留。起分離作用的是濾餅層，適用于顆粒含量較高（固相體積分?jǐn)?shù)大于1%）的懸浮液的分離。②深層過濾：當(dāng)懸浮液中的顆粒尺寸小于過濾介質(zhì)中的孔道直徑時，顆粒隨液體進入床層內(nèi)細(xì)長而彎曲的孔道時，在靜電及分子間引力的作用下，顆粒將被吸附于孔道壁面上。起過濾作用的是過濾介質(zhì)，適用于顆粒專門小、含量專門低（固相體積分率小于0.1%）且處理量較大的懸浮液的分離，如渾濁藥液的澄清以及分子篩脫色等。（3）過濾差不多方程式①不可壓縮濾餅：式中，A—過濾面積；⊿p—濾液通過濾餅層的壓力降；—濾液粘度；r—濾餅比阻；v—濾餅體積與相應(yīng)濾液體積之比；Ve—過濾介質(zhì)的虛擬濾液體積或當(dāng)量濾液體積②可壓縮濾餅：式中，r0—單位壓強差下濾餅的比阻；s—濾餅的壓縮性指數(shù)，其值與濾餅的可壓縮程度有關(guān)，一般情況下，s=0~1。（4）恒壓過濾：特征是過濾過程中的推動力即過濾壓強差保持恒定。濾液體積和過濾時刻的關(guān)系如下圖所示。恒壓過濾方程式為令q（介質(zhì)常數(shù)）=V/A，qe=Ve/A則當(dāng)過濾介質(zhì)的阻力可忽略，則B.典型過濾設(shè)備（1）分類分類標(biāo)準(zhǔn)類型舉例過濾壓強差壓濾板框壓濾機、葉濾機吸濾離心三足式離心機操作方式間歇式板框壓濾機、葉濾機、三足式連續(xù)式轉(zhuǎn)筒真空過濾機（2）典型設(shè)備特點①板框壓濾機：優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單，價格低廉，占地面積小而過濾而積大，并可依照需要調(diào)節(jié)板與框的數(shù)量，因而具有專門強的適應(yīng)能力。缺點是間歇操作，勞動強度大，生產(chǎn)能力低。②加壓葉濾機：優(yōu)點是密閉操作，勞動條件較好，過濾速度快，洗滌效果好。缺點是造價較高，更換濾布比較苦惱。③轉(zhuǎn)筒真空過濾機：可連續(xù)自動操作，因而勞動強度較小，生產(chǎn)能力較強，特不適用于處理量較大且容易過濾的料漿。缺點是附屬設(shè)備較多，投資費用較高，過濾面積較小，且由因此真空操作，因而過濾推動力有限，導(dǎo)致濾餅中的液體含量較高，濾餅的洗滌也不夠充分。此外，轉(zhuǎn)筒真空過濾機不能過濾溫度較高(飽和蒸氣壓高)的濾漿。④三足過濾式離心機：分離因數(shù)一般為500～1000，可分離粒徑為0.05～5mm的懸浮液。缺點是間歇操作，勞動強度較大，生產(chǎn)能力較低。4.膜過濾原理與膜組件，典型膜過濾的類型和技術(shù)要求■（1）差不多原理：膜能夠看作是一個具有選擇透過性的屏障，它同意一些物質(zhì)透過而阻止另一些物質(zhì)透過，從而起到分離作用。（2）膜組件：將膜按一定的技術(shù)要求組裝在一起即成為膜組件，它是所有膜分離裝置的核心部件，其差不多要素包括膜、膜的支撐體或連接物、流體通道、密封件、殼體及外接口等。常見的膜組件有板框式、卷繞式、管式和中空纖維膜組件等。（3）膜過濾的類型①微濾：孔徑0.6～0.8um濾膜可用于氣體除菌和過濾，孔徑0.45um濾膜常用于料液和水的凈化處理，孔徑0.2um濾膜用于藥液除菌過濾。②超濾：推動力是膜兩側(cè)的壓力差，屬于壓力驅(qū)動型?？捎行コ械奈⒘！⒛z體、細(xì)菌、熱原質(zhì)和各種有機物，但幾乎不能截留無機離子。由于超濾過程無相變、不需加熱、可不能引起產(chǎn)品變性或失活，常用于生物制品的分級分離和脫鹽濃縮。③納濾：能截留小分子有機物，并同時透析出無機離子。④反滲透：所用的膜為半透膜，該膜是一種只能透過水而不能透過溶質(zhì)的膜。若將濃度不同的兩種鹽溶液分不置于半透膜的兩側(cè)，并在高濃度側(cè)的液面上方施加一個大于滲透壓的壓力，則水將由高濃度側(cè)向低濃度側(cè)流淌，從而使?jié)舛容^高的鹽溶液被進一步濃縮。要緊用于制備注射用水。