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'《生物制药工程原理与设备》第三章沉降与过滤复习题答案一、填空题1.沉降物系置于力场、过滤、静电除尘2.粉散物质、分散介质、劳动、环境3.简单、不理想、预除尘、多板4.惯性离心力的作用5.8.外力悬浮液中的液体孔道固体颗粒10．滤渣多孔小机械强度织物、堆积、多孔固体11.指单位时间内通过的滤液体积单位时间、单位面积上通过的滤液体积。13.颗粒本身的物理性质形状、滤饼的空隙及单位床层的阻力压缩性14.板框过滤机、转鼓真空过滤机15.斯托克斯公式、牛顿公式、艾伦公二、名词解释1.相与相之间存在相界面，界面两测性质截然不同。其组成有分散物质（分散相）和分散介质（连续相）。2.依靠重力的作用而实现的沉降过程叫做离心沉降。3.依靠惯性离心力的作用而实现的沉降过程叫做离心沉降。4.固体堆积在滤材上并架桥形成滤饼层的过滤方式5.颗粒沉积在床层内部的孔道壁上但并不形成滤饼，这种过滤方式称为深层过滤。6.在外力的作用下，悬浮液中的液体通过介质的孔道，而固体颗粒被截留下来，从而实现固—液分离，即过滤。7.过滤介质：是滤渣的支承物，它具有多孔性，阻力小，耐热耐腐蚀，足够机械强度。常用介质有织物介质，堆积介质，多固体介质等。8.不可压缩滤饼：在外力作用下颗粒的形状、滤饼的空隙及单位床层的阻力均不改变，此种滤饼为不可压缩滤饼。三、简答题1.重力沉降过程（自由沉降）：球形颗粒在自由沉降中所受三力，如图2-2所示：图2-2颗粒在流体中的受力情况重力：，N；7-7 《生物制药工程原理与设备》第三章沉降与过滤复习题答案浮力：,N；阻力：颗粒阻力可仿照管内流动阻力的计算式，即参考局部阻力计算式，得：由于是匀速运动，合力为零：…………（Ⅰ）式中，d——球形颗粒直径，m；——阻力系数；，——颗粒与流体密度，；A——颗粒在沉降方向上投影面积，；阻力系数ζ与Ret的关系由实验测定，结果如图3-2所示。图中曲线按Ret值可分成四个区，即(1)层流区，Ret≤2(又称斯托克斯区)(2)过渡区，2＜Ret＜103(3)湍流区，103＜Ret＜2×105ζ=0.44对应各区沉降速度ui的计算公式如下：(1)层流区(2)过渡区(3)湍流区7-7 《生物制药工程原理与设备》第三章沉降与过滤复习题答案图2-4降尘室示意图2.（1）结构：主要用于分离气固悬浮物系，如图2-4所示：（2）原理：气体通过降尘室的停留时间，，（s）；颗粒在降尘室的沉降时间，，（s）；式中，，——气体通过降尘室速度，及颗粒沉降速度，l，H，b——分别是降尘室的长、高、宽，m当气流通过降尘室的时间，大于颗粒的沉降时间时，颗粒被沉降下来。即时，才可沉降。或，3.含尘气体以一定的速度切向进入器内，由于器壁的形状及前面的条件，气体将向下作螺旋运动；在运动过程中由于颗粒的密度大于气体的密度，则颗粒被甩向器壁滑落至出料口；除尘后的气体密度变小，将向上作反螺旋运动，从上方出气口出去。4.过滤推动力：1）重力过滤设备简单，过滤速度慢，生产能力低。2）加压力过滤过滤速度快，对设备强度，紧密（密闭）性要求大。3）抽真空推动力与真空度成正比，速率高，受大气压、过滤温度限制。4）离心力过滤离心力大，过滤速率高。滤饼中含液量低。5.常用的有：常压过滤、加压过滤、减压过滤、离心过滤6.7-7 《生物制药工程原理与设备》第三章沉降与过滤复习题答案助滤剂：质地坚硬且能形成疏松床层的固体颗粒，要求不能与悬浮液反应即具有化学稳定性，能悬浮于料液中。不易燃，不易爆，价廉、易得。可将助滤剂混入悬浮液中或予涂。常用的有：硅藻土、纤维粉末、活性炭或石棉等。7.板框过滤机：（间歇操作）（1）结构：由交替排列的滤板、滤框与夹于板框之间的滤布叠合组装压紧而成。板框数视工艺要求在机座长度范围内可灵活调节。组装后，在板框的四角位置形成连通的流道，由机头上的阀门控制悬浮液、滤液及洗液的进出。滤框：承挂滤布，积聚滤渣；滤板：压紧滤布，滤液的通道。