生化工程設備緒論2022/11/31緒論一、本課程研究的內容及與相關課程的關系二、本課程在生產過程中的地位與作用三、教學安排與參考書2022/11/32一、本課程研究的內容及與相關課程的關系發酵生產設備與生化工程工程學科與工程內容工程學是探索工業生產規律的科學發酵工程工程學與技術有何差別（科學與技術有何不同）生物工程2022/11/33發酵生產設備與生化工程

本課程主要講述發酵生產設備，同時兼有“生化工程”的部分內容，如培養基的滅菌、空氣除菌、發酵醪的供氧等。這些都是發酵工程方面的內容。2022/11/34工程學科與工程內容

作為工程學科，其所指的所謂“工程內容”即為生產過程中的物料衡算、熱量衡算、專業設備的工藝尺寸的確定，或是對一個具體設備的生產能力的設計計算以及生產過程中所涉及的設備的選型和對其工作原理的了解。2022/11/35工程學是探索工業生產規律的科學

一般而論，工程學是探索工業生產規律的科學。而要使工業生產在工藝上可靠，經濟上可行，操作上方便，就要有適當的生產設備，按合理的方式進行生產。所以，更具體地說，工程學就是研究合理的生產設備和生產手段的科學。2022/11/36發酵工程

發酵工程是以微生物學、生物化學、生化工程為三大基礎的一個完整體系。它是研究利用微生物的工業，融匯了發酵微生物、生物化學、化學工程的基本原理。其目的是為發展發酵技術奠定理論基礎。以便開發利用微生物所具有的卓越功能和潛在能力。2022/11/37工程學與技術有何差別

（科學與技術有何不同）

工程技術與科技二詞為合稱

作為一名工程學科的學生，應當知道工程學和技術顯然不是一回事。技術、新技術的開發是以工程學的基本原理為基礎，發酵技術，如：自然發酵、純培養、深層培養等也是逐步發展起來的。2022/11/38生物工程

附帶說明一點，生物工程則是1975年以DNA重組技術、淋巴細胞雜交瘤技術為生物工程的起點，逐步發展起來的一個嶄新的分支學科。是應用生物科學和工程學原理，開發、利用生物材料的工業。2022/11/39生物工程的內容：1、運用現代生物學理論與技術改造細胞的遺傳物質，培育出新品種（基因工程、細胞工程）。2、工業規模地利用現有生物體系，制備生物產品。（動、植物細胞的培養，如虎骨、人參組織培養等）。2022/11/3103、模擬生物體系，以生物化學過程制備工業產品（生物化學工程，如：人工牛磺與熊膽汁、人工合成胰島素等）。4、發展相應的科學理論與工程技術。2022/11/311二、本課程在生產過程中的地位與作用

