制药化工原理绪论生技
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②单元操作是制药生产过程中共有的操作，只是不同的化 工生产中所包含的单元操作数目、名称与排列顺序不同。
③单元操作作用于不同的制药过程时，基本原理相同，所 用的设备也是通用的。
2021/7/30
3）单元操作的分类 根据单元操作所遵循的基本规律，分为三类： •流体动力过程 ——遵循流体动力基本规律，用动量传
2）研究方法——工程方法
因次分析法 ——直管湍流阻力
数学模型法当量法
——当量直径、当量长度等
类比法
——动量、热量、质量传递的类似律
2021/7/30
3. 制药化工原理的学习方法
发展：如何根据某个物理或物理化学原理开发成为一个 单元操作，寻本求源。
选择：为了达到或实现某一工程目的，能否对过程和设 备作合理的选择和组合。
和水蒸气，其消耗量为0.095kg/s，蒸气冷凝成同温度的饱和
解：首先画一个流程图表示进行的过程 用方框表示设备，输入输出设备的物流方向用箭头表示。
划定衡算的范围 为求各蒸发器蒸发的水量，以整个流程为衡算范围， 用一圈封闭的虚线画出。
2021/7/30
W1
F0=5000kg/h 蒸发器1 F1
x0=0.12
x1
W2
蒸发器2
F2 x2=0.3
选择衡算基准（连续操作以单位时间为基准，间歇操作 以一批操作为基准）
课程设计2周
教材选用：王志祥 主编 《制药化工原理》 化学工业出版社
2021/7/30
二、制药化工原理处理问题的方法
1. 物料衡算
依据——质量守恒定律 输入系统的物料质量等于从系统输出的物料质量和系统 中积累的物料质量。
GI G0 GA
——物料衡算的通式
2021/7/30
衡算的系统
整个生产过程 某一设备
2021/7/30
② 速率 过程的速率是指过程由不平衡到平衡进行的快慢。
过程的速率表示为： 过程的速率＝推动力／阻力
推动力：过程所处的状态与平衡状态的距离， 阻力：过程的阻力是各种因素对速率影响的总的体现。
2021/7/30
例：在换热器里将平均比热为3.56kJ/（kg·℃）的某溶液自
25℃加热到80℃，溶液流量为1.0kg/s，加热介质为120℃的饱
由于连续操作，以1小时为基准。
2021/7/30
确定衡算对象 此题中有两个未知数，蒸发的水量及送出的NaOH溶液量 B，因此，我们就以不同衡算对象列出两个衡算式。
对盐作物料衡算： F0 x0 F2 x2
对总物料作衡算： 5000 F2 W1 W2 代入已知数据，得： 5000 0.12 0.3F2
(1) 单元操作的概念 ——制药生产中共有的物理操作
制药生产过程
原料的预处理 进行化学反应 反应产物的分离与提纯
单元操作
是由化学反应和若干个单元操作串联而成 制药化工原理——研究各个独立的单元操作
2021/7/30
2）单元操作的特点 ①所有的单元操作都是物理性操作，只改变物料的状态或
物理性质，并不改变化学性质。
(wH) I
(wH )0 QL
2021/7/30
热量衡算的基本方法与物料衡算的方法相同，也必须首先 划定衡算范围及衡算基准。
此外应注意焓是相对值，因此必须指明基准温度，习惯上 选0℃为基准温度，并规定0℃时液态的焓值为零。
3.过程的平衡和速率
例
①平衡问题 过程的平衡问题是说明过程进行的方向和所能达到的极限 。 平衡是一个动态的过程。
递理论研究 如：流体输送、沉降、过滤、固体流态化 •热过程 ——遵循传热基本规律，用热量传递理论研究 如：传热、冷凝、蒸发等
•传质过程 ——遵循传质基本规律，用质量传递理论研究 如：蒸馏、吸收、萃取、结晶、干燥等
2021/7/30
2. 制药化工原理学科性质与研究方法
1）学科性质——工程学科
用自然科学的基本原理来分析和处理化工生产中的物理过程
F2 2000kg / h
W1 W2 3000kg / h
由题意知 W2 1.05W1
W1 1463.4kg / h W2 1536.6kg / h
2021/7/30