⑤電滲析：在外加直流電場的作用下，以電位差為推動力，使溶液中的離子作定向遷移，并利用離子交換膜的選擇透過性，使帶電離子從水溶液中分離出來。電滲析所用的離子交換膜可分為陽離子交換膜和陰離子交換膜，其中陽膜只同意水中的陽離子通過而阻擋陰離子，陰膜只同意水中的陰離子通過而阻檔陽離子。要緊用于注射用水的脫鹽。5.典型除塵方法的類型、原理和技術(shù)要求，潔凈空氣凈化流程及專用過濾器的要求■（1）除塵方法除塵方法原理技術(shù)要求機械除塵①重力：密度不同②慣性力：慣性力不同③離心力：離心力a.結(jié)構(gòu)簡單、易于制造、阻力小、運轉(zhuǎn)費用低；b.只對大粒徑粉塵的去除效率較高，可采納多級串聯(lián)形式以提高分離效率。洗滌除塵水洗滌a.可除去直徑0.1um以上塵粒，且除塵效率高（80～95%）；水塵充分接觸可降溫增濕和凈化有毒廢氣；b.除塵過程要消耗大量洗滌水，需凈化處理；除塵器氣流阻力大，運轉(zhuǎn)費用高。過濾除塵多孔材料截留a.結(jié)構(gòu)簡單、使用靈活方便，能夠處理不同類型顆粒污染物，對直徑0.1～20um細(xì)粉捕集效果好；b.受濾布耐和氣耐腐蝕性限制，不適于高溫、濕、強腐蝕性廢氣處理。（2）潔凈空氣凈化流程送入潔凈室的空氣要與潔凈室的登記、溫度、濕度相適應(yīng)，流程如下：初效（一級）過濾器→冷卻器→加熱器→增濕器→中效（二級）過濾器→高效（三級）過濾器（3）專用過濾器的要求專用過濾器要求、介質(zhì)特點、適用初效過濾器a.結(jié)構(gòu)簡單、容塵量大、壓強降小b.粗中孔泡沫塑料、滌綸無紡布、金屬絲網(wǎng)；風(fēng)速0.8-1.2m/s用于凈化系統(tǒng)的一級過濾器，以濾除粒徑>10um塵粒，并愛護中、高效過濾器中效過濾器a.要求同初效；b.中細(xì)孔泡沫塑料、玻璃纖維、滌綸無紡布；風(fēng)速0.2-0.3m/s用作二級過濾器及新風(fēng)和回風(fēng)過濾，以濾除粒徑1-10um塵粒亞高效效過濾器a.應(yīng)達到10萬級潔凈度；b.玻璃纖維濾紙、過氯乙烯纖維濾布、聚丙烯纖維濾布；風(fēng)速0.01-0.03m/s運行壓降低、噪聲小、能耗低，常用于10萬級潔凈室終端過濾器，以濾除粒徑0.3-1um塵粒高效過濾器a.應(yīng)達到1萬級潔凈度；b.超細(xì)玻璃纖維、超細(xì)過氯乙烯纖維濾布；風(fēng)速0.01-0.03m/s效率高、壓降大、不能再生，能完全濾除細(xì)菌。五．結(jié)晶1.溶解度、過飽和度概念及要求★（1）溶解度：在一定溫度下，溶質(zhì)在溶劑中的最大溶解能力稱為該物質(zhì)在溶劑中的溶解度。單位為kg溶質(zhì)/kg溶劑，簡寫為kg/kg。①溶解度是一個相平衡參數(shù)。當(dāng)溶質(zhì)的溶解與析出速率相等時，固液相溶體系才會達到動態(tài)平衡，現(xiàn)在溶液的濃度將達到飽和并維持恒定，其值等于溶解度。因此溶解度又稱為飽和濃度或平衡濃度，對應(yīng)狀態(tài)下的溶液稱為飽和溶液。②溶解度又是一個狀態(tài)函數(shù)，其值隨溫度的改變而變化。溶解度和溫度存在一一對應(yīng)的函數(shù)關(guān)系，即溶解度曲線。（2）過飽和度：處于過飽和狀態(tài)下的溶液，其溶液濃度與對應(yīng)溫度下的溶解度之差，稱為該溶液的過飽和度。即△C=C-C*式中，△C—溶液的過飽和度，kg/kg；C—過飽和溶液的濃度，kg/kg；C*—同溫度下飽和溶液的濃度，即溶解度，kg/kg。也可采納相對過飽和度來表示溶液的過飽和程度，其值等于溶液的過飽和度與對應(yīng)溫度下的溶解度之比，即S=△C/C*=（C-C*）/C*若過飽和度不是專門大，晶體一般可不能自動析出，只有當(dāng)溶液的濃度超過一定限度后，溶質(zhì)才會結(jié)晶析出，該濃度界限所連成的曲線稱為超溶解度曲線。