本課程所介紹的內容與生產實踐是緊密結合的，直接服務于生產各環節，主要介紹專用設備與通用設備或稱為主要設備與輔助設備。發酵工業所涉及的范圍很廣，包括生物醫藥、酒類、發酵食品、有機酸、化學制品（發酵法生產甘油）……2022/11/312三、教學安排第一章：原料粉碎與輸送設備第二章：培養基的制備設備第三章：發芽與空氣調節設備第四章：空氣除菌設備第五章：通風發酵設備第六章：過濾與離心分離設備第七章：離子交換與電滲析設備第八章：制冷設備2022/11/313參考書1.《發酵生產設備》袁慶輝等，輕工業出版社2.《發酵工程與設備》華南工學院等，輕工業出版社3.《發酵設備》高孔榮，輕工業出版社4.《生物過程工程與設備》陳洪章等，化學工業出版社2022/11/3145.《制冷及低溫技術》張祉祐，機械工業出版社6.《散狀物料輸送與貯存》張榮善，化學工業出版社7.《新型傳質分離技術》蔣維均，化學工業出版社8.《非均相物系分離》陳樹章，化學工業出版社2022/11/3152022/11/3162022/11/3172022/11/3182022/11/319第二章：培養基制備設備第一節：培養基滅菌流程第二節：酒精廠原料的蒸煮、糖化設備第三節：啤酒廠原料的糊化、糖化、煮沸及過濾設備第四節：其它加熱、冷卻設備2022/11/320第一節：培養基滅菌流程一、連消塔加熱、噴淋冷卻流程二、噴射加熱、真空冷卻連消流程三、板式換熱器連消流程四、連消塔的結構五、維持罐六、噴射加熱器2022/11/3212022/11/3222022/11/3232022/11/3242022/11/3252022/11/3262022/11/3272022/11/3282022/11/3292022/11/330第二節：酒精廠原料的蒸煮、糖化設備一、連續蒸煮設備流程二、蒸煮糖化設備的構造與計算三、糖蜜原料的稀釋2022/11/331一、連續蒸煮設備流程罐式連續蒸煮、糖化流程柱式連續蒸煮、糖化流程管式連續蒸煮、糖化流程真空糖化裝置2022/11/3322022/11/3332022/11/334二、蒸煮糖化設備的構造與計算粉漿罐蒸煮罐后熟器汽液分離器真空冷卻器混合式冷凝器連續糖化罐噴淋冷卻器2022/11/3352022/11/3362022/11/3372022/11/3382022/11/339三、糖蜜原料的稀釋水平式糖蜜連續稀釋器立式糖蜜連續稀釋器錯板式連續稀釋器脹縮式連續稀釋器變管徑式連續稀釋器2022/11/3402022/11/3412022/11/3422022/11/3432022/11/344第三節：啤酒廠原料的糊化、糖化、煮沸及過濾設備一、糊化鍋二、糖化鍋三、煮沸鍋四、過濾槽2022/11/3452022/11/3462022/11/3472022/11/3482022/11/3492022/11/3502022/11/3512022/11/3522022/11/3532022/11/3542022/11/3552022/11/3562022/11/3572022/11/3582022/11/359第四節：其它加熱、冷卻設備一、薄板換熱器二、螺旋板換熱器2022/11/360一、薄板換熱器原理構造性能特點流程選型計算2022/11/3612022/11/3622022/11/3632022/11/3642022/11/3652022/11/366二、螺旋板換熱器構造、類型應用選型計算2022/11/3672022/11/3682022/11/369第三章：發芽與空氣調節設備第一節：大麥的浸漬設備第二節：發芽設備第三節：空氣調節設備2022/11/370第一節：大麥的浸漬設備一、浸漬設備的結構二、浸麥槽容積的計算2022/11/3712022/11/3721米3大麥浸漬后，體積約為1.3～1.4米3。若每次投料為G噸大麥，大麥容重為ρ噸/米3，同時要求容積有20～30%的余量。則V=（1.3～1.4）（1.2～1.3）G/ρ

米32022/11/373圓筒高H，圓錐高h，與圓筒直徑D的關系H=D/2，h=D/2V=πD2H/4+πD2h/12=πD3/6由V求D，進一步求H與h。2022/11/374第二節：發芽設備一、發芽設備的類型與結構二、發芽設備的計算2022/11/375一、發芽設備的類型與結構薩拉丁發芽箱P61發芽干燥兩用箱P338干燥塔P3392022/11/3762022/11/3772022/11/3782022/11/3792022/11/380二、發芽設備的計算發芽箱的計算通風量的計算2022/11/381發芽箱的計算每1噸大麥產3.8米3綠麥芽即3.8米3/噸。取綠麥層厚1米則1米×F=3.8G所以F=3.8G/H米22022/11/382通風量的計算假設發芽過程是穩定的輸入的熱量+產生的熱量=帶出的熱量濕麥芽的熱量Q1=G1C1T1通入空氣的熱量Q2=Lh1發芽過程代謝熱量Q3=1.75×104S外部環境傳入熱量Q4=∑KiFi（twi-ts）2022/11/383綠麥芽的熱量Q5=G2C2T2廢氣的熱量Q6=Lh2其中G1G2—分別為濕麥芽和綠麥芽的重量，KgT1T2—分別為加料濕麥芽和卸料綠麥芽的溫度，KC1C2—分別為加料濕麥芽和卸料綠麥芽比熱，KJ/Kg·K2022/11/384h1h2—從空調出來，進入麥層之前和離開麥芽層的空氣熱焓量，KJ/Kg（干空氣）1.75×104—為大麥呼吸作用消耗1公斤干物質所放出的熱量，KJS—發芽過程干物質消耗量，Kg。為大麥總干物質的6.7%Ki—傳熱系數，KJ/m2·h·KFi—圍護結構面積，m22022/11/385twi—室外計算溫度，Kts—發芽室溫度，KL—發芽過程需通入的絕干空氣量，KgQ1+Q2+Q3+Q4=Q5+Q6L=Q1+Q3+Q4-Q5/(h2-h1)Kg（干空氣）2022/11/386第三節：空氣調節設備一、焓濕圖的應用二、接觸式空氣處理設備及原理三、表面式換熱設備處理空氣2022/11/387一、焓濕圖的應用熱濕比線空氣的各種處理過程P4331、干式加熱；2、干式冷卻；

