【正文】 間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)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(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(yùn)動(dòng)時(shí)，便形成了慣性離心力場(chǎng)。（3）沉降槽：是利用重力沉降原理來分離懸浮液的設(shè)備。② 壁效應(yīng)：與顆粒的直徑dp相比，當(dāng)容器的直徑D并非很大時(shí)，容器的壁面也會(huì)對(duì)顆粒的沉降產(chǎn)生一定影響，使得后者的沉降流動(dòng)阻力有所增大。（3）非牛頓型液體：計(jì)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(jì)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。（2）非均相液體① 液液非均相體系：可先計(jì)算出平均密度和平均粘度，再按均相液體計(jì)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(duì)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(dòng)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)。為強(qiáng)化攪拌操作、提高攪拌效果，必須抑制打旋現(xiàn)象。對(duì)于推進(jìn)式攪拌器，導(dǎo)流筒應(yīng)安裝于葉輪外部；對(duì)于渦輪式攪拌器，導(dǎo)流筒應(yīng)安裝于葉輪上方。（8）傳熱：對(duì)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(duì)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(qiáng)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(qiáng)的總體循環(huán)流動(dòng)，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(dòng)來達(dá)到宏觀混合的目的，而對(duì)依靠湍流運(yùn)動(dòng)來達(dá)到微觀混合的要求不高，則將此類攪拌過程稱為總體流動(dòng)控制過程。③螺帶式攪拌器：特點(diǎn)是旋轉(zhuǎn)直徑較大（），但轉(zhuǎn)速僅為0。優(yōu)點(diǎn)是攪動(dòng)范圍大，并可根據(jù)需要增加橫梁和豎梁數(shù)，以進(jìn)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(diǎn)是不僅能產(chǎn)生較大的液體循環(huán)量，而且可對(duì)槳葉外緣附近的液體產(chǎn)生較強(qiáng)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(jìn)式攪拌器的特點(diǎn)是液體循環(huán)量較大，但產(chǎn)生的湍動(dòng)程度不高，常用于低粘度（）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。①推進(jìn)式攪拌器：又稱螺旋槳式攪拌器。③ 混合式：適于從幾點(diǎn)吸料而同時(shí)又分散輸送至不同地點(diǎn)的場(chǎng)合，但系統(tǒng)組成復(fù)雜，風(fēng)機(jī)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?zhǔn)捷斔蜋C(jī)① 鏈板式輸送機(jī)：輸送能力大、運(yùn)行平穩(wěn)可靠、適用范圍廣。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(fèi)用高，不常用。（3）真空泵① 水環(huán)式真空泵：優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊，易于制造和維修，最高真空度可達(dá)83kPa，適用于抽吸有液體的氣體及腐蝕性或爆炸性氣體；缺點(diǎn)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(yīng)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(guān)閉；操作溫度不能超過85℃，否則轉(zhuǎn)子因熱膨脹卡死。③軸功率N：（2）離心通風(fēng)機(jī)的選用a. 由伯努利方程計(jì)算輸送系統(tǒng)所需的實(shí)際風(fēng)壓HT，并換算成實(shí)驗(yàn)條件下的風(fēng)壓HT0=b. 根據(jù)被輸送氣體的性質(zhì)和風(fēng)壓范圍，確定風(fēng)機(jī)的類型；c. 根據(jù)實(shí)際風(fēng)量和實(shí)驗(yàn)條件下的風(fēng)壓，從風(fēng)機(jī)樣本的特性曲線或性能參數(shù)表中選擇合適的風(fēng)機(jī)型號(hào)；d. ，則重新計(jì)算軸功率，并作為選擇電機(jī)的依據(jù)。3. 離心式通風(fēng)機(jī)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(shí)間內(nèi)通過通風(fēng)機(jī)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(diǎn)是，操作簡(jiǎn)便、靈活。工作點(diǎn)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(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(shí)，更要注意。