溶液的超溶解度曲線與其溶解度曲線大致平行，但兩者有本質(zhì)區(qū)不：關(guān)于某一特定物質(zhì)，溶解度曲線是唯一的，但超溶解度曲線是多變的，其位置受攪拌強度、蒸發(fā)或冷卻速率以及是否添加晶種等阻礙。圖中AB線為溶解度曲線，CD線代表溶液過飽和而能自發(fā)地產(chǎn)生晶核的濃度曲線（超溶解度曲線），它與溶解度曲線大致平行。這兩根曲線將濃度-溫度圖分割為三個區(qū)城：在AB曲線以下是穩(wěn)定區(qū)，在此區(qū)中溶液尚未達到飽和，即可不能發(fā)生結(jié)晶現(xiàn)象。AB線以上為過飽和溶液區(qū)，此區(qū)又分為兩部分：CD線以上是不穩(wěn)區(qū)，在此區(qū)域中溶液能自發(fā)地產(chǎn)生晶核；在AB與CD線之間稱為介穩(wěn)區(qū)，在此區(qū)域中可不能自發(fā)產(chǎn)生晶核，需要外界因素的誘導(dǎo)。介穩(wěn)區(qū)中又分分為第一介穩(wěn)區(qū)和第二介穩(wěn)區(qū)，前者極不易自發(fā)結(jié)晶，在該區(qū)域內(nèi)添加晶種，溶質(zhì)只會在晶種表面生長，餓可不能產(chǎn)生新的晶核；若在第二介穩(wěn)區(qū)添加晶種，則溶質(zhì)不僅會在晶種表面生長，而且還將誘發(fā)產(chǎn)生新的晶核。綜上所述，溶液處于過飽和狀態(tài)是結(jié)晶過程發(fā)生的重要前提。為使溶液進入過飽和狀態(tài)，可采取降溫冷卻（EG線）或蒸發(fā)移除溶劑（EG’線）的方法。關(guān)于溶解度及超溶解度兩曲線曲率較大的物系結(jié)晶，因溶質(zhì)的溶解度隨溫度變化較敏感，宜采納降溫冷卻法；關(guān)于兩曲線曲率較小的物系結(jié)晶，易采納蒸發(fā)濃縮法。真空結(jié)晶法（絕熱蒸發(fā)）可同時起到降和氣濃縮的雙重效果。2.結(jié)晶動力學(xué)與結(jié)晶操縱要求■A.結(jié)晶動力學(xué)溶質(zhì)從溶液中的結(jié)晶析出通常要經(jīng)歷晶核形成和晶體生長兩個步驟。晶核形成是指在過飽和溶液中生成一定數(shù)量的結(jié)晶微粒;而在晶核的基礎(chǔ)上成長為晶體，則為晶體生長。結(jié)晶動力學(xué)確實是研究結(jié)晶過程中的晶核形成和晶體生長的規(guī)律，包括成核動力學(xué)和生長動力學(xué)兩部分內(nèi)容。（1）晶核的形成：在過飽和溶液中新生成的結(jié)晶微粒稱為晶核。按成核機理的不同，晶核形成可分為初級成核和二次成核兩種類型。①初級成核：與溶液中存在的其他懸浮晶粒無關(guān)的新核形成過程，稱為初級成核。初級成核通常有兩種不同的起因。I）若純凈溶液本身存在較高的過飽和度，則因溶質(zhì)分子、原子或離子間的相互碰撞而成核，稱為均相成核；ii）若過飽和溶液因受到一些外界因素〔固體雜質(zhì)顆粒、容器界面的粗糙度、電磁場、超聲波、紫外線等)的干擾而成核，則稱為非均相成核。非均相成核時，由于外界因素的干擾作用降低了體系的成核壁壘，因而成核所需的過飽和度要低于均相成核所需的過飽和度，這關(guān)于部分體系的結(jié)晶分離是有利的。初級成核通常是爆發(fā)式的，其成核速率難以操縱，因而容易引起晶體粒度分布指標(biāo)的較大波動。因此，除超細(xì)粒子制造業(yè)外，一般工業(yè)結(jié)晶過程均要盡量幸免初級成核現(xiàn)象的發(fā)生，以獲得粒度較為均勻的晶體。②二次成核：是由于晶種的誘發(fā)作用而引起的，因而所需的過飽和度要低于初級成核所需的過飽和度。二次成核是絕大多數(shù)工業(yè)結(jié)晶過程的要緊成核方式，它在專門大程度上決定著最終產(chǎn)品的粒度分布等指標(biāo)。（2）晶體的生長按照兩步學(xué)講，晶體生長要經(jīng)歷兩個步驟：第一步是溶質(zhì)由溶液主體向晶體表面的轉(zhuǎn)移擴散過程；第二步是溶質(zhì)由晶體表面嵌入晶面的表面反應(yīng)過程。