3、等焓減濕升溫；4、等焓增濕降溫；

5、等溫加熱加濕；6、冷卻減濕。2022/11/3882022/11/389二、接觸式空氣處理設備及原理空氣與水之間熱、濕交換原理空氣與水直接接觸的狀態變化過程接觸式空氣處理設備及設計計算2022/11/390空氣與水之間熱、濕交換原理1、濕交換熱量

dQx=k(xA-xW)dF2、熱交換熱量

dQt=(tA-tW)dF3、總交換熱量

dQ=dQx+dQt2022/11/3912022/11/3922022/11/393空氣與水直接接觸的狀態變化過程1、大量的未飽和空氣與限量的水接觸2、限量的未飽和空氣與無限量水接觸3、鹽溶液與空氣直接接觸時的降溫除濕2022/11/3942022/11/395接觸式空氣處理設備及設計計算1、設備型式2、噴淋室構造3、噴水量與噴嘴數的計算4、擋水板與噴淋室的計算2022/11/3962022/11/3972022/11/3982022/11/3992022/11/31002022/11/31012022/11/31022022/11/3103三、表面式換熱設備處理空氣構造與組合P355選擇計算2022/11/31042022/11/31052022/11/3106第四章：空氣除菌設備第一節：空氣除菌第二節：空氣過濾除菌流程第三節：附屬設備2022/11/3107第一節：空氣除菌一、空氣中微生物的分布二、發酵對空氣無菌程度的要求三、空氣除菌方法四、過濾除菌機理五、深層過濾效率和過濾器計算六、過濾介質和過濾器的結構2022/11/3108一、空氣中微生物的分布地表面的空氣中含菌多高空的空氣中含菌少干燥寒冷的北方空氣中含菌少潮濕溫暖的南方空氣中含菌多一般空氣中含菌量以103~104個/米3計算2022/11/3109二、發酵對空氣無菌程度的要求因菌種的不同以及生長能力、生長速度、培養基營養成分和PH值、發酵周期的不同，對空氣無菌程度的要求也不同。如：啤酒（酵母）要求低些；氨基酸（細菌）和抗菌素（霉菌）要求高些。在工程上取Ns=10-3個/罐。即1000次發酵周期，只允許通過一至二個雜菌。2022/11/31102022/11/31112022/11/31122022/11/3113三、空氣除菌方法一類為破壞生物體活性物質，使其蛋白質變性。如：輻射殺菌（紫外線）、熱殺菌、化學藥物。另一類為分離方法，將菌體由空氣中分離出來。如：介質過濾、靜電吸附。2022/11/3114輻射殺菌X射線、射線、射線、高能陰極射線、紫外線均能破壞蛋白質活性，起殺菌作用。紫外線在波長為2265~3287埃時，殺菌效力最強。由于其殺菌效率較低，殺菌所需時間較長，故用于處理空氣量不大的場合。2022/11/3115熱殺菌熱殺菌即是利用蛋白質的熱變性，來達到殺菌的目的。用蒸汽或電熱來加熱大量的空氣是不經濟的。2022/11/31162022/11/3117靜電除菌靜電除菌是利用靜電引力來吸附帶電粒子，從而達到除菌除塵的目的。懸浮于空氣中的微粒大多帶有電荷，而沒有帶電荷的微粒在進入高壓靜電場時，都會被電離成帶電微粒，而被吸附。2022/11/31182022/11/3119過濾除菌過濾除菌是采用定期滅菌的介質來阻截流過的空氣中所含的微生物，而達到除菌的目的。是廣泛使用的較為經濟的方法。常用的過濾介質有棉花、活性碳、合成纖維、燒結材料等。2022/11/31202022/11/3121四、過濾除菌機理慣性沖擊滯留作用P406攔截滯留作用布朗擴散作用重力沉降作用靜電吸附作用2022/11/31222022/11/31232022/11/3124五、深層過濾效率和過濾器計算過濾效率對數穿透定律對數穿透定律的校正過濾器壓力降P429過濾器的計算P4292022/11/3125六、過濾介質和過濾器的結構常用過濾介質棉花、玻璃纖維、活性碳、超細玻璃纖維、石棉濾板、燒結材料。過濾介質性能指標過濾器的結構P426

