1、生物工程與設(shè)備,第一章 物料的處理及物料輸送設(shè)備 第一節(jié) 固體物料的預(yù)處理設(shè)備 一 固體物料的篩選除雜設(shè)備 發(fā)酵工廠以初級(jí)糧食為原料的生產(chǎn)中，谷物原料含有泥土、砂石、草籽、雜谷、金屬等雜質(zhì)，必須對(duì)原料進(jìn)行篩選和除雜處理。 （一）谷物原料粗選設(shè)備 1 大麥粗選機(jī),大麥粗篩機(jī)（見圖）：由篩選與風(fēng)選組成,大麥進(jìn)入料斗1內(nèi)，以自重壓開進(jìn)料壓力門2。均勻料層經(jīng)進(jìn)口吸風(fēng)道3除輕雜質(zhì)和灰塵，進(jìn)入篩體的第一層篩面5，又稱接料篩面或初清篩面；篩上物為大雜質(zhì)（草桿、泥塊等），從大雜收集槽6排出；大麥等穿過篩孔進(jìn)入第二層篩面7篩理，篩出稍大于麥粒的中級(jí)雜質(zhì)由中雜收集槽16排出；大麥繼續(xù)穿過篩孔進(jìn)入第三層面篩8（精選

2、篩面）清理，麥粒作為篩上物排出，經(jīng)出口吸風(fēng)道13再次吸除輕質(zhì)雜質(zhì)后流出機(jī)外。穿過第三層篩孔的泥沙、雜草種子等小雜質(zhì)，由小雜收集槽14排出。,2 磁力除鐵器,由永久磁鐵或電磁鐵組成。 永久磁鐵結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用維護(hù)簡(jiǎn)便和不耗電能，但磁力較弱，磁性會(huì)退化。 電磁鐵磁力穩(wěn)定，性能可靠，但需一定的電流強(qiáng)度，結(jié)構(gòu)復(fù)雜。 常用的磁鐵分離器：平板式和旋轉(zhuǎn)式 平板式磁鐵分離器（見圖）：由若干塊磁鐵排成一排，鑲在木槽中，磁極露在物料通過的傾斜平面上。,2 磁力除鐵器,由永久磁鐵或電磁鐵組成。 永久磁鐵結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用維護(hù)簡(jiǎn)便和不耗電能，但磁力較弱，磁性會(huì)退化。 電磁鐵磁力穩(wěn)定，性能可靠，但需一定的電流強(qiáng)度，結(jié)構(gòu)復(fù)雜。

3、 常用的磁鐵分離器：平板式和旋轉(zhuǎn)式 平板式磁鐵分離器（見圖）：由若干塊磁鐵排成一排，鑲在木槽中，磁極露在物料通過的傾斜平面上。,旋轉(zhuǎn)式磁鐵分離器：由半圓形磁鐵鐵芯與旋轉(zhuǎn)滾筒組成。,1）固定形磁鋼裝置 將永久磁鋼根據(jù)需要的數(shù)量組合起來，分散或集中裝置在谷粒經(jīng)過的加料斜槽或加工設(shè)備之前。 2）永磁滾筒 由上體機(jī)1，磁鐵滾筒2，下機(jī)體3，渦輪減速器4和電機(jī)5等組成。物料經(jīng)壓力門形成均勻的料層，落到磁鐵滾筒上，谷物隨滾筒轉(zhuǎn)動(dòng)而下落，從出料口排出，其中磁性金屬雜質(zhì)被磁芯磁化，吸留在外筒表面，并被外筒上的撥齒帶著隨外筒一同轉(zhuǎn)動(dòng)至磁場(chǎng)作用區(qū)外，自動(dòng)落入鐵盒內(nèi)。,（二）大麥的精選及分級(jí)設(shè)備,大麥發(fā)芽之前要精選

4、，主要是去除圓形雜粒，特別是斷裂的半粒大麥和草籽。 1 大麥精選機(jī) 利用雜粒與大麥長(zhǎng)度不同的特點(diǎn)進(jìn)行分離。常用的精選機(jī)有碟片式和滾筒式。,（1）碟片式精選機(jī)：一組同軸安裝的圓環(huán)形鑄鐵碟片，碟片的兩側(cè)工作面制成許多特殊形狀的袋孔，當(dāng)?shù)诖篼湺阎修D(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，短粒物料被嵌入袋孔而被帶到較高位置，由于孔底逐步向下傾斜，短粒物料受本身的重力作用從袋孔中倒出，落入收集槽中。長(zhǎng)粒物料因長(zhǎng)度較袋孔長(zhǎng)，雖能進(jìn)入袋孔，但其重心仍在袋孔之外，當(dāng)?shù)€未帶到一定高度，即從袋孔中滑落，使長(zhǎng)粒物料和短粒物料分離。,2）滾筒精選機(jī) 構(gòu)件：內(nèi)表面開有袋孔的旋轉(zhuǎn)圓筒。物料進(jìn)入滾筒后，長(zhǎng)粒物料在進(jìn)料壓力和滾筒本身傾斜度的作用下，沿

5、滾筒長(zhǎng)度方向由機(jī)器另一端流出，短粒物料則嵌入袋孔被帶到較高的位置，落入中央收集槽，由螺旋輸送機(jī)送出機(jī)外。,2 大麥分級(jí)設(shè)備,（1）大麥平板分級(jí)篩 麥粒在篩面做往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)，受到兩個(gè)力的作用，與運(yùn)動(dòng)方向相反的摩擦力和保持自身運(yùn)動(dòng)方向的慣性力，當(dāng)慣性力大于摩擦力時(shí)，麥粒才會(huì)運(yùn)動(dòng)。由于篩面運(yùn)動(dòng)方向有周期性的改變，慣性力也產(chǎn)生相應(yīng)變化，所以麥粒只沿篩面來回運(yùn)動(dòng)。當(dāng)篩面填滿麥粒，而在篩的另一端又不斷進(jìn)料時(shí)，由于進(jìn)、排料水平的差異使麥粒沿著篩面移向出口。因此麥粒在篩面上振動(dòng)停留的時(shí)間較長(zhǎng)，有充分自動(dòng)分級(jí)的機(jī)會(huì)。,2 大麥分級(jí)設(shè)備 1）大麥平板分級(jí)篩：麥粒在篩面做往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)，受到兩個(gè)力的作用，與運(yùn)動(dòng)方向相反的

6、摩擦力和保持自身運(yùn)動(dòng)方向的慣性力，當(dāng)慣性力大于摩擦力時(shí)，麥粒才會(huì)運(yùn)動(dòng)。由于篩面運(yùn)動(dòng)方向有周期性的改變，慣性力也產(chǎn)生相應(yīng)變化，所以麥粒只沿篩面來回運(yùn)動(dòng)。當(dāng)篩面填滿麥粒，而在篩的另一端又不斷進(jìn)料時(shí)，由于進(jìn)、排料水平的差異使麥粒沿著篩面移向出口。因此麥粒在篩