這兩個步驟均可能成為晶體生長的操縱步驟。研究表明，若溶液的過飽和度較高，晶體生長過程多為擴散操縱；反之則可能為表面反應(yīng)操縱。B.結(jié)晶操作操縱（1）連續(xù)結(jié)晶的操縱由于粒度不均的晶體易于結(jié)塊或形成晶簇，以至所包藏的母液不易除去，從而阻礙產(chǎn)品的純度，故晶體應(yīng)具有適宜的粒度和較窄的粒度分布。為此，可對連續(xù)結(jié)晶操作采取“過飽和度操縱”和“細(xì)晶消除”等措施，以改善晶體的小粒度和寬分布的不足。①由結(jié)晶動力學(xué)可知，成核和生長速率均與溶液的過飽和度有關(guān)，且兩者的速率大小將決定晶體產(chǎn)品的粒度及其分布，故過飽和度是結(jié)晶過程應(yīng)操縱的一個重要參數(shù)。關(guān)于大多數(shù)工業(yè)結(jié)晶過程〔除超細(xì)粒子制造等少數(shù)領(lǐng)域外)，為提高晶體產(chǎn)品的粒度及其分布指標(biāo)，常采納抑制一次成核、維持適量二次成核和促進晶體生長的操作策略。因此，溶液的過飽和度宜操縱在結(jié)晶介穩(wěn)區(qū)的范圍之內(nèi)。②連續(xù)結(jié)晶的操作穩(wěn)定性較差，操作參數(shù)波動頻繁，即使采取過飽和度操縱方案，體系的成核速率一般仍不能得到有效操縱，因而體系中細(xì)小晶核的數(shù)目往往過多，不利于晶體平均粒度的增大和粒度分布的均勻。因此，在操作中應(yīng)采取有效措施，將過量的細(xì)小晶核及時除去。實際生產(chǎn)中，常在結(jié)晶裝置內(nèi)設(shè)一澄清區(qū)，使晶漿緩慢向上流淌，粒度較小的細(xì)晶將隨晶漿一起由澄清區(qū)上部溢流而出，進入消除裝置并重新溶解后循環(huán)至結(jié)晶器主體，而粒度較大的晶體則直接沉降至結(jié)晶器主體，接著生長。沉降和溢流的粒度界限稱為細(xì)晶切割粒度。（2）間歇結(jié)晶的操縱為獲得高純和粒度均勻的晶體產(chǎn)品，常采納間歇結(jié)晶操作。在間歇結(jié)晶操作中，也要對體系的成核速率加以操縱。生產(chǎn)中常采納添加晶種的方法，來達到操縱成核速率的目的，即在溶液進入過飽和狀態(tài)后向其內(nèi)添加一定量的晶體顆粒，以誘發(fā)溶液提早發(fā)生結(jié)晶行為。①關(guān)于溶液結(jié)晶，添加晶種可有效幸免初次成核，并能抑制二次成核。研究表明，當(dāng)溶液剛剛進入介穩(wěn)區(qū)時，就立即添加適量的晶種，并將過飽和度操縱在第一介穩(wěn)區(qū)內(nèi)，則體系可不能發(fā)生初級成核，且二次成核也能得到有效的抑制，從而可獲得粒度分布較為單一的晶體產(chǎn)品。可見，添加晶種是對結(jié)晶過程進行操縱的一個有效手段。②將粒度不一的晶體置于過飽和度不高的溶液中，粒度小的晶體將重新溶解，而粒度大的晶體則會接著長大，這種現(xiàn)象稱為再結(jié)晶（熟化）。結(jié)晶生產(chǎn)中，通過再結(jié)晶可得到粒度大而均勻的晶體產(chǎn)品。3.結(jié)晶物料衡算與熱量衡算要求★通過對結(jié)晶過程進行物料衡算和熱量衡算，可確定品體的產(chǎn)品量和熱負(fù)荷等數(shù)據(jù)。（1）物料衡算對右圖所示的連續(xù)式結(jié)晶器，進行總物料衡算式中F—原料液的質(zhì)量流量，kg·s-1；G—晶體產(chǎn)品的質(zhì)量流量，kg·s-1；W—被氣化溶劑的質(zhì)量流量，kg·s-1；;M—母液的質(zhì)量流量，kg·s-1。對溶質(zhì)進行物料衡算得式中WF——原料液中溶質(zhì)的質(zhì)量分率，無因次；WG——晶體中的溶質(zhì)含量，無因次；WM——母液中溶質(zhì)的質(zhì)量分率，無因次。晶體中的溶質(zhì)含量可用下式計算顯然，關(guān)于不含結(jié)晶水的晶體，WG＝1。