深層棉花活性碳過濾器、平板式纖維分過濾器、管式過濾器、接迭式低速過濾器；新型過濾介質及過濾器。2022/11/31262022/11/31272022/11/31282022/11/31292022/11/31302022/11/31312022/11/31322022/11/31332022/11/31342022/11/31352022/11/3136第二節：空氣過濾除菌流程一、空氣過濾除菌流程的要求二、空氣除菌流程的分析三、其它流程2022/11/3137一、空氣過濾除菌流程的要求生產工藝對無菌空氣的參數要求實際地理環境中的空氣吸氣條件所選用除菌設備的特點2022/11/3138二、空氣除菌流程的分析空氣壓縮、冷卻過濾除菌流程兩級冷卻、分離，一次加熱空氣過濾除菌流程P409前置高效過濾器空氣除菌流程冷、熱空氣直接混合過濾除菌流程2022/11/31392022/11/31402022/11/31412022/11/3142三、其它流程空氣過濾除菌實用化流程P410恒容再熱空氣調節流程P4312022/11/31432022/11/31442022/11/3145第三節：附屬設備一、粗過濾器P411二、水霧除塵裝置三、空氣貯罐四、油水分離器P414五、空氣冷卻器2022/11/31462022/11/31472022/11/31482022/11/31492022/11/31502022/11/3151第五章：通風發酵設備第一節：通風發酵罐第二節：攪拌器軸功計算第三節：氧的溶解第四節：發酵罐設計原則2022/11/3152第一節：通風發酵罐一、通風發酵罐的基本構造二、氣升式發酵罐三、通用機械攪拌發酵罐2022/11/3153一、通風發酵罐的基本構造嚴密的邊界：保證無菌，注意軸封、閥門、罐體的密封要求。混合裝置：機械攪拌或氣升，保證三傳。換熱裝置：提供一定的換熱面積，保溫。通風裝置：溶氧或氣態營養物。滅菌裝置：對罐體及管道、閥門等各部分進行活蒸汽滅菌。2022/11/3154二、氣升式發酵罐氣升式內循環反應器P51氣升式外循環反應器2022/11/31552022/11/31562022/11/31572022/11/31582022/11/31592022/11/31602022/11/3161三、通用機械攪拌發酵罐罐體的尺寸比例P44罐體結構P311、罐體；2、攪拌器和擋板；3、消泡器；