離心泵銘牌上標(biāo)出的性能參數(shù)就是指該泵在最高效率點(diǎn)下運(yùn)行時(shí)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(guān)系。① HQ曲線：即離心泵的揚(yáng)程曲線，反映了離心泵所提供的揚(yáng)程與流量之間的關(guān)系。③ 效率η：離心泵運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)機(jī)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(jié)構(gòu)、尺寸和轉(zhuǎn)速?？梢?，只要葉輪不斷地轉(zhuǎn)動(dòng)，液體便會(huì)不斷地被吸入和排出。②工作原理：在泵啟動(dòng)前，泵殼內(nèi)灌滿被輸送的液體；啟動(dòng)后，啟動(dòng)后，葉輪由軸帶動(dòng)高速轉(zhuǎn)動(dòng)，葉片間的液體也必須隨著轉(zhuǎn)動(dòng)。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(jī)直接帶動(dòng)。（4）轉(zhuǎn)子流量計(jì)：主要由一根上粗下細(xì)的錐形玻璃管和一個(gè)浮子組成。測(cè)量時(shí)上游測(cè)壓口距截面開始收縮處的長(zhǎng)度應(yīng)不小于管道內(nèi)徑1/2倍，而下游測(cè)壓口應(yīng)設(shè)在文氏喉處?？装辶髁坑?jì)的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造、安裝和使用較方便。測(cè)得的流速實(shí)際上是流體在管截面上某點(diǎn)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(dāng)管內(nèi)流體是湍流時(shí)，管壁處速度也為零，靠近管壁處的流體仍為層流流動(dòng)，將這一作層流流動(dòng)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(dāng)Re≤2000時(shí)，流動(dòng)為層流，此區(qū)稱為層流區(qū)。b. 湍流：流體的質(zhì)點(diǎn)除了沿管軸線方向向前流動(dòng)外，還有徑向運(yùn)動(dòng)，各質(zhì)點(diǎn)的速度在大小和方向上隨時(shí)都有變化，即質(zhì)點(diǎn)作不規(guī)則的雜亂運(yùn)動(dòng)，質(zhì)點(diǎn)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(guān)系:1cP==?s。 流體在流動(dòng)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(dòng)方向上流體速度的變化率，即速度梯度1/s。兩者關(guān)系為 G= Ws/A =ρVs/A =ρμ（3）穩(wěn)態(tài)流動(dòng)：在流體流動(dòng)系統(tǒng)中，若任一點(diǎn)的溫度、壓力、流速等與流動(dòng)有關(guān)的參數(shù)僅隨位置而變，而不隨時(shí)間而變，這種流動(dòng)即為穩(wěn)態(tài)流動(dòng)。② 質(zhì)量流量Ws：?jiǎn)挝粫r(shí)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(zhǔn)水平面，液柱的上、下端面與基準(zhǔn)水平面的垂直距離分別Z1為和Z2。（2）流體的壓強(qiáng)：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(qiáng)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 =105Pa1Mpa =103kPa =106Pa =109mPa②壓強(qiáng)大小常以絕對(duì)真空或外界大氣壓為基準(zhǔn)來計(jì)量。晉升工程師 第三部分 醫(yī)藥工程專業(yè)知識(shí)—— 三、制藥工程原理與設(shè)備一．流體流動(dòng)1. 流體的密度、壓強(qiáng)、流體靜力學(xué)基本方程式及應(yīng)用 ★（1）流體的密度：?jiǎn)挝惑w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(guān)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(dāng)壓力不太高（臨界壓力以下）、溫度不太低（臨界溫度以上）時(shí)，氣體可視為理想氣體，則 則 式中，p—?dú)怏w的壓力，kPa；V—?dú)怏w的體積，；T—?dú)怏w的溫度，K；n—?dú)怏w物質(zhì)的量，kmol；M—?dú)怏w的摩爾質(zhì)量，kg/kmol；R—摩爾氣體常數(shù)，()標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)（T=，p0=）下，理想氣體的密度ρ0為 或 式中，ρm—?dú)怏w混合物的密度，kg/m3；ρi—同溫同壓下組分i單獨(dú)存在時(shí)的密度，kg/m3；yi—?dú)怏w混合物中組分i的體積分?jǐn)?shù)；Mm—?dú)怏w混合物的平均摩爾質(zhì)量， 式中，Mi—?dú)怏w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(rèn)為是不可壓縮流體，其密度不隨壓力變化。