Материалы для изготовления аппаратов.
Перед проектированием аппарата решающим вопросом для конструктора является выбор материала для его изготовления.
При изготовлении аппаратов и устройств для химико-фармацевтических производтсв используются различные материалы: металлические, неметаллические материалы и защитные прокрытия (резина, винипласт, фоалит, пластмассы, изготовленные на основе сополимеров, полихлорвиниловых смол, а также лаки).
Из металлов широко используют сталь, чугун, медь бронзу, латунь, алюминий и олово.
Сплавы железа с углеродом, в которых последнего содержится до 1,7%, назваются сталями, а сплавы, где углерода от 1,7 до 6.67%, - чугунами.
Для изготовления установок, аппаратов и их узлов используют неорганические материалы, стекло, искусственыне силикатные материалы и материалы органического происхождения: дерево, пластмасса и др.
Характеристика основных процессов промышленной технологии: механических, гидромеханических, тепловых, массообменных. Роль и взаимосвязь технологических процессов в производстве лекарственных средств.
В зависимости от закономерностей, характеризующих природу и течение того или иного процесса, индивидуальные процессы фармацевтической технологии могут быть разделены на шесть групп.
1. Механические процессы. Имеют место при переработке твердых материалов. Подчиняются законам физики и механики твердого тела. К ним относятся перемещение материалов, измельчение, классификация, смешивание, дозирование, прессование и др.
|
|
|
2. Гидромеханические процессы. Имеют место при переработке жидкостей, газов, суспензий, эмульсий и подчиняются законам механики жидких тел или гидродинамики. Сюда относятся перемешивание жидкостей, разделение жидких и твердых фаз, очистка воздуха и газов от пыли и микроорганизмов и др.
3. Тепловые процессы. Связаны с явлением теплообмена, т.е. перехода тепла от одного тела к другому. К тепловым процессам относятся нагревание, охлаждение, процессы, протекающие с изменением агрегатного состояния - испарение, конденсация, плавление и др.
4. Массообменные процессы. Характеризуются переносом одного или нескольких компонентов смеси из одной фазы в другую через поверхность раздела фаз путем диффузии. Поэтому эти процессы также называют диффузионными. Они включают в себя растворение, экстракцию, ректификацию, сушку, перегонку, адсорбцию, абсорбцию и др.
5. Химические процессы. В их основе лежит превращение веществ и изменение химических свойств, вследствие изменения строения или образования новых соединений.
6. Биотехнологические процессы связаны с использованием биологических процессов и биологических систем (микроорганизмов или клеточных структур растений и животных) для производства лекарственных, профилактических и диагностических средств.
|
|
|
В фармацевтическом производстве технологические процессы могут содержать в себе несколько индивидуальных процессов. Такие технологические процессы можно назвать сложными. Например, гранулирование в производстве таблеток включает в себя механические, гидромеханические, тепловые и массообменные процессы (смешивание ингредиентов, приготовление растворов связывающих веществ, гранулирование, сушка гранул).
С другой стороны, в фармацевтической технологии есть процессы, которые представляют совокупность индивидуальных процессов. Например, стерилизация как технологический процесс уничтожения или удаления из объекта микроорганизмов на любой стадии развития и формы существования является совокупностью тепловых, гидромеханических
физических и химических процессов (термическая стерилизация, мембранная фильтрация, радиационная и химическая стерилизация).
Общая характеристика тепловых процессов. Энергия в производственных процессах. Тепловые процессы в фармацевтическом производстве. Механизмы переноса теплоты: теплопроводность, конвекция, излучение, совместная теплопередача.
|
|
|
Для каждого производственного процесса помимо затрат труда, исходных материалов, аппаратов и машин, при помощи которых осуществляются процессы, необходима энергия для обработки материалов. Чаще всего используется электрическая и тепловая энергия.
Процессы, скорость протекания которых определяется скоростью подвода и отвода тепла (нагревание, охлаждение, выпаривание), называются тепловыми процессами.
Тепловые процессы, теплообмен имеют исключительно важное значение для проведения процессов выпаривания, сушки, перегонки и др.
Теплопередача или теплообмен
Это процесс распространения тепла от одного объекта к другому. Тепло может передаваться от среды с более высокой температурой к среде с более низкой. Эта разность температур является движущей силой процесса теплопередачи и называется температурным напором.
Теплообмен может протекать между телами самопроизвольно или с затратой механической работы. Тепло передается без затрат работы извне только от тел с высшей температурой. Это положение является основным для осуществления теплопередачи, так как согласно второму закону термодинамики переход тепла от тела с низкой температурой к телу, обладающему более высокой температурой, невозможен без затраты механической работы.
|
|
|
Среди тепловых процессов основное место занимает процесс передачи тепла от его источников к обрабатываемому материалу. Такими источниками являются раскаленные или горячие твердые тела, жидкости или газы.
Переход тепла может распространяться разными путями: теплопроводностью, конвекцией и излучением
Теплопроводность - вид теплообмена, который происходит между частицами тела, находящимися в соприкосновении и заключается втом, что тепловая энергия распространяется внутри тела от одной частицы к другой, соседней, находящейся поблизости, вследствие их колебательного движения. То есть, теплопроводность объясняется тепловым движением структурных частиц (молекул, атомов, свободных электронов) вещества. Зависит от агрегатного состояния тела, и в твердых телах является обычно основным видом распространения тепла.
Конвекция - перенос тепла вследствие движения и перемешивания макроскопических объемов газа или жидкостей. Конвекция имеет место, например, при передаче тепла от стенки трубы жидкости, протекающей внутри неё. Различают вынужденную и свободную конвекции. В первом случае перемещение среды обусловлено каким-либо внешним источником, например насосом, вентилятором и т.д., во втором – разностью плотностей между холодным и нагретым участками среды.