求第一个蒸发器送出的溶液浓度，选择第一个蒸发器为衡 算范围。
对盐作物料衡算： F0 x0 F1x1
对总物料作衡算： F0 W1 F1
衡算的对象
系统中的所有物料 某一个组分
定态过程，积累为零。则：
GI G0
例
2021/7/30
例：在两个蒸发器中，每小时将5000kg的无机盐水溶液从 12％（质量％）浓缩到30%。第二蒸发器比第一蒸发器多蒸 出5%的水分。试求： （1）各蒸发器每小时蒸出水分的量； （2） 第一蒸发器送出的溶液浓度。
制药化工原理
2021/7/30
化工原理与日常现象
• 1.为什么冬天要穿棉袄夏天得用电风扇？ • 2.冬天如何穿衣？ • 3.为什么木头与铁块在夏天和冬天对给人的感
受会截然相反？ • 4.为什么轮船在两船相会时速度太快易发生事
故？ • 5.为什么喷雾器在使用前要先打气？ • 6.为什么炒菜锅里有水时放油，油易飞溅伤人？ • 7.为什么用自来水管水浇水时把水管口堵小水
会喷得更远？
2021/7/30
绪论
一、化工原理课程简介
1.化工原理的研究对象 2.化工原理的学科性质与研究方法 3.化工原理的学习方法
二、化工原理处理问题的方法
1.物料衡算 2.能量衡算 3.平衡与速率
三、单位与单位制
2021/7/30
一、化工原理课程简介
1. 制药化工原理的研究对象 ——单元操作（Unit Operations）
设计：对已掌握了性能的过程和设备作直接的设计计算 以及对性能不十分掌握的过程和设备通过必要的试验，测取 设计数据，做逐级放大。如发酵的比拟放大。
操作：如何根据基本原理发现操作上可能出现的各种不 正常现象，寻找其原因及可能采取的调节措施。
2021/7/30
4. 本课程性质
本课程是生物工程与生物技术专业的 专业基础课程。 总课时：54学时
代入已知数据，得：
5000 0.12 F1x1
解得：
5000 1463.4 F1
F1 3536.6kg / h
x1 0.169716.97%
2021/7/30
2． 热量衡算
依据：能量守恒定律 即任何时间内输入系统的总热量等于系统输出的总热量与 损失的热量之和。
或写成
QI Q0 QL
——热量衡算通式
③单元操作作用于不同的制药过程时，基本原理相同，所 用的设备也是通用的。
2021/7/30
3）单元操作的分类 根据单元操作所遵循的基本规律，分为三类： •流体动力过程 ——遵循流体动力基本规律，用动量传
2）研究方法——工程方法
因次分析法 ——直管湍流阻力
数学模型法当量法
——当量直径、当量长度等
类比法
——动量、热量、质量传递的类似律
2021/7/30
3. 制药化工原理的学习方法
发展：如何根据某个物理或物理化学原理开发成为一个 单元操作，寻本求源。
选择：为了达到或实现某一工程目的，能否对过程和设 备作合理的选择和组合。
和水蒸气，其消耗量为0.095kg/s，蒸气冷凝成同温度的饱和
解：首先画一个流程图表示进行的过程 用方框表示设备，输入输出设备的物流方向用箭头表示。
划定衡算的范围 为求各蒸发器蒸发的水量，以整个流程为衡算范围， 用一圈封闭的虚线画出。
2021/7/30
W1
F0=5000kg/h 蒸发器1 F1
x0=0.12
x1
W2
蒸发器2
F2 x2=0.3
选择衡算基准（连续操作以单位时间为基准，间歇操作 以一批操作为基准）
课程设计2周
教材选用：王志祥 主编 《制药化工原理》 化学工业出版社
2021/7/30
二、制药化工原理处理问题的方法
1. 物料衡算
依据——质量守恒定律 输入系统的物料质量等于从系统输出的物料质量和系统 中积累的物料质量。
GI G0 GA
——物料衡算的通式
2021/7/30
衡算的系统
整个生产过程 某一设备
2021/7/30
② 速率 过程的速率是指过程由不平衡到平衡进行的快慢。
过程的速率表示为： 过程的速率＝推动力／阻力
推动力：过程所处的状态与平衡状态的距离， 阻力：过程的阻力是各种因素对速率影响的总的体现。
2021/7/30
例：在换热器里将平均比热为3.56kJ/（kg·℃）的某溶液自