4、聯軸器、軸承、中間軸承；

5、變速器；6、空氣分布器；7、軸封。發酵罐裝料容積計算2022/11/31622022/11/31632022/11/31642022/11/31652022/11/31662022/11/31672022/11/31682022/11/31692022/11/31702022/11/31712022/11/31722022/11/31732022/11/31742022/11/3175發酵罐的換熱裝置P82發酵罐管路與死角消除P4532022/11/31762022/11/31772022/11/31782022/11/31792022/11/31802022/11/31812022/11/31822022/11/31832022/11/31842022/11/31852022/11/31862022/11/31872022/11/31882022/11/31892022/11/31902022/11/31912022/11/31922022/11/3193第二節：攪拌器軸功計算一、攪拌器的型式二、攪拌流型三、攪拌器軸功率的計算四、非牛頓型發酵液2022/11/3194一、攪拌器的型式螺旋槳式攪拌器平槳式攪拌器圓盤平直葉渦輪攪拌器圓盤彎葉渦輪攪拌器圓盤箭葉渦輪攪拌器2022/11/31952022/11/31962022/11/31972022/11/31982022/11/31992022/11/3200二、攪拌流型軸向流動徑向流動2022/11/32012022/11/32022022/11/32032022/11/3204三、攪拌器軸功率的計算不通氣條件下的軸功率計算不通氣時多級渦輪的攪拌軸功率計算通氣時攪拌軸功率計算2022/11/3205P1672022/11/3206P1672022/11/3207四、非牛頓型發酵液非牛頓型流體非牛頓型流體的攪拌軸功率計算2022/11/32082022/11/3209第三節：氧的溶解一、氧在液體中的溶解二、微生物的耗氧三、溶氧系數的測定2022/11/3210一、氧在液體中的溶解影響氣體在液體中的飽和濃度值的因素雙膜理論2022/11/3211二、微生物的耗氧攝氧率呼吸強度微生物的呼吸臨界氧濃度2022/11/3212三、溶氧系數的測定亞硫酸鹽氧化法溶氧電極法2022/11/3213第四節：發酵罐設計原則一、設計方法二、設計原則2022/11/3214一、設計方法產能設計方法：主要生產能力指標的控制動力學設計方法：滿足各動力學參數放大過程的參數變化是必然的。而產能的要求是客觀的。最終要通過試車檢驗來判斷。2022/11/32152022/11/3216二、設計原則1、發酵系統的已滅菌部分與末滅菌部分之間不應直接連通；2、盡量減少法蘭連接。因為震動、熱膨脹會使連接移位；3、盡可能全部采用焊接結構，且磨光；4、防止死角，裂縫；5、發酵系統的某些部分能單獨滅菌；2022/11/32176、任何與發酵罐相通的連接都應蒸汽密封；7、所用閥門應易于清洗、維修、滅菌；8、發酵罐對外界保持正壓，以防滲漏；9、材料使用不銹鋼；10、罐底采用橢圓或碟形封頭；11、應設計相應的CIP系統。2022/11/3218第五章：通風發酵設備第一節：通風發酵罐第二節：攪拌器軸功計算第三節：氧的溶解第四節：發酵罐設計原則2022/11/3219第一節：通風發酵罐一、通風發酵罐的基本構造二、氣升式發酵罐三、通用機械攪拌發酵罐2022/11/3220一、通風發酵罐的基本構造嚴密的邊界：保證無菌，注意軸封、閥門、罐體的密封要求。混合裝置：機械攪拌或氣升，保證三傳。換熱裝置：提供一定的換熱面積，保溫。通風裝置：溶氧或氣態營養物。滅菌裝置：對罐體及管道、閥門等各部分進行活蒸汽滅菌。2022/11/3221二、氣升式發酵罐氣升式內循環反應器P51氣升式外循環反應器2022/11/32222022/11/32232022/11/32242022/11/32252022/11/32262022/11/32272022/11/3228三、通用機械攪拌發酵罐罐體的尺寸比例P44罐體結構P311、罐體；2、攪拌器和擋板；3、消泡器；

4、聯軸器、軸承、中間軸承；

5、變速器；6、空氣分布器；7、軸封。發酵罐裝料容積計算2022/11/32292022/11/32302022/11/32312022/11/32322022/11/32332022/11/32342022/11/32352022/11/32362022/11/32372022/11/32382022/11/32392022/11/32402022/11/32412022/11/3242發酵罐的換熱裝置P82發酵罐管路與死角消除P4532022/11/32432022/11/32442022/11/32452022/11/32462022/11/32472022/11/32482022/11/32492022/11/32502022/11/32512022/11/32522022/11/32532022/11/32542022/11/32552022/11/32562022/11/32572022/11/32582022/11/32592022/11/3260第二節：攪拌器軸功計算一、攪拌器的型式二、攪拌流型三、攪拌器軸功率的計算四、非牛頓型發酵液2022/11/3261一、攪拌器的型式螺旋槳式攪拌器平槳式攪拌器圓盤平直葉渦輪攪拌器圓盤彎葉渦輪攪拌器圓盤箭葉渦輪攪拌器2022/11/32622022/11/32632022/11/32642022/11/32652022/11/32662022/11/3267二、攪拌流型軸向流動徑向流動2022/11/32682022/11/32692022/11/32702022/11/3271三、攪拌器軸功率的計算不通氣條件下的軸功率計算不通氣時多級渦輪的攪拌軸功率計算通氣時攪拌軸功率計算2022/11/3272P1672022/11/3273P1672022/11/3274四、非牛頓型發酵液非牛頓型流體非牛頓型流體的攪拌軸功率計算2022/11/32752022/11/3276第三節：氧的溶解一、氧在液體中的溶解二、微生物的耗氧三、溶氧系數的測定2022/11/3277一、氧在液體中的溶解影響氣體在液體中的飽和濃度值的因素雙膜理論2022/11/3278二、微生物的耗氧攝氧率呼吸強度微生物的呼吸臨界氧濃度2022/11/3279三、溶氧系數的測定亞硫酸鹽氧化法溶氧電極法2022/11/3280第四節：發酵罐設計原則一、設計方法二、設計原則2022/11/3281一、設計方法產能設計方法：主要生產能力指標的控制動力學設計方法：滿足各動力學參數放大過程的參數變化是必然的。而產能的要求是客觀的。最終要通過試車檢驗來判斷。2022/11/32822022/11/3283二、設計原則1、發酵系統的已滅菌部分與末滅菌部分之間不應直接連通；2、盡量減少法蘭連接。因為震動、熱膨脹會使連接移位；3、盡可能全部采用焊接結構，且磨光；4、防止死角，裂縫；5、發酵系統的某些部分能單獨滅菌；2022/11/32846、任何與發酵罐相通的連接都應蒸汽密封；7、所用閥門應易于清洗、維修、滅菌；8、發酵罐對外界保持正壓，以防滲漏；9、材料使用不銹鋼；10、罐底采用橢圓或碟形封頭；11、應設計相應的CIP系統。2022/11/3285第六章：過濾與離心分離設備第一節：過濾過程的基本特性和過濾介質第二節：過濾速度的強化第三節：過濾設備第四節：離心分離設備第五節：超過濾2022/11/3286第一節：過濾過程的基本特性和過濾介質一、過濾過程的特點二、過濾過程的分類三、過濾介質2022/11/3287一、過濾過程的特點緩慢流動（滯流運動）流動阻力不斷增大2022/11/3288二、過濾過程的分類濾餅過濾深層過濾2022/11/3289三、過濾介質過濾介質種類

