【文章內(nèi)容簡介】 況分為層流、過渡流和湍流。① 在層流區(qū)(Re10)：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影響。② 在完全湍流區(qū)(Re104 )，同一種槳葉，有擋板時(shí)比無擋板時(shí)提供的功率要大。（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。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(shí)，可近似看成均一的懸浮狀態(tài)。此時(shí)可先計(jì)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(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。四．沉降與過濾1. 重力沉降概念及相關(guān)公式，影響沉降速度的因素，沉降槽類型及要求 ★（1）重力沉降速度當(dāng)單個(gè)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(shí)，則顆粒將在重力作用下作沉降運(yùn)動(dòng)。此時(shí)，顆粒受到重力Fg、浮力Fb和阻力Fd三個(gè)力的作用，當(dāng)顆粒直徑為d時(shí)，F(xiàn)g －Fb－Fd =ma式中，ut一顆粒與流體間的相對運(yùn)動(dòng)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)；① 104Re2（層流區(qū)，或Stocks定律區(qū)）ξ=24/Ret ② 2Re103（過渡區(qū)，或Allen定律區(qū)）ξ=10/ ③ 103Re2105（湍流區(qū)，或牛頓定律區(qū)）ξ= （2）影響沉降速度的因素對于特定沉降物系，當(dāng)阻力系數(shù)和密度已知時(shí)，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(shí)，顆粒間會(huì)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并非很大時(shí)，容器的壁面也會(huì)對顆粒的沉降產(chǎn)生一定影響，使得后者的沉降流動(dòng)阻力有所增大。當(dāng)dp/D，壁效應(yīng)顯著。③ 流體分子yu能動(dòng)的影響：當(dāng)顆粒直徑異常細(xì)小時(shí)，顆粒有可能直接穿過流體分子間的空隙，使得實(shí)際沉降運(yùn)動(dòng)速度相應(yīng)大于Stocks公式計(jì)算值。，布朗運(yùn)動(dòng)影響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(shí)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。為順利獲取清液，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動(dòng)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(shí)間大于轉(zhuǎn)耙壓緊沉渣所需的時(shí)間。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。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(shí)，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(yùn)動(dòng)而飛離中心，實(shí)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(gè)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(yùn)動(dòng)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(shí)，若顆粒與流體間的相對運(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。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(jī)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(jìn)行，液固懸浮物系的離心沉降是在旋液分離器或離心機(jī)中進(jìn)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(diǎn)。① 原理：工作時(shí)，含塵氣體由圓筒上部的長方形切線進(jìn)口處進(jìn)人，然后沿圓筒內(nèi)壁旋轉(zhuǎn)向下作螺旋形運(yùn)動(dòng)。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(yùn)動(dòng)至圓錐底部附近時(shí)，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)主要集中于外旋流區(qū)的上部。旋風(fēng)分離器內(nèi)壓強(qiáng)的大小是不同的，器壁附近壓強(qiáng)最大，愈靠近中心軸，壓強(qiáng)愈低，中心軸處為負(fù)壓氣芯。② 主要性能指標(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(jìn)口氣速(切向速度)，m/s；B—旋風(fēng)分離器的進(jìn)氣口寬度，m；μ—?dú)怏w的粘度，ρs一固體顆粒的密度，rn3/s Ne —?dú)饬髟谛L(fēng)分離器內(nèi)向下運(yùn)行的圈數(shù)，對于標(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(jìn)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(qiáng)降：氣流通過旋風(fēng)分離器的壓強(qiáng)降可表示成進(jìn)口氣體動(dòng)能的函數(shù)，即式中，ξ—阻力系數(shù)。對于標(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(qiáng)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(shí)，懸浮液由圓筒上部的進(jìn)料口進(jìn)入器內(nèi)，然后自上而下作旋流運(yùn)動(dòng)。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(diǎn)是圓筒段的直徑較小及圓錐段的距離較長。采用較小的圓筒直徑可增大旋轉(zhuǎn)時(shí)的慣性離心力，提高離心沉降速度；采用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(shí)間，進(jìn)而有利于液固分離。（3）離心分離機(jī)：簡稱離心機(jī)，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(jī)和碟式離心機(jī)。① 管式離心機(jī)：分離因數(shù)大，但生產(chǎn)能力較?。ā?m3/h），常用于小批量的乳濁液及含小顆粒的稀懸浮液的分離。