則實際應(yīng)用中，原料液和母液中的溶質(zhì)含量常以單位質(zhì)量溶劑中所溶解的溶質(zhì)質(zhì)量來表示，現(xiàn)在式中CF——以單位質(zhì)量溶劑中所溶解的溶質(zhì)質(zhì)量來表示的原料液濃度，kg·kg-1；CF——以單位質(zhì)量溶劑中所溶解的溶質(zhì)質(zhì)量來表示的母液濃度，kg·kg-1。（2）熱量衡算溶液結(jié)晶是溶質(zhì)由液相向固相轉(zhuǎn)變的過程，該過程存在相變熱。形成單位質(zhì)量晶體而產(chǎn)生的相變熱稱為結(jié)晶熱，它是結(jié)晶工藝與設(shè)備設(shè)計的一個重要參數(shù)，對結(jié)晶操作的熱負(fù)荷有著直接的阻礙。對上圖中的連續(xù)式結(jié)晶器進行熱量衡算得式中IF——原料液的焓，kJ·kg-1；IG——晶體的焓，kJ·kg-1；IW——被氣化溶7f}}的焓，kJ·kg-1；IM——母液的燴，焓，kJ·kg-1；Q——結(jié)晶器與周圍環(huán)境之間交換的熱量，kW。則由于焓是相對值，是相關(guān)于某一基準(zhǔn)而言的，因此計算時必須規(guī)定基準(zhǔn)狀態(tài)和基準(zhǔn)溫度。在結(jié)晶計算中，常規(guī)定液態(tài)溶劑以及溶解于溶劑中的溶質(zhì)在結(jié)晶終了溫度時的焓值為零。設(shè)原料液溫度為t1，結(jié)晶終了溫度為t2，則式中——原料液的平均定壓比熱，kJ·kg-1·℃-1；——溶質(zhì)在溫度為t2時的結(jié)晶熱，kJ·kg-1；——溶劑在溫度為t2時的氣化潛熱，kJ·kg-1。若由上式求得的Q為正值，則表明需要從設(shè)備及所處理的物料移走熱量，即需要冷卻；反之，若Q為負(fù)值，則表明需要向設(shè)備及所處理的物料提供熱量，即需要加熱。此外，關(guān)于絕熱結(jié)晶過程，Q=0。4.結(jié)晶設(shè)備的類型、原理和特點★依據(jù)操作方式的不同，結(jié)晶設(shè)備分為連續(xù)式、半連續(xù)式和間歇式；依據(jù)流淌方式的不同，可分為母液循環(huán)型和晶漿循環(huán)型；依據(jù)操作能否進行粒度分級，可分為粒析作用式和無粒析作用式；依據(jù)過飽和度產(chǎn)生方法的不同，可分為冷卻式、蒸發(fā)式和真空式。（1）冷卻式結(jié)晶器：是通過降溫而使得溶質(zhì)的溶解度減小，進而析出晶體的結(jié)晶設(shè)備。常用釜式結(jié)晶罐。優(yōu)點是制品的質(zhì)量好、粒度大，特不適于含多結(jié)晶水的物質(zhì)的結(jié)晶處理；缺點是傳熱速率小，且因間歇操作，生產(chǎn)能力低。（2）蒸發(fā)式結(jié)晶器：是通過蒸發(fā)移除溶劑而使得溶液濃縮，并析出晶體的結(jié)晶設(shè)備，又稱為移除部分溶劑式結(jié)晶器。常用奧斯陸式結(jié)晶器由結(jié)晶室、蒸發(fā)室和加熱室構(gòu)成，可自動分級晶體粒度，易于得到粒度大而均勻的晶體產(chǎn)品，但結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，投資制造費用較高。奧斯陸式結(jié)晶器屬于母液循環(huán)式結(jié)晶器，通常當(dāng)溶液到達潔凈室的頂部時，其過飽和度已消耗完畢，不再含有顆粒狀的晶體，故一般可作為澄清的母液參與管路循環(huán)。（3）真空式結(jié)晶器：是將常壓下未飽和的溶液，置入絕熱、真空的結(jié)晶器中，經(jīng)減壓閃蒸過程使得部分溶劑汽化，從而使得溶液濃縮并冷卻，得到晶體產(chǎn)品。真空結(jié)晶又稱為蒸發(fā)冷卻結(jié)晶，相應(yīng)工業(yè)設(shè)備稱為蒸發(fā)冷卻真空式結(jié)晶器。真空式結(jié)晶器可進行間歇和連續(xù)操作，其中間歇真空結(jié)晶器由于器內(nèi)進行的為絕熱蒸發(fā)操作，即無需安裝傳熱面，故可不能引起傳熱面的結(jié)垢現(xiàn)象。