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1、第五章固液分離設(shè)備概述混合物分為均相混合物和非均相混合物。非均相混合物的內(nèi)部存在兩種以上的相態(tài)。其中固體顆粒、微滴稱為分散相或分散物質(zhì)；而氣體、液體稱為連續(xù)相或分散介質(zhì)。非均相物系分離的依據(jù)是連續(xù)相與分散相具有不同的物理性質(zhì)，因此可以用機械的方法將兩相分離。兩種操作方式：沉降和過濾（1）沉降分離顆粒相對于流體（靜止或運動）運動的過程稱沉降分離。分為重力沉降、離心沉降。（2）過濾流體相對于固體顆粒床層運動而實現(xiàn)固液分離的過程稱過濾。分為重力過濾、離心過濾、加壓過濾和真空過濾，也可分為恒壓過濾、先恒速后恒壓過濾。第一節(jié)沉降分離前言固體顆粒在重力場離心力場中因場效應(yīng)而沉降。在制藥
2、生產(chǎn)中，兩種形式都存在，如中藥提取液的離心分離和靜置沉淀。沉降分離是不徹底的分離。互不相溶重液與輕液適用沉降分離法。一、顆粒沉降過程<一>受力分析顆粒與流體在力場中作相對運動時，受到三個力的作用：質(zhì)量力F、浮力Fb、、曳力Fd。對于一定的顆粒和流體，重力F、浮力Fb一定，但曳力Fd卻隨著顆粒運動速度而變化。當(dāng)顆粒運動速度u等于某一數(shù)值后達(dá)到勻速運動，這時顆粒所受的諸力之和為零。<二>球形顆粒的自由沉降速度自由沉降：顆粒在重力沉降過程中不受周圍顆粒和器壁影響的沉降。干擾沉降：固體顆粒在沉降過程中，因顆粒之間的相互影響而使顆粒不能正常沉降的過程。續(xù)上球形顆粒在靜止流體中沉降時，
3、顆粒受到的作用力有重力、浮力和阻力當(dāng)合力為零時，顆粒相對于流體的運動速度稱為沉降速度，又稱為“終端速度。終端速度計算式：其中是顆粒沉降時的阻力系數(shù)。并且是顆粒對流體作相對運動時的雷諾數(shù)Re的函數(shù)。與Re的關(guān)系可由實驗測定，球形顆粒（φs=1）的沉降速度曲線分為三個區(qū)域，即：（續(xù)上）（1）（10-4影響重力沉降的因素1.顆粒形狀同一性質(zhì)的固體顆粒，非球形顆粒的沉降阻力比球形顆粒的大的多，因此其沉降速
4、度較球形顆粒的要小一些。2.干擾沉降當(dāng)顆粒的體積濃度>0.2%時，干擾沉降不容忽視。3.器壁效應(yīng)當(dāng)容器較小時，容器的壁面和底面均能增加顆粒沉降時的曳力，使顆粒的實際沉降速度較自由沉降速度低。二、重力沉降設(shè)備<一>沉降室籍重力沉降從氣流中除去塵粒的設(shè)備稱為降塵室。1.2.3.沉降分離滿足的基本條件為4.降塵室的生產(chǎn)能力為5.多層降塵室的生產(chǎn)能力為<二>沉降槽籍重力沉降從懸浮液中分離出固體顆粒的設(shè)備稱為沉降槽。如用于低濃度懸浮液分離時亦稱為澄清器；用于中等濃度懸浮液的濃縮時，常稱為濃縮器或增稠器。沉降槽適于處理顆粒不太小、濃度不太高，但處理量較大的懸浮液的分離。這種設(shè)備具有結(jié)構(gòu)
5、簡單，可連續(xù)操作且增稠物濃度較均勻的優(yōu)點，缺點是設(shè)備龐大，占地面積大、分離效率較低。三、離心沉降設(shè)備<一>原理1.離心沉降速度顆粒在離心場中受到離心力、向心力、阻力，重力可忽略不計。其切向速度ut，離心沉降速度計算式可推導(dǎo)為：在層流區(qū)符合斯托克斯定律，即：R——顆粒的旋轉(zhuǎn)半徑,單位是m。2.離心分離因數(shù)離心加速度與重力加速度之比稱為離心分離因數(shù)，用Kc表示。二、制藥企業(yè)常用的離心分離設(shè)備<一>旋風(fēng)分離器1.旋風(fēng)分離器的結(jié)構(gòu)和原理標(biāo)準(zhǔn)旋風(fēng)分離器的主體上部為圓筒形，下部為圓錐形，各部件的尺寸均與圓筒直徑成比例。含塵氣體沿切向進(jìn)入圓筒，沿壁高速旋轉(zhuǎn)向下流動產(chǎn)生強大離心力，將顆粒甩
6、向器壁，脫塵后的氣體由底部在圓筒中心區(qū)向上流出。2.性能指標(biāo)①臨界粒徑dc旋風(fēng)分離器能夠分離出的最小顆粒直徑稱為臨界粒徑。②分離效率η分離效率有總效率和粒級效率。③壓降Δpf氣體流經(jīng)旋風(fēng)分離器的壓降是由氣體流經(jīng)器內(nèi)時的膨脹、壓縮、旋轉(zhuǎn)、轉(zhuǎn)向及對器壁的摩擦而消耗的能量。<二>沉降離心機1.碟片式離心機①結(jié)構(gòu)：轉(zhuǎn)軸、轉(zhuǎn)鼓、倒錐形碟片②工作原理：密度大的重液沿碟片向下流動，密度小的輕液向上流動，重液、輕液分離后沿各自的流道排出。③分離因數(shù)為4000——10000，轉(zhuǎn)速4000——7000r/min，適合于液—液兩相高度分散的乳濁液的分離。２.高速管式離心機①結(jié)構(gòu)：管狀轉(zhuǎn)鼓外殼②工
7、作原理：高速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生強大的離心力是顆粒沉積到管壁，輕相沿管中心向上排出，重相沿管壁向上排出。③特點：轉(zhuǎn)速高，分離因數(shù)高達(dá)15000——65000。適用于固含量低于1%，顆粒度小于5微米，黏度大的懸浮液澄清或固液兩相密度差較小的分離。第二節(jié)過濾分離前言：制藥生產(chǎn)中有多種過濾過程，如中藥提取液中有效成分與多糖及其他無效成分的分離，發(fā)酵液的預(yù)處理，液體制劑去除熱源等單元操作都是過濾過程。按照過濾的原理不同可以分為濾餅過濾和深層過濾兩種方。濾餅過濾：固體堆積在濾材上并架橋形成濾餅層的過濾方式。、深層過濾：指顆粒沉積在床層內(nèi)