1、棉織和合成纖維濾布、多孔復合膜；

2、多孔燒結金屬板、金屬絲編制物；

3、多孔陶瓷、硅藻土、珍珠巖粉。2022/11/3290過濾介質的技術特性

1、過濾介質所能截留的固體粒子大小。合成纖維濾布截留的最小粒徑，10微米；硅藻土，1微米；超濾膜，0.5微米以下。

2、過濾介質的通透性（過濾速度）。用一定壓差下，單位時間內通過單位過濾面積所獲得的濾液體積來表示，升/米2·時。2022/11/3291第二節：過濾速度的強化一、濾餅比阻力r0二、濾餅比阻力的測定方法三、r0與△p的關系及實驗測定方法四、過濾速度的強化2022/11/3292第三節：過濾設備一、常壓過濾機二、加壓過濾機三、真空過濾機2022/11/3293一、常壓過濾機平底篩板啤酒麥汁過濾槽薄糟層過濾單元式過濾槽2022/11/32942022/11/32952022/11/32962022/11/3297二、加壓過濾機板框壓濾機凹腔板式壓濾機自動板框壓濾機硅藻土過濾機2022/11/32982022/11/32992022/11/33002022/11/33012022/11/33022022/11/33032022/11/33042022/11/33052022/11/33062022/11/33072022/11/33082022/11/3309三、真空過濾機轉鼓式真空過濾機濾布循環行進式轉鼓真空過濾機2022/11/33102022/11/33112022/11/33122022/11/3313第四節：離心分離設備一、碟片式離心機的澄清二、碟式離心機的分離三、離心機的臨界轉速與工作轉速四、典型離心機簡介2022/11/3314一、碟式離心機的澄清碟式離心機與普通離心機離心澄清與連續重力沉降槽重力場中的沉降速度連續重力沉降槽的最大許可生產能力薄層分離碟片間澄清分離2022/11/33152022/11/33162022/11/3317二、碟式離心機的分離離心分離分離目標為輕液時碟片的開孔位置分離目標為重液時碟片的開孔位置2022/11/33182022/11/3319三、離心機的臨界轉速與工作轉速離心機產生振動的原因臨界轉速與工作轉速撓性軸與剛性軸2022/11/3320四、典型離心機簡介離心分離因數fR2/g保留固體式離心澄清機自動分批排渣的離心澄清機噴嘴式離心澄清機離心分離機管式高速離心機臥式螺旋卸渣離心澄清機2022/11/33212022/11/33222022/11/33232022/11/33242022/11/33252022/11/33262022/11/33272022/11/3328第五節：超過濾一、基本原理二、膜三、超過濾設備2022/11/3329一、基本原理