六．干燥1.去濕方法的分類和特點、干燥的分類和特點、對流干燥的流程和差不多原理★A.去濕方法的分類和特點常用去濕方法有機械去濕法、物理化學(xué)去濕法和傳熱去濕法三種。（1）機械去濕法：利用物質(zhì)流淌性、密度等物理性質(zhì)的差異，借助物理力場或機械力，運用過濾、壓榨、抽吸和離心分離等設(shè)備出去物料中濕分的方法。特點是設(shè)備簡單、能耗較低，但去濕后物料的濕含量往往達不到規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)。因此，該法常用于物料去濕的預(yù)處理。（2）物理化學(xué)去濕法：利用濕分在物料和吸濕材料中的化學(xué)差異，將物料中的濕分吸附或汲取的方法。吸濕材料常為干燥劑，如分子篩、硅膠、濃硫酸、生石灰、無水氯化鈣等。該法耗時長、處理量小、費用高，故常用于實驗中小批量物料的去濕。（3）傳熱去濕法：是通過不同的傳熱方式向濕物料提供熱能，使物料中的濕分汽化逸出，從而獲得規(guī)定濕分含量的方法。該法處理量大、去濕程度高，廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)。B.干燥的分類和特點（1）按操作壓力范圍不同，分為常壓干燥和真空干燥。常壓干燥用于對干燥沒有專門要求的物料；真空干燥具有操作溫度低、趕走速率快、熱效率高等特點，適合于熱敏性、易氧化及含水量要求低的物料。（2）按操作方式不同，分為連續(xù)式和間歇式干燥。連續(xù)式干燥的生產(chǎn)能力大、產(chǎn)品質(zhì)量均勻、熱效率高、勞動條件好；間歇式干燥的適應(yīng)性強、設(shè)備投資少，但干燥時刻長、生產(chǎn)效率和熱效率低、勞動強度大，多用于小批量、多品種、更新快的物料干燥。（3）按供熱方式不同，分為對流干燥、傳導(dǎo)干燥、輻射干燥、介電干燥和冷凍干燥。①對流干燥：以空氣為干燥介質(zhì)，加熱后使其流過物料表面，熱空氣將熱量傳遞給物料，物料中濕分汽化并被空氣帶走?？諝饧仁禽d熱體，又是載濕體。特點是干燥溫度易于操縱，物料不易過熱變質(zhì)，處理量大，但熱能的利用程度低，一般僅為30-50%。常用的氣流干燥、流化干燥、噴霧干燥均屬此類。②傳導(dǎo)干燥：將濕物料與設(shè)備的加熱表面接觸，直接將熱能傳導(dǎo)給濕物料，使物料中的濕分汽化，同時用空氣將濕氣帶走。設(shè)備的加熱面是載熱體，空氣是載濕體。特點是熱能的利用程度較高，可達70%-80%，濕分蒸發(fā)量大，干燥快，但易使物料過熱而變質(zhì)。轉(zhuǎn)鼓干燥、真空干燥均屬此類。③輻射干燥：用波長為2.5-1000μm的遠(yuǎn)紅外電磁波作為輻射源，濕物料汲取電磁輻射能并轉(zhuǎn)化為熱能，使物料中的濕分汽化，同時用流淌的空氣為載濕體或抽真空方式帶走濕分。特點是安全、衛(wèi)生、干燥速率快、易于操縱，但耗電量較大，設(shè)備投入較高。④介電干燥：利用高頻電場或微波場的作用，是物料中的極性分子（如水分子）及離子產(chǎn)生偶極子轉(zhuǎn)動和離子傳導(dǎo)等能量轉(zhuǎn)換效應(yīng)，將輻射能轉(zhuǎn)化為熱能，使物料中的濕分汽化，并用空氣帶走汽化后的濕分，從而達到干燥目的。特點是內(nèi)外同時加熱，傳熱與傳質(zhì)方向一致，干燥速率快。⑤冷凍干燥：先將物料冷凍至冰點之下，使物料中的水結(jié)成冰，然后抽真空并維持一定的真空度，再用熱傳導(dǎo)方式供熱，使冰直接升華為水蒸氣而除去。特點是屬于低溫操作，能夠保存被干燥物料的原有結(jié)構(gòu)和特性，但設(shè)備的投入和操作費用均較高。C.對流干燥的流程和差不多原理（1）流程：整個流程實際上是由流體輸送（風(fēng)機）、傳熱（預(yù)熱器）和干燥（干燥器）三個典型的單元操作組合而成。