（2）安装：板框一般为正方形，板框角端开又圆孔，装合、压紧后即构成供滤浆、滤液、洗液的通道。框的两侧复以四角开孔的滤布，框与滤布围城了个容纳滤饼和滤浆的空间。洗涤板左上角的圆孔内还开有与板面两侧相通的侧孔道，洗水可由此进入框内。滤板两侧表面做成纵横交错的沟槽，而形成高低不平的表面，凸部用来支撑滤布，凹槽是滤液的流道。（3）操作过程：过滤→洗涤→去湿→卸料整理，四个操作步骤组成一过滤的周期。（4）过滤：过滤操作：过滤阶段悬浮液从通道进入滤框，滤液在压力下穿过滤框两边的滤布、沿滤布与滤板凹凸表面之间形成的沟道流下，固体被截留在框内。既可单独由每块滤板上设置的出液旋塞排出，称为明流式；也可汇总后排出，称为暗流式。（5）洗涤：采用横穿洗涤法洗涤操作：（横穿洗涤法）需先将悬浮液进口阀和洗涤板下方的滤液出口关闭，然后打开洗涤水进口阀门。洗涤水压入洗涤水通道。经洗涤板角上的暗孔进入板面与滤布之间，洗涤液由洗涤板上的通道进入其两侧与滤布形成的凹凸空间，穿过滤布、滤饼和滤框另一侧的滤布后排出。洗涤液的行程（包括滤饼和滤布）约为过滤终了时滤液行程的2倍，而流通面积却为其1/2，故洗涤速率约为过滤终了速率的1/4。洗涤终了，若有必要可引入压缩空气使滤饼脱湿后再拆开过滤机卸出滤饼，结束一次过滤操作。然后清洗、整理、重新组装、准备下一次操作。常用规格的板框其厚度为25～60mm,边框长为0.2～2.0m，框数由生产所需定，由数个至上百个不等。7-7 《生物制药工程原理与设备》第三章沉降与过滤复习题答案（6）特点：适用范围广，常用于固体含量高的悬浮液，也可用于过滤颗粒较细或黏度较大的物料，设备结构紧凑，过滤面积大。但劳动强度大，滤布损耗严重，生产效率低。8.转筒真空过滤机：（连续操作）（1）结构与原理：转筒的多孔表面上覆盖滤布，筒下部浸入滤浆中。内部分隔成互不相通的若干扇形过滤室。转动盘与机架上的固定盘紧密贴合构成分配头。转筒回转时各过滤室通过分配头依次与真空抽滤系统、洗水抽吸回收系统和压缩空气反吹系统相通。所以回转一周过程中每个扇格表面即可顺序进行过滤、吸干、洗涤、吹送、卸饼。为了不使这些系统彼此串通，在固定盘上设有不与任何通道相通的非开孔区（不工作区）。（2）过滤操作：①分配头由紧密贴合着转动盘和固定盘构成，转动盘随筒体一起旋转，固定盘内侧面个凹槽分别于各种不同作用的管道相连。②1格开始进入滤浆时，转盘上小孔便于凹槽f相对，从而与吸走滤液的真空凹槽相对，吸走滤液。7所处的位置称为过滤区。③扇形格转出滤浆槽，仍与凹槽f相对，继续吸干滤饼中残余的滤液。8——10称为吸干区。④格11处对应于凹槽f、g之间，所以不与任何管道相连通。11称为不工作区。⑤扇形格转至12位知识，洗涤水喷洒于滤饼上，此时扇形格与固定盘上的凹槽g相通，所以经另一真空管道吸走洗水。7-7 《生物制药工程原理与设备》第三章沉降与过滤复习题答案12、13个称为洗涤区。⑥14称为吸干区。⑦15称为不工作区。⑧16、17与凹槽（通入压缩空气的凹槽）相通，称为速吹送去与卸料区。⑨18位置为不工作区。（3）工作参数多在0.1～3r/min，浸入悬浮液中的吸滤面积约占总表面的30～40%。滤饼厚度范围大约3～40mm。（4）特点：优点：连续进料，操作自动化，节省人力，便于在转鼓表面预涂助滤剂后用于黏、稀物料的过滤。缺点：过滤推动力有限，滤饼含液量较大，常达30%。附属设备多，投资费用高，过滤的面积不大。滤饼洗涤不充分。9.首先它们的推动力不同，一个是重力另一个是离心力；其次，它们的计算公式不同，重力沉降为，离心沉降为；最后分离因数是，含义为值愈高，离心沉降效果愈好。常用离心机的值在几十至几千之间，高速管式离心机的可达到数万至数十万，分离能力强。值的大小说明了离心机的分离能力要比重力沉降设备的分离能力强。1011.7-7 《生物制药工程原理与设备》第三章沉降与过滤复习题答案四、判断题1╳2╳3╳4P5P6P7╳8╳9P10P11P12P7-7'