【正文】 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。2. 離心沉降原理及公式，典型離心分離設備的類型、原理及要求 ★A. 離心沉降（1）原理當流體圍繞某中心軸作圓周運動時，便形成了慣性離心力場。（3）沉降槽：是利用重力沉降原理來分離懸浮液的設備。② 壁效應：與顆粒的直徑dp相比，當容器的直徑D并非很大時，容器的壁面也會對顆粒的沉降產(chǎn)生一定影響，使得后者的沉降流動阻力有所增大。（3）非牛頓型液體：計算非牛頓型液體的攪拌功率仍可采用牛頓型液體攪拌功率的計算方法，但應將Re=d2nρ/μ中的μ改為非牛頓型液體的表觀粘度。（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。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、轉速、位置以及液體性質(zhì)、反應釜尺寸與內(nèi)部構件的函數(shù)。為強化攪拌操作、提高攪拌效果，必須抑制打旋現(xiàn)象。對于推進式攪拌器，導流筒應安裝于葉輪外部；對于渦輪式攪拌器，導流筒應安裝于葉輪上方。（8）傳熱：對以傳熱為主的攪拌過程，其主要控制因素為循環(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。對于易懸浮固體的溶解操作，可采用槳式攪拌器，但需借助擋板或?qū)Я魍瞾硖岣哐h(huán)能力。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。（1）低粘度均相液體的混合：此類過程主要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)流動，其控制因素為液體循環(huán)流量。B. 攪拌器的選型若攪拌過程主要是依靠液體的總體流動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動控制過程。③螺帶式攪拌器：特點是旋轉直徑較大（），但轉速僅為0。優(yōu)點是攪動范圍大，并可根據(jù)需要增加橫梁和豎梁數(shù)，以進一步增大攪拌范圍，因而很少產(chǎn)生攪拌死區(qū)。有平槳式、斜槳式和多斜槳式。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，、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。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（）液體的反應、混合、傳熱以及固液比較小的溶解和懸浮等過程。①推進式攪拌器：又稱螺旋槳式攪拌器。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)組成復雜，風機易受磨損，工作條件較差。適用于大塊和磨損性大的物料。（2）鏈式輸送機① 鏈板式輸送機：輸送能力大、運行平穩(wěn)可靠、適用范圍廣。④ 往復式真空泵：由于排氣量不均、結構復雜、維修費用高，不常用。（3）真空泵① 水環(huán)式真空泵：優(yōu)點是結構簡單、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)水溫的控制。出口應安裝氣體穩(wěn)壓罐和安全閥，流量采用旁路調(diào)節(jié)，且出口閥不能完全關閉；操作溫度不能超過85℃，否則轉子因熱膨脹卡死。③軸功率N：（2）離心通風機的選用a. 由伯努利方程計算輸送系統(tǒng)所需的實際風壓HT，并換算成實驗條件下的風壓HT0=b. 根據(jù)被輸送氣體的性質(zhì)和風壓范圍，確定風機的類型；c. 根據(jù)實際風量和實驗條件下的風壓，從風機樣本的特性曲線或性能參數(shù)表中選擇合適的風機型號；d. ，則重新計算軸功率，并作為選擇電機的依據(jù)。3. 離心式通風機的工作原理、性能參數(shù)和選擇 ★（1）性能參數(shù)① 風量Q：是單位時間內(nèi)通過通風機的氣體體積，單位為m3/s或m3/h。b. 耐腐蝕泵（F型）：用于輸送酸、堿等腐蝕性液體。③ 車削葉輪外徑也改變泵的特性曲線。這種調(diào)節(jié)方法的優(yōu)點是，操作簡便、靈活。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。避免汽蝕現(xiàn)象發(fā)生的關鍵是泵的安裝高度要正確，尤其是當輸送溫度較高的易揮發(fā)性液體時，更要注意。離心泵銘牌上標出的性能參數(shù)就是指該泵在最高效率點下運行時的性能參數(shù)。③ ηQ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系。① HQ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系。③ 效率η：離心泵運轉時機械能損失的大小可用效率來表示，即 η=Ne/N100%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。其取決于泵的結構、尺寸和轉速?？梢?，只要葉輪不斷地轉動，液體便會不斷地被吸入和排出。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動，葉片間的液體也必須隨著轉動。二．輸送設備1. 離心泵結構、工作原理、性能參數(shù)和特性曲線 ★（1）離心泵的結構和工作原理① 結構：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。（4）轉子流量計：主要由一根上粗下細的錐形玻璃管和一個浮子組成。測量時上游測壓口距截面開始收縮處的長度應不小于管道內(nèi)徑1/2倍，而下游測壓口應設在文氏喉處?？装辶髁坑嫷膬?yōu)點是結構簡單，制造、安裝和使用較方便。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。即u=（5）層流內(nèi)層當管內(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動，將這一作層流流動的流體薄層稱為層流內(nèi)層(或稱層流底層)。不同的流型，速度分布情況亦不同。在生產(chǎn)操作條件下，常將Re＞3000的情況即按湍流考慮。a. 當Re≤2000時，流動為層流，此區(qū)稱為層流區(qū)。b. 湍流：流體的質(zhì)點除了沿管軸線方向向前流動外，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，所以管內(nèi)的流體呈現(xiàn)出顏色均一的情況。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系:1cP==?s。 