干燥介質(zhì)一般直接取自于大氣，稱為新奇空氣或原空氣空氣。熱空氣進人干燥器后，與濕物料直接接觸，熱能便以對流傳熱的方式由熱空氣傳遞至濕物料表面，同時物料表面的水分升溫汽化至空氣中，并被空氣帶走。離開干燥器的空氣稱為廢氣；離開干燥器的物料，稱為干物料或干燥產(chǎn)品。（2）原理：干燥過程得以進行的必要條件是被干物料表面所產(chǎn)生的水蒸氣分壓pw大于干燥介質(zhì)（熱空氣）的水蒸氣分壓p，即pw-p>0；假如pw-p=0，表示干燥介質(zhì)與物料中水蒸氣達到平衡，干燥即行停止；假如pw-p＜0，物料不僅不能干燥反而吸潮。2.濕空氣性質(zhì)、濕度圖及應(yīng)用的要求★A.濕空氣的性質(zhì)：濕空氣由絕干空氣和水汽所組成，在干燥過程中熱空氣中的水汽量不斷發(fā)生改變，但其中的絕干空氣僅作為濕和熱的載體，其質(zhì)量保持不變。（1）干球溫度t：用一般溫度計測出的濕空氣的溫度稱為干球溫度，它是濕空氣的真實溫度，單位為℃或K。（2）壓力P：濕空氣的總壓P等于絕干空氣pg與水汽p的分壓之和，即當(dāng)總壓一定時，濕空氣中水汽的分壓越大，水汽的含量就越大，即式中，nv—水蒸汽的千摩爾數(shù)，kmolng—絕干空氣的千摩爾數(shù)，kmol（3）濕度H：為濕空氣中所含的水蒸氣的質(zhì)量與絕干空氣的質(zhì)量之比。飽和濕度Hs：當(dāng)濕空氣中的水汽達到飽和時的濕度。（4）相對濕度φ：一定溫度及總壓下，濕空氣中的水汽分壓與同溫度下水的飽和蒸氣壓之比的百分?jǐn)?shù)。①濕空氣需預(yù)熱：當(dāng)總壓P和濕度H一定時，由于飽和蒸氣壓P;的值隨溫度的升高而增大，因此相對濕度甲的值隨溫度的升高而下降。即提高溫度可增加濕空氣的載濕能力。②工業(yè)生產(chǎn)中常采納常壓或減壓干燥，但不采納加壓干燥：當(dāng)溫度一定時，飽和蒸氣壓ps為定值。若濕度H也為定值，則相對濕度φ隨總壓P增加而增大，故降低操作壓力可提高濕空氣的載濕能力。（5）濕空氣的比容υH：含lkg絕干空氣的濕空氣所具有的體積，單位為m3kg濕空氣/絕干空氣。常壓下，溫度為t、（6）濕空氣的比熱CH：常壓下，將lkg絕干空氣及其所帶有的Hkg水汽升高1℃所需的熱量，單位為kJ·kg-1·℃-1式中，Cg—絕干空氣的比熱，≈1.01kJ/（kg.℃）Cv—水蒸氣的比熱，≈1.88kJ/（kg.℃）（7）濕空氣的IH焓：含有l(wèi)kg絕干空氣的濕空氣所具有的焓，單位為kJ·kg-1，即式中，Ig，Iv分不為絕干空氣和水蒸氣的焓，kJ/kg絕干空氣（8）濕球溫度tw：濕球溫度計在空氣中達到穩(wěn)定時的溫度，單位℃或K。濕球溫度取決于濕空氣的干球溫度和濕度。關(guān)于飽和空氣，濕球溫度與干球溫度相等；關(guān)于不飽和空氣，濕球溫度小于干球溫度。（9）露點td：在一定的總壓下，將不飽和濕空氣（φ<100%）等濕冷卻至飽和狀態(tài)（φ=100%）時的溫度，稱為該濕空氣的露點，單位為℃或K。關(guān)于空氣一水汽體系，干球溫度t、濕球溫度tw和露點td的關(guān)系為不飽和空氣：t>tw>td飽和空氣：t=tw=tdB.濕度圖：常用焓濕圖（I-H圖）當(dāng)總壓為101.3kPa時，以濕空氣的焓為縱坐標(biāo)、濕度為橫坐標(biāo)所構(gòu)成的濕度圖即為I-H圖，由4組線群和1條水蒸氣分壓線組成。（1）等濕度線（等H線）：這是一組平行于縱軸的直線群，其值在水平輔助軸上讀出。同一等H線上的各點所表示的濕空氣，其狀態(tài)互不相同，但均具有相同的H、P及td值（即H、P、td為非獨立參數(shù)）。（2）等焓線（等IH線）：這是一組平行于橫軸（斜軸）的直線群，其值在縱軸上讀出。同（3）等溫線（等t線）：當(dāng)溫度一定時，I與H呈線性關(guān)系，溫度越高，斜率越大。（4）等相對濕度線（等φ線）：等φ線群是一組從坐標(biāo)原點散發(fā)出來的曲線，φ=100%的等φ線稱為飽和空氣線，現(xiàn)在空氣為水汽所飽和。