類型項目一般過濾

F

微濾

MF

超過濾

UF

反滲透

RO濾去粒徑微米10以上0.2~100.001~0.20.0001以下操作壓力

MPa0.3~0.50.1~0.51以下1以上介質孔徑

逐漸減小

原理篩分篩分溶解擴散毛細流動溶解擴散毛細流動2022/11/33302022/11/33312022/11/3332滲透壓反滲透超過濾濃差極化2022/11/33332022/11/33342022/11/3335二、膜材料有機膜：醋酸纖維、芳香族聚酰胺、尼龍等；無機膜：多孔性陶瓷、多孔性金屬等。技術特性對某一分子量溶質的阻留率；在一定壓力下對水的通透率。2022/11/3336影響超過濾效果的因素

1、增高料液流速；

2、提高操作壓力；

3、提高擴散系數；

4、操作時間。2022/11/3337三、超過濾設備板式膜過濾器管式膜過濾器中空纖維式膜過濾器螺旋卷式膜過濾器2022/11/33382022/11/33392022/11/33402022/11/33412022/11/33422022/11/33432022/11/33442022/11/33452022/11/3346第七章：離子交換與電滲析設備第一節：離子交換設備第二節：電滲析與設備2022/11/3347第一節：離子交換設備一、概述二、離子交換工藝過程的基本步驟三、典型的工藝流程四、樹脂的再生五、離子交換過程的設備與操作2022/11/3348一、概述發展過程天然沸石、磺化煤、酚醛樹脂、大孔結構樹脂。應用水的軟化、純化；水溶液中分離去除金屬與非金屬離子；抗生素提取；檸檬酸精制；氨基酸回收；2022/11/3349離子交換過程是固液兩相間的傳質與化學反應過程。通常在離子交換劑表面進行的離子交換反應很快，過程速率主要由離子在固液兩相間的傳質過程決定。2022/11/3350二、離子交換工藝過程的基本步驟交換反應再生再生后的清洗2022/11/3351三、典型的工藝流程固定床：交換樹脂固定P468

單床；多床；二層床；復床；混合床。流動床：交換樹脂流動P286

旋渦式；篩板式。2022/11/33522022/11/33532022/11/3354四、樹脂的再生逆流的再生流動方式并流的再生流動方式混合的再生流動方式2022/11/3355五、離子交換過程的設備與操作操作方式靜態交換與動態交換設備類型P284

一般離子交換罐；反吸附離子交換罐；混合床離子交換罐；流動床離子交換設備；固定床連續作業設備流程。2022/11/33562022/11/33572022/11/33582022/11/33592022/11/33602022/11/3361第二節：電滲析與設備一、滲析二、電滲析三、電滲析的傳遞過程四、電滲析中的電化學過程五、濃差極化六、電滲析設備與操作2022/11/3362一、滲析滲透滲析2022/11/3363二、電滲析非選擇性電滲析選擇性電滲析2022/11/33642022/11/3365三、電滲析的傳遞過程反離子遷移同性離子遷移電解質濃差擴散水的滲透（濃差）水的電滲透（水合作用）壓差滲漏水的電解2022/11/3366四、電滲析中的電化學過程電極反應膜電位電阻電流2022/11/3367電極反應指在陽極和陰極分別進行的氧化和還原反應。在陽極上：

