第5章 离心分离技术及设备
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离心技术离心技术离心是利用旋转运动的离心力以z离心是利用旋转运动的离心力,以及物质的沉降系数或浮力密度的差别进行分离、浓缩和提纯的项操作技进行分离、浓缩和提纯的一项操作技术。
主要内容z离心的基本原理z离心设备的分类z离心机的选择z 离心技术应用实例一、离心的基本原理z 利用转子高速旋转时所产生的强大离心力,加快颗粒的沉降速度,把样品中不同沉降系数的或浮力密度差的物质分离开。
离心力)当离心机转子以一定的角速度z 离心力(F ):当离心机转子以一定的角速度ω(弧度/秒)旋转,颗粒的旋转半径为r (厘米)时,颗粒所受的向外的力即离心力力即离心力。
2==F ma m rωω:旋转角速度ω: 旋转角速度r:旋转体离旋转轴的距离()2/sec n rad πω=60相对离心力(RCF):又称分离因数,是衡量离心程度的相对离心力参数,是指在离心力场中,作用于颗粒的离心力相当于地球引力的倍数,单位是重力加速度g (980cm/秒2)。
RCF=ω2r/980=4π2n 2r/3600*980= 1.119*10-5n 2r222524 1.11910980r n r RCF n r ωπ−===×3600980×低速离心时常以每分钟的转数rpm (即n )来作为离心力单n:转子每分钟的转数(rpm)位;而高速离心则以g 表示。
Dole&Cotzias制作了转子速度和半径相对应的离心力列线图半径相对离心力转数Sedimentation coefficient (S)沉降系数Sedimentation coefficient (S)z 离心沉降和重力沉降只是对沉降的作用力不同,离心沉降的速度v 2v S r ω=z其中S 即为沉降系数。
z S 表示单位离心场中粒子的移动速度。
2303S −沉降速度212221log log 2.303()r r v r t t ωω===−单位离心力zr 1:离心前粒子距离转轴的距离z r :离心后粒子距离转轴的距离2在实际应用时常在1010-13秒左右,故把S在实际应用时常在Svedberg单位,单位,秒称为一个Svedberg沉降系数10沉降系数-1310秒称为一个。
制药分离工程习题册第1章绪论1-1 分离技术在制药过程中的任务和作用是什么?1-2 与化工分离过程相比,制药分离过程有哪些特点? 1-3 试说明化学合成制药、生物制药和中药制药三种制药过程各自常用的分离技术以及各有什么特点。
1-4 根据过程的原理,分离过程共分为几大类?1-5 分离过程所基于的被分离物质的分子特性差异、以及热力学和传递特性包括哪些? 1-6 针对分离任务,决定选用哪一种分离技术时需考虑的主要因素有哪些? 1-7 试按照过程放大从易到难的顺序,列出常用的8种分离技术。
1-8 结晶、膜分离和吸附三种分离技术中,最容易放大的是哪一种?最不容易放大的又是哪一种?1-9 吸附、膜分离和离子交换三种分离技术中,技术成熟度最高的是哪一种?最低的又是哪一种?1-10 试说明选择分离方法的步骤。
第2章精馏技术 2-1 精馏技术在制药过程中主要应用于哪些方面?2-2 为什么制药过程中主要采用间歇精馏方式? 2-3 与连续精馏相比,间歇精馏有哪些优点?2-4 试分析简单蒸馏和精馏的相同点和不同点,并说明各自的适用场合。
2-5 什么是间歇精馏的一次收率和总收率?这两个值在什么情况下相等? 2-6 试比较间歇共沸精馏和间歇萃取精馏的优缺点。
2-7 试比较萃取精馏和加盐精馏的优缺点。
2-8 试说明间歇变压精馏的操作方法。