液柱處于靜止時(shí)，上述三項(xiàng)力的合力應(yīng)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(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)基本方程式的應(yīng)用① 壓強(qiáng)與壓強(qiáng)差的測(cè)量：U形管壓差計(jì)、斜管壓差計(jì)、微差壓差計(jì)② 液位測(cè)量a. 近距離液位測(cè)量： 式中，h1— 平衡小室內(nèi)的液位，即容器內(nèi)頁(yè)面允許到達(dá)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(cè)量： 式中，ρA— U形管壓差計(jì)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(jì)算式中，h— 液封管插入頁(yè)面下的深度；p1—設(shè)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(dòng)與非穩(wěn)態(tài)流動(dòng) ★（1）流量① 體積流量Vs：?jiǎn)挝粫r(shí)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：?jiǎn)挝粫r(shí)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(dòng)時(shí)，實(shí)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(yùn)動(dòng)，這種運(yùn)動(dòng)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(dòng)力粘度（粘度）的物理意義：促使流體流動(dòng)產(chǎn)生單位速度梯度的剪應(yīng)力。① a. 層流：流體的質(zhì)點(diǎn)僅沿著與管軸線平行的方向作直線運(yùn)動(dòng)，質(zhì)點(diǎn)無徑向運(yùn)動(dòng)，質(zhì)點(diǎn)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(xì)直線。根據(jù)Re準(zhǔn)數(shù)的大小可將其分為三個(gè)區(qū)域：層流區(qū)、過渡區(qū)、湍流區(qū)，但是流體的流動(dòng)類型只有兩種：層流和湍流，過渡區(qū)不是流動(dòng)類型。c. 當(dāng)2000＜Re＞4000時(shí)，可能是層流，也可能湍流，究竟出現(xiàn)哪種流動(dòng)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)。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(diǎn)的劇烈分離與混合使截面上各點(diǎn)的速度彼此扯平所致。4. 測(cè)速管、流量計(jì)的類型和原理 ■（1）測(cè)速管：又稱皮托管，測(cè)量時(shí)其前端管口正對(duì)流體流動(dòng)方向，而U形管壓差計(jì)兩端分別與測(cè)速管的內(nèi)管和套管環(huán)隙相連。（2）孔板流量計(jì)：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(jì)。（3）文丘里流量計(jì)：用一段漸縮、漸擴(kuò)管代替孔板，即成為文丘里流量計(jì)，其最小流通截面稱為文氏喉。缺點(diǎn)是各部分尺寸要求嚴(yán)格，需要精細(xì)加工，因而造價(jià)較高。缺點(diǎn)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(shí)，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(shí)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(jìn)口處真空表的讀數(shù)(負(fù)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(guān)系曲線，稱為特性曲線。功率隨流量的增加而平緩上升，且當(dāng)流量為零時(shí)，功率最小。選用離心泵時(shí)，應(yīng)使泵盡量在設(shè)計(jì)點(diǎn)附近的流量和壓頭下工作，這樣最為經(jīng)濟(jì)。2. 離心泵的氣蝕現(xiàn)象和安裝高度、工作點(diǎn)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(shí)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(dòng)，嚴(yán)重時(shí)，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(diǎn)：離心泵的特性曲線HQ與其所在管路的特性曲線HeQe的交點(diǎn)M，稱為泵在該管路系統(tǒng)中的工作點(diǎn)。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(diǎn)遠(yuǎn)離縱軸；閥門關(guān)小，工作點(diǎn)靠近縱軸。② 改變泵的轉(zhuǎn)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(xué)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(wù)確定）和揚(yáng)程（根據(jù)管路的布置情況，由伯努利方程計(jì)算）；c. 根據(jù)流量及計(jì)算管路中所需壓頭，確定泵的型號(hào)；d. 若被輸送液體的粘度和密度與水相差較大時(shí)， 應(yīng)核算泵的特性參數(shù)：流量、壓頭和軸功率。靜風(fēng)壓與動(dòng)風(fēng)壓之和稱為全風(fēng)壓。② 羅茨鼓風(fēng)機(jī)：屬于正位移