H2O===H++OH-4OH--4e===O2+2H2O2Cl--2e===Cl2H++Cl-===HCl2022/11/3368

在陰極上：

H2O===H++OH-2H++2e===H2Na++OH-===NaOH2022/11/3369膜電位膜兩側的溶液濃度存在差異，濃縮室側高，淡化室側低。濃度高的一側的離子，有朝濃度低的一側擴散的傾向，這種傾向產生的電位差稱為膜電位。為了使離子從濃度低的一側，向濃度高的一側移動，必需克服膜電位。2022/11/3370電阻主要是溶液電阻和膜電阻。溶液電阻包括電極室、濃縮室和淡化室中的溶液電阻，其中淡化室占主要部分。同時，溶液中產生的沉淀，結垢和濃差極化將使電阻增加。2022/11/3371電流電滲析器所需電壓為電極電位、膜電位和克服各項電阻所需電壓之和。離子從淡化室向濃縮室的遷移量是按化學當量，隨電流的大小而定，電流大，淡化室向濃縮室遷移的離子量就大。為減少電耗，電滲析器均采用很多膜對串聯結構。通常有200～300膜對。2022/11/3372五、濃差極化何為濃差極化極限電流密度影響濃差極化的因素濃差極化的危害措施2022/11/3373六、電滲析設備與操作基本構造主要部件流程2022/11/33742022/11/33752022/11/33762022/11/3377第八章：制冷設備第一節：制冷原理第二節：制冷劑與載冷劑第三節：壓縮式制冷循環第四節：制冷裝置實際系統第五節：制冷系統設備第六節：冷凍干燥系統設備2022/11/3378第一節：制冷原理一、概述二、蒸汽壓縮式制冷三、吸收式制冷循環工作原理2022/11/3379一、概述何為制冷制冷技術分類制冷的主要方法2022/11/3380二、蒸汽壓縮式制冷蒸汽壓縮式制冷過程卡諾循環與逆卡諾循環制冷工質的熱力狀態圖和表熱力狀態圖的應用2022/11/3381蒸汽壓縮式制冷過程

冷凝器Qk3節流閥2壓縮機

41

蒸發器Q02022/11/3382卡諾循環與逆卡諾循環PQ11241-2-3-4-1Q230V

卡諾循環P–V圖2022/11/3383PQk1241-4-3-2-1Q030V

逆卡諾循環P–V圖2022/11/3384制冷工質的熱力狀態圖和表狀態：在制冷過程中，工質的物理量的綜合。狀態系數：描述工質狀態的物理量。常用狀態系數：溫度、壓力、比容、內能、焓、熵、比熵、干度。干度x=汽體重量/汽、液混合物重量2022/11/33852022/11/3386熱力狀態圖的應用1、已知制冷循環中，關節點的兩個狀態參數，即可確定其它狀態參數；2、可用來確定換熱器的熱負荷；3、研究壓縮機的壓縮過程；4、可用熱力狀態圖表示制冷循環過程。2022/11/3387三、吸收式制冷循環工作原理吸收式制冷設備流程吸收式制冷循環過程吸收式制冷系統類型吸收器種類

2022/11/3388吸收式制冷設備流程1、發生器

12、冷凝器

3、節流閥蒸汽4、蒸發器6745、吸收器

26、溶液泵

57、回流閥

冷卻水32022/11/3389吸收式制冷系統類型1、氨液—水制冷溫度低（-45℃），制取-15℃的

1Kcal冷量，發生器中消耗2Kcal的熱量；用作發生器的熱源溫度：90～170℃。2、水—溴化鋰制冷溫度大于0℃，在高真空度下工作，可利用60℃的低溫熱源進行工作。2022/11/3390吸收器種類1、表面吸收

2、氣泡吸收

3、填充層吸收

4、膜式吸收2022/11/3391第二節：制冷劑與載冷劑一、對制冷劑的要求二、制冷劑的分類三、常用的制冷劑四、載冷劑2022/11/3392一、對制冷劑的要求臨界溫度不要太低冷凝壓力不應過高要求制冷工質的單位容積制冷量要大制冷工質的粘度和比重應可能小導熱系數大化學性質方面2022/11/3393二、制冷劑的分類按組成分類按蒸發溫度分類按常溫下飽和蒸汽壓分類2022/11/3394三、常用制冷劑R717(氨)R22R600a與R134aR2902022/11/3395四、載冷劑水醇水鹽水有機物2022/11/3396第三節：壓縮式制冷循環一、單級壓縮機制冷循環二、兩級壓縮蒸汽制冷機的循環2022/11/3397一、單級壓縮機制冷循環基本理論循環基本理論循環的假設條件；基本循環；液體過冷循環；蒸汽過熱循環；回熱循環。2022/11/33982022/11/3399實際循環實際過程及其壓焓圖；實際制冷循環參數的選擇。2022/11/3400二、兩級壓縮蒸汽制冷機的循環采用兩級壓縮的原因兩級制冷循環的類型兩級壓縮一級節流中間完全冷卻制冷設備流程；制冷循環過程在壓焓圖上表示；熱力計算。2022/11/3401兩級壓縮一級節流中間冷卻制冷

設備流程

高壓機G高低壓機

4PmG低

210Pk3P06中冷器冷凝器蒸發器

578

G高G低節流閥2022/11/3402雙級制冷循環的壓焓圖lgP75Pk46Pm32801x=0P0x=10