2-9 为什么塔顶存液量的增大会使间歇精馏的操作时间变长?2-10 试说明间歇精馏操作过程中塔顶温度和塔釜温度的变化规律。
2-11 水蒸汽蒸馏的应用条件是什么? 2-12 已知某理想气体的分子直径为9×10-9米,试求操作压力为1帕,操作温度为100℃时,该物质在平衡条件下的分子平均自程? 2-13 求水在100℃进行分子蒸馏时,理想情况下的蒸发速率。
2-14 理论塔板数为20的间歇精馏塔分离二组元混合物,轻组分A含量%,重组分B含量%。
采用恒回流比操作,回流比为。
组分A和组分 B的相对挥发度为。
第一篇生物化学与分子生物学常用实验原理与技术第一章离心分离技术离心分离技术是利用离心机旋转所产生的离心力,根据待分离物质的大小、形状、密度等的不同而使物质分离的技术。
离心分离技术在生物大分子的分离、纯化、鉴定,细胞和细胞器的收集等方面已得到广泛应用,成为生物化学与分子生物学实验室中常用的技术方法。
第一节离心分离技术的基本原理一、离心力和相对离心力当离心机的转子以一定的速度旋转时,离心场中的颗粒受到一定的离心力。
离心力(Fc )的大小取决于颗粒的质量(m ),颗粒旋转的角速度(ω)和颗粒的旋转半径(r ):r m ωFc 2=由于在转速相同的条件下,各种离心机转子的半径不同,离心管至旋转轴中心的距离不同,所受离心力也不同,因此文献中常用“相对离心力”表示离心力。
相对离心力(RCF 或g 值)是指在离心力场的作用下,颗粒所受离心力相当于地球重力的倍数,单位是重力加速度g (9.8m/s 2)。
相对离心力取决于旋转半径r (单位为cm)和转速n(单位为r/min),其计算公式为: r n 101.12RCF 25-⨯=二、沉降速度与沉降系数沉降速度是指在离心场的强大离心力作用下,单位时间内物质颗粒运动的距离。
沉降速度与颗粒本身的性质、介质的性质和离心条件有关。
x )ωρ(ρ)[d 18η1(v 2m p 2-= 上式中v 为粒子移动的速度,d 为球形粒子直径,η为液体介质的粘度,ρp 为沉降颗粒的密度,ρm 为液体介质的密度。
从上式可知,粒子的沉降速度与粒子直径的平方成正比,与粒子的密度和介质密度之差成正比;离心力场增大,粒子的沉降速度也增加。
1924年Svedberg 对沉降系数下的定义为颗粒在单位离心力场中粒子移动的速度,用“S ”表示,S=v/ω2r 。
S 是沉降系数,ω是离心转子的角速度,r 是颗粒的旋转半径,v 是沉降速度。
沉降系数是以时间表示的,S 值一般在1~200×10-13秒范围,为了纪念Svedberg对离心技术所做的贡献,把沉降系数10-13秒称为一个Svedberg 单位,简写S ,量纲为秒,1S=10-13秒。
《生物分离工程》教学大纲英文名称:Bioseparations Engineering学分:2.5学分学时:50学时先修课程:生物化学、化工原理、微生物学教学对象:生物工程、制药工程、药物制剂、食品工程、生物技术专业的本科生教学目的:本课程主要讲授各种生物活性物质中各种杂质的去除、分离、纯化和精制技术,是生物工程中不可缺少的组成部分,通过对本课程的学习,能使学生针对不同产品的特性,较好地运用各种分离技术来设计合理的提取、精制的工艺路线,并能从理论上解释各种现象,提高分析问题和解决问题的能力,是一门理论和实践密切结合的课程。
教学基本要求:本课程的教学与学习要侧重于准确理解生物活性物质分离过程的特点和基本规律,本课程将生物分离过程分成不溶物的去除、提取、分离与精制四大部分。
要求学生对重要的公式要会推导,明确公式的物理意义,结合课后的习题练习学会熟练运用公式进行一些生物分离过程的计算,加深对生物分离过程基本原理的理解,并学会正确选择各种分离设备的型号,使学生能顺利学习后续如发酵工厂设计等专业课,提高自学与更新本专业知识的能力。