飽和空氣線將焓濕圖分成兩個區(qū)域，線上區(qū)域為不飽和區(qū)，該區(qū)域內(nèi)的空氣可作為干燥介質(zhì)使用；線下區(qū)域為過飽和區(qū)，該區(qū)域內(nèi)的空氣呈霧狀，不能作為干燥介質(zhì)使用。（5）水蒸氣分壓線：3.干燥過程的物料衡算、熱量衡算的要求，干燥系統(tǒng)熱效率的要求★（1）物料衡算關(guān)于一定的干燥任務(wù)，濕物料的處理量、物料的初始含水量、最終含水量、新奇空氣的狀態(tài)等均為已知，通過物料衡算可確定干燥后的產(chǎn)品量、水分蒸發(fā)量以及絕干空氣的消耗量。①干燥后的產(chǎn)品量設(shè)為濕物料中絕千物料的量（kg·s-1），,分不為干燥前后的物料量（kg·s-1），、分不為干燥前后物料的濕基含水量。若干燥過程中無物料損失，則進、出干燥器的絕干物料量保持不變，即GC=從而有②水分蒸發(fā)量如圖所示，在包括物料在內(nèi)的虛線范圍內(nèi)進行總物料衡算有即式中—單位時刻內(nèi)的水分蒸發(fā)量，kg·s-1。若干燥前后物料的干基含水量分不為和，則總物料衡算式可改寫為故可見，若用干基含水量表示物料的含水量，則可方便地求出干燥過程中的水分蒸發(fā)量。③絕干空氣消耗量在干燥過程中，絕干空氣的量保持不變。如圖所示，在包括熱空氣在內(nèi)的虛線范圍內(nèi)對水汽作物料衡算得式中——絕干空氣消耗量，kg絕干空氣·s-1；——進人干燥器時熱空氣的濕度，kg水汽/kg絕干空氣；一一離開干燥器時廢氣的濕度，kg水汽/kg絕干空氣。因為空氣在預(yù)熱器前后的濕度不變，即，故每蒸發(fā)lkg水分所需的絕干空氣量，稱為單位空氣消耗量，以表示，單位為kg絕干空氣/kg水汽，即(11-31)單位空氣消耗量可作為各干燥器空氣消耗量的比較指標(biāo)。由上式可知，單位空氣消耗量僅與濕空氣的初、終含水量有關(guān)，而與路徑無關(guān)。當(dāng)一定時，單位空氣消耗量隨濕空氣初始濕度的增加而增大。由于夏季空氣的平均濕度比冬季的高，因此，應(yīng)以全年的最大空氣消耗量即夏季的空氣消耗量來選擇風(fēng)機。此外，選擇風(fēng)機時應(yīng)將絕干空氣消耗量L換算成原空氣的體積流量，即（2）熱量衡算通過對干燥系統(tǒng)進行熱量衡算，可計算出干燥過程所需的熱量以及排出廢氣的濕度、焓等狀態(tài)參數(shù)。①預(yù)熱器的熱量衡算：可計算出預(yù)熱器的加熱量。如圖所示，絕干空氣的流量為（kg·s-1），預(yù)熱器的熱損失，則對預(yù)熱器進行熱量衡算得式中——預(yù)熱器的加熱量，kW。由上式計算出的，可作為確定預(yù)熱器的傳熱面積及加熱蒸氣消耗量的依據(jù)。②干燥器的熱量衡算：可確定干燥器的補充加熱量，進而可確定干燥系統(tǒng)所需的總熱量。如圖所示，、分不為物料進出干燥器時的溫度，為單位時刻內(nèi)干燥器的補充加熱量。顯然，輸入干燥器的總熱量應(yīng)等于輸出干燥器的總熱量。下面以0℃i）輸入熱量a.熱空氣帶入的熱量b.濕物料帶入的熱量其中，濕物料帶入的熱量為。由于＝－，因此可分不計算出總量為的干物料以及總量為的被蒸發(fā)水分在溫度為θ1時帶入的熱量，兩者之和即為濕物料帶人的熱量。c.干燥器內(nèi)的補充加熱量一般情況下干燥器內(nèi)不補充加熱，即。ii）輸出熱量a.干物料帶走的熱量b.廢氣帶走的熱量iii）干燥器的熱損失保溫良好時，。則干燥器的熱量衡算式為（干燥器內(nèi)不補充加熱）a.其中等式的左邊項表示熱空氣在干燥器內(nèi)溫度由下降至?xí)r所放出的顯熱，這部分顯熱實際上是提供給干燥過程所需的熱量，即等式右邊的三項。熱量衡算式右邊的第一項表示總量為的水分從溫度為的液態(tài)水變化為溫度為的水汽時所需的熱量，即水分汽化所需的熱量c.熱量衡算式右邊的第二項表示干物料或產(chǎn)品在干燥器內(nèi)溫度由升高