25℃加热到80℃，溶液流量为1.0kg/s，加热介质为120℃的饱
由于连续操作，以1小时为基准。
2021/7/30
确定衡算对象 此题中有两个未知数，蒸发的水量及送出的NaOH溶液量 B，因此，我们就以不同衡算对象列出两个衡算式。
对盐作物料衡算： F0 x0 F2 x2
对总物料作衡算： 5000 F2 W1 W2 代入已知数据，得： 5000 0.12 0.3F2
(1) 单元操作的概念 ——制药生产中共有的物理操作
制药生产过程
原料的预处理 进行化学反应 反应产物的分离与提纯
单元操作
是由化学反应和若干个单元操作串联而成 制药化工原理——研究各个独立的单元操作
2021/7/30
2）单元操作的特点 ①所有的单元操作都是物理性操作，只改变物料的状态或
物理性质，并不改变化学性质。
(wH) I
(wH )0 QL
2021/7/30
热量衡算的基本方法与物料衡算的方法相同，也必须首先 划定衡算范围及衡算基准。
此外应注意焓是相对值，因此必须指明基准温度，习惯上 选0℃为基准温度，并规定0℃时液态的焓值为零。
3.过程的平衡和速率
例
①平衡问题 过程的平衡问题是说明过程进行的方向和所能达到的极限 。 平衡是一个动态的过程。
递理论研究 如：流体输送、沉降、过滤、固体流态化 •热过程 ——遵循传热基本规律，用热量传递理论研究 如：传热、冷凝、蒸发等
•传质过程 ——遵循传质基本规律，用质量传递理论研究 如：蒸馏、吸收、萃取、结晶、干燥等
2021/7/30
2. 制药化工原理学科性质与研究方法
1）学科性质——工程学科
用自然科学的基本原理来分析和处理化工生产中的物理过程
F2 2000kg / h
W1 W2 3000kg / h
由题意知 W2 1.05W1
W1 1463.4kg / h W2 1536.6kg / h
2021/7/30
求第一个蒸发器送出的溶液浓度，选择第一个蒸发器为衡 算范围。
对盐作物料衡算： F0 x0 F1x1
对总物料作衡算： F0 W1 F1
衡算的对象
系统中的所有物料 某一个组分
定态过程，积累为零。则：
GI G0
例
2021/7/30
例：在两个蒸发器中，每小时将5000kg的无机盐水溶液从 12％（质量％）浓缩到30%。第二蒸发器比第一蒸发器多蒸 出5%的水分。试求： （1）各蒸发器每小时蒸出水分的量； （2） 第一蒸发器送出的溶液浓度。
制药化工原理
2021/7/30
化工原理与日常现象
• 1.为什么冬天要穿棉袄夏天得用电风扇？ • 2.冬天如何穿衣？ • 3.为什么木头与铁块在夏天和冬天对给人的感
受会截然相反？ • 4.为什么轮船在两船相会时速度太快易发生事
故？ • 5.为什么喷雾器在使用前要先打气？ • 6.为什么炒菜锅里有水时放油，油易飞溅伤人？ • 7.为什么用自来水管水浇水时把水管口堵小水
会喷得更远？
2021/7/30
绪论
一、化工原理课程简介
1.化工原理的研究对象 2.化工原理的学科性质与研究方法 3.化工原理的学习方法
二、化工原理处理问题的方法
1.物料衡算 2.能量衡算 3.平衡与速率
三、单位与单位制
2021/7/30
一、化工原理课程简介
1. 制药化工原理的研究对象 ——单元操作（Unit Operations）
设计：对已掌握了性能的过程和设备作直接的设计计算 以及对性能不十分掌握的过程和设备通过必要的试验，测取 设计数据，做逐级放大。如发酵的比拟放大。
操作：如何根据基本原理发现操作上可能出现的各种不 正常现象，寻找其原因及可能采取的调节措施。
2021/7/30
4. 本课程性质
本课程是生物工程与生物技术专业的 专业基础课程。 总课时：54学时
代入已知数据，得：
5000 0.12 F1x1
解得：
5000 1463.4 F1
F1 3536.6kg / h
x1 0.169716.97%
2021/7/30
2． 热量衡算
依据：能量守恒定律 即任何时间内输入系统的总热量等于系统输出的总热量与 损失的热量之和。
或写成
QI Q0 QL
——热量衡算通式