教学内容:第一章绪论(2学时)1. 生物分离工程的历史及应用2. 生物分离过程的特点基本要求掌握生物分离工程在生物工程领域的地位,生物分离过程的特点以及生物分离过程的分类。
重点:准确理解生物分离过程的特点。
难点:正确理解生物分离过程与普通化工产品分离的区别,准确理解生物分离过程的特点。
第一部分不溶物的去除第二章过滤(4学时)1. 过滤的基本概念过滤前物料的预处理方法、关于过滤过程的基本理论及方法、理想不可压缩滤饼及可压缩滤饼过滤过程方程。
2. 连续旋转式真空抽滤机的操作原理连续旋转式真空抽滤过程的三个步骤即滤饼的形成、滤饼的洗涤、滤饼的去除过程的分析与计算。
3. 过滤的设备及其结构过滤设备的分类、设备的选择、过滤介质的特征以及典型过滤设备的种类和结构。
基本要求:掌握过滤前物料预处理的基本方法,过滤的基本理论及相关方程,了解连续旋转式真空抽滤机的操作原理与过程,以及过滤设备的基本结构及选择原则。
CHANGZHOU INSTITUTE OF TECHNOLOGY毕业设计说明书题目:离心分离器结构设计二级学院(直属学部):专业:班级:学生姓名:学号:指导教师姓名:职称:评阅教师姓名:职称:2014 年06月离心分离装置是润滑系统的重要组成部分,在润滑油的流动过程中,大量的游离空气和燃气抽到润滑油中来,使润滑油中的空气含量增加这将降低它的冷却能力,增大其消耗量及管路中的流油阻力,影想泵的抽油能力,因此在靠近油箱的回油路出口上需要设计油气分离器,把润滑油中含有的大部分空气分离出来。
分离器有多种形式,其中离心分离器效果最好,它主要利用离心力场将油液中的未溶气体分离出来,在这种情况下,工作液为重物质,在离心力场的作用下甩向转子外缘,而气体较轻,在压力场的作用下集中在转子中心,在此加以聚集并排出。
离心分离器一般是有转子,壳体,转子轴等零件组成,其中转子是对油施加旋转的核心。
所以转子的结构尺寸对油气分离器的性能有很大的影响。
本文现针对某型发动机润滑系统中的分离器进行了油气分离技术的分析并根据分离效果的要求来初步确定分离器转子的结构尺寸,建立了理论推导的计算模型并使用SOLIDWORKS 技术对其进行三维造型设计。
关键字:离心分离器 Solidworks 夹具分析第1章概述 (1)1.1 毕业设计的目的 (1)1.2 课题简介 (1)第2章油气分离器结构设计 (3)2.1 转子结构尺寸设计 (3)2.2 转子结构尺寸计算 (6)第3章传动系统设计 (8)3.1 轴的设计 (8)3.1.1选取轴的材料和热处理的方法 (8)3.1.2按扭转强度估算轴的直径 (8)3.1.3轴的结构设计 (8)3.1.4轴的强度计算 (8)3.2 联轴器的选择 (10)3.3 轴承的选择 (10)第4章分离器三维造型 (11)4.1 Solidworks简介 (11)4.2 分离器壳体建模 (11)4.3 盖的建模 (15)4.3.1建立新的文件 (15)4.3.2绘制草图 (15)4.3.3生成实体 (16)4.4 转子的建模 (17)4.4.1按照以上方法,先打开一个零件文件 (17)4.4.2绘制草图 (17)4.4.3生成基体特征 (17)4.5 装配模型 (18)第5章分离器盖夹具设计 (20)5.1 总体规划 (20)5.2 确定定位方案,设计定位装置 (20)5.3 确定夹紧方式,设计夹紧装置 (20)5.4 夹具在车床主轴上安装 (20)5.5 夹具总图上尺寸 (20)结论 (22)参考文献 (23)第1章概述1.1 毕业设计的目的毕业设计是学生完成本专业教学计划的最后一个环节使学生综和运用所学过的基本理论,基本知与基本技能去解决专业内的共程技术问题而进行的一次基本训练。