② 碟式離心機(jī)：可用于乳濁液和含少量細(xì)粒的混懸液的分離，分離時(shí)間較短，整個(gè)生產(chǎn)過程可在密閉的管道和容器內(nèi)進(jìn)行，可避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. 過濾基本概念和基本方程式，恒壓過濾，典型過濾設(shè)備的類型和特點(diǎn) ★A. 過濾原理（1）基本概念：過濾操作所處理的懸浮液1稱為料漿或?yàn)V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?yàn)V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(shí)，隨著過濾的繼續(xù)進(jìn)行細(xì)小顆粒會(huì)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(shí)，顆粒隨液體進(jìn)入床層內(nèi)細(xì)長而彎曲的孔道時(shí)，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)，適用于顆粒很小、含量很低（%）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）過濾基本方程式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(qiáng)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(dòng)力即過濾壓強(qiáng)差保持恒定。濾液體積和過濾時(shí)間的關(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(qiáng)差壓濾板框壓濾機(jī)、葉濾機(jī)吸濾離心三足式離心機(jī)操作方式間歇式板框壓濾機(jī)、葉濾機(jī)、三足式連續(xù)式轉(zhuǎn)筒真空過濾機(jī)（2）典型設(shè)備特點(diǎn)① 板框壓濾機(jī)：優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單，價(jià)格低廉，占地面積小而過濾而積大，并可根據(jù)需要調(diào)節(jié)板與框的數(shù)量，因而具有很強(qiáng)的適應(yīng)能力。缺點(diǎn)是間歇操作，勞動(dòng)強(qiáng)度大，生產(chǎn)能力低。② 加壓葉濾機(jī)：優(yōu)點(diǎn)是密閉操作，勞動(dòng)條件較好，過濾速度快，洗滌效果好。缺點(diǎn)是造價(jià)較高，更換濾布比較麻煩。③ 轉(zhuǎn)筒真空過濾機(jī)：可連續(xù)自動(dòng)操作，因而勞動(dòng)強(qiáng)度較小，生產(chǎn)能力較強(qiáng)，特別適用于處理量較大且容易過濾的料漿。缺點(diǎn)是附屬設(shè)備較多，投資費(fèi)用較高，過濾面積較小，且由于是真空操作，因而過濾推動(dòng)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(jī)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(jī)：分離因數(shù)一般為500～1000，～5mm的懸浮液。缺點(diǎn)是間歇操作，勞動(dòng)強(qiáng)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）基本原理：膜可以看作是一個(gè)具有選擇透過性的屏障，它允許一些物質(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，其基本要素包括膜、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：～。② 超濾：推動(dòng)力是膜兩側(cè)的壓力差，屬于壓力驅(qū)動(dòng)型。可有效去除水中的微粒、膠體、細(xì)菌、熱原質(zhì)和各種有機(jī)物，但幾乎不能截留無機(jī)離子。由于超濾過程無相變、不需加熱、不會(huì)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(jī)物，并同時(shí)透析出無機(jī)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別置于半透膜的兩側(cè)，并在高濃度側(cè)的液面上方施加一個(gè)大于滲透壓的壓力，則水將由高濃度側(cè)向低濃度側(cè)流動(dòng)，從而使?jié)舛容^高的鹽溶液被進(jìn)一步濃縮。主要用于制備注射用水。⑤ 電滲析：在外加直流電場的作用下，以電位差為推動(dòng)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，其中陽膜只允許水中的陽離子通過而阻擋陰離子，陰膜只允許水中的陰離子通過而阻檔陽離子。主要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(jī)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、易于制造、阻力小、運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用低；，可采用多級串聯(lián)形式以提高分離效率。洗滌除塵水洗滌，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；，需凈化處理；除塵器氣流阻力大，運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用高。過濾除塵多孔材料截留、使用靈活方便，可以處理不同類型顆粒污染物，～20um細(xì)粉捕集效果好；，不適于高溫、濕、強(qiáng)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(diǎn)、適用初效過濾器、容塵量大、壓強(qiáng)降小、滌綸無紡布、金屬絲網(wǎng)；用于凈化系統(tǒng)的一級過濾器，以濾除粒徑10um塵粒，并保護(hù)中、高效過濾器中效過濾器；b. 中細(xì)孔泡沫塑料、玻璃纖維、滌綸無紡布；用作二級過濾器及新風(fēng)和回風(fēng)過濾，以濾除粒徑110um塵粒亞高效效過濾器；、過氯乙烯纖維濾布、聚丙烯纖維濾布；運(yùn)行壓降低、噪聲小、能耗低，常用于10萬級潔凈室終端過濾器，高效過濾器；、超細(xì)過氯乙烯纖維濾布；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(gè)相平衡參數(shù)。當(dāng)溶質(zhì)的溶解與析出速率相等時(shí)，固液相溶體系才會(huì)達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡，此時(shí)溶液的濃度將達(dá)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(gè)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=CC*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。也可采用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*=（CC*）/ C*若過飽和度不是很大，晶體一般不會(huì)自動(dòng)析出，只有當(dāng)溶液的濃度超過一定限度后，溶質(zhì)才會(huì)結(jié)晶析出，該濃度界限所連成的