Излучение (лучеиспускание) – процесс распространения электромагнитных колебаний с различной длиной волн, обусловленный тепловым движением атомов или молекул излучающего тела. Излучение свойственно всем телам, имеющим температуру выше нуля по шкале Кельвина. Способности тел поглощать н испускать тепловые лучи разная. Тело способное полностью поглощать тепловые лучи и максимально их излучать, называется абсолютно черным. Тело, не обладающее поглощающей способностью и отражающее все падающие на него лучи, называется абсолютно белым. В природе нет ни абсолютно черных, ни абсолютно белых тел.
На практике перечисленные виды теплообмена редко наблюдаются реально, в большинстве случаев они связаны между собой и проявляются совместно. Такой процесс называется сложным теплообменом (совместная теплопередача).
В зависимости от конкретных условий решающая роль может выпадать на долю излучения, теплопроводности или конвекции. Во всех случаях общее количество тепла, передаваемое
через обогреваемую поверхность аппарата, определяется следующим уравнением:
где Q - тепловой поток, Вт; К - общий коэффициент теплопередачи, Вт/м2град; F - поверхность теплопередачи м2; 
, - средняя разность температур между греющим и холодным теплоносителем.
Общий коэффициент теплопередачи является результатом совместной теплопередачи, в которую одновременно может входить два или три вида теплопередачи.
Нагревающие агенты и способы нагревания. Водяной пар как основной теплоноситель. Влажный, сухой, насыщенный и перегретый пар. Теплосодержание водяного пара, коммуникация и редуцирование водяного пара. Нагревание острым и глухим паром.
Нагревание является одним из наиболее распространенных процессов фармацевтической технологии лекарственных средств. Нагревание необходимо для ускорения химических реакций, а также для выпаривания, сушки, перегонки и других процессов.
В галеновом производстве пользуются различными видами нагревания.
Наиболее часто применяются дымовые газы, водяной пар, электрический ток.
Способ нагревания дымовыми газами довольно широко распространен, при этом можно достигнуть температуры 1000°С. Наиболее простым устройством для использования теплосодержания дымовых газов является так называемый нагрев на "голом огне". Нагрев дымовыми газами применяется в мелком производстве. В крупном он не применяется,
Так как имеет ряд недостатков:
1. Нагрев на "голом огне" трудно поддается регулировке.
2. Он может повлечь нежелательное повышение температуры и термическое разложение (пригорание, воспламенение) обрабатываемого продукта.
3. Пламя печей может быть источником пожаров и взрывов.
4. Производственные помещения обычно загромождаются и загрязняются топливом.
5. Эти установки мало экономичны (КПД не более З0%), так как в них всегда приходится сжигать топливо при большом избытке воздуха. Значительная часть тепла уходит в атмосферу с отходящими газами, которые имеют высокую температуру (вследствие того, что поверхности теплообмена обогреваемых аппаратов обычно невелики).
Нагревание электрическим током распространено более широко. При помощи электрического тока можно достичь весьма высоких температур нагрева, до 3200°С. Электрические нагревательные устройства работают при более высоком КПД, чем устройства для нагрева другими теплоносителями; при нагревании электрическим током используется до 95 % электрической энергии, вводимой в нагревательный аппарат, кроме того, при помощи электрической энергии можно получить разные температуры, которые легко регулируются. При электронагреве рабочее место в производственном помещении не загрязняется.
Электронагрев может производится различными методами:
1. При помощи сопротивления проводников из специальных материалов.
2. При помощи сопротивления нагреваемой жидкости, которая находится между двумя электродами электрической цепи.
3. При помощи индукционного тока.
4. Диэлектрическое нагревание (высокочастотное).
Однако нагревание электрическим током недостаточно распространено вследствие сравнительно высокой стоимости и дефицитности электроэнергии, а также сложности аппаратуры.
Теплоносители
В фармацевтической технологии прямые источники тепла (дымовые или топочные газы, электрический ток) применяются редко. Как правило, используются теплоносители -промежуточные источники тепла.
В качестве теплоносителем применяются водяной пар, горячая вода, минеральные масла. Основным теплоносителем является водяной пар. Он вырабатывается в паровых котлах. Пар как теплоноситель может быть охарактеризован такими параметрами: температура, давление, энтальпия.
Как теплоноситель пар имеет следующие достоинства:
· доступный теплоноситель;
· безопасен в пожарном отношении;
· нетоксичен;
· обладает высоким коэффициентом теплоотдачи (1 кг пара при конденсации выделяет 540 ккал тепла);
· возможность регулирования температуры;
· пар легко транспортируется по паропроводам за счет собственного давления;
· обеспечивает равномерность нагрева.
Насыщенный пар - это пар, имеющий максимальные плотность и упругость при определенных давлении и температуре, при которых в паровом пространстве находится максимально возможное количество молекул.
Насыщенный водяной пар может быть влажным и сухим.
Влажным насыщенным паром называется пар, образовавшийся при незаконченном парообразовании и состоящий из смеси пара с капельками воды (температура влажного насыщенного пара равна температуре кипящей воды).
Сухим насыщенным паром называется пар, образовавшийся при законченном парообразовании (его температура также равна температуре кипящей воды). Сухой пар характеризуется неустойчивостью состояния: он переходит либо в состояние влажного насыщенного пара при охлаждении, либо при подводе тепла - в состояние перегретого пара. Давление перегретого пара не изменяется и не зависит от степени перегрева.
Перегретый пар имеет более высокую температуру, чем насыщенный пар того же давления. Он, перемещаясь по трубопроводу, не конденсируется и понижается лишь его температура. Только перегретый пар пригоден для паровых двигателей.
Дата добавления: 2019-07-15; просмотров: 741; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!