流體在流動過程中，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,；du/dy — 垂直于流體流動方向上流體速度的變化率，即速度梯度1/s。兩者關系為 G= Ws/A =ρVs/A =ρμ（3）穩(wěn)態(tài)流動：在流體流動系統(tǒng)中，若任一點的溫度、壓力、流速等與流動有關的參數(shù)僅隨位置而變，而不隨時間而變，這種流動即為穩(wěn)態(tài)流動。② 質(zhì)量流量Ws：單位時間內(nèi)流體流經(jīng)管道任一截面的質(zhì)量，單位為kg/s。在靜止液體中取一段液柱，其截面積為A，以容器底面為基準水平面，液柱的上、下端面與基準水平面的垂直距離分別Z1為和Z2。（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，其換算關系為1atm =760mmHg =105Pa1Mpa =103kPa =106Pa =109mPa②壓強大小常以絕對真空或外界大氣壓為基準來計量。晉升工程師 第三部分 醫(yī)藥工程專業(yè)知識—— 三、制藥工程原理與設備一．流體流動1. 流體的密度、壓強、流體靜力學基本方程式及應用 ★（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，其換算關系為：1g/cm3 =103 kg/m3 =102 ①液體的密度：液體可視為不可壓縮流體。當壓力不太高（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)，()標準狀態(tài)（T=，p0=）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的體積分數(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。如右圖所示，容器內(nèi)裝有密度為ρ的液體，液體可認為是不可壓縮流體，其密度不隨壓力變化。液柱處于靜止時，上述三項力的合力應為零，即：p2Ap1AρgA（Z1Z2）=0則 p2 = p1 +ρg（Z1Z2）若將液柱的上端面取在容器內(nèi)的液面上，設液面上方的壓力為p0，液柱高度為h，則 p2 = p0 +ρgh （3）流體靜力學基本方程式的應用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)頁面允許到達的最高液位，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—設備內(nèi)允許操作壓力，即表壓2. 流量、流速的概念及公式，穩(wěn)態(tài)流動與非穩(wěn)態(tài)流動 ★（1）流量① 體積流量Vs：單位時間內(nèi)流體流經(jīng)管道任一截面的體積，單位為m3/s。② 質(zhì)量流速G：單位時間內(nèi)流體流經(jīng)管道單位截面積的質(zhì)量，單位為kg/。所以，流體在圓管內(nèi)流動時，實際上是被分割成無數(shù)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)，所以又稱為粘滯力或粘性摩擦力。（2）流體的粘度① 動力粘度（粘度）的物理意義：促使流體流動產(chǎn)生單位速度梯度的剪應力。① a. 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，所以有色液體在管軸線方向成一條清晰的細直線。根據(jù)Re準數(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)，但是流體的流動類型只有兩種：層流和湍流，過渡區(qū)不是流動類型。c. 當2000＜Re＞4000時，可能是層流，也可能湍流，究竟出現(xiàn)哪種流動類型，與外界干擾有關，故通常將Re值為2000~4000的區(qū)域稱為不穩(wěn)定的過渡區(qū)。無論層流或湍流，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。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。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動方向，而U形管壓差計兩端分別與測速管的內(nèi)管和套管環(huán)隙相連。（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。（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。缺點是各部分尺寸要求嚴格，需要精細加工，因而造價較高。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碎。泵殼上的液體排出口8與排出管9連接。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。（2）性能參數(shù)① 流量Q：是指離心泵在單位時間內(nèi)輸送至管路系統(tǒng)中的液體體積，單位為m3/h。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)(負表壓值，Pa)。（3）特性曲線：離心泵的壓頭、功率、效率與流量之間的關系曲線，稱為特性曲線。功率隨流量的增加而平緩上升，且當流量為零時，功率最小。選用離心泵時，應使泵盡量在設計點附近的流量和壓頭下工作，這樣最為經(jīng)濟。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，嚴重時，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允許發(fā)生的。（3）工作點：離心泵的特性曲線HQ與其所在管路的特性曲線HeQe的交點M，稱為泵在該管路系統(tǒng)中的工作點。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，工作點遠離縱軸；閥門關小，工作點靠近縱軸。② 改變泵的轉速，即改變泵的特性曲線。（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、化學性質(zhì)類似于水的清潔液體。② 離心泵的選用a. 根據(jù)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)任務確定）和揚程（根據(jù)管路的布置情況，由伯努利方程計算）；c. 根據(jù)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， 應核算泵的特性參數(shù)：流量、壓頭和軸功率。靜風壓與動風壓之和稱為全風壓。② 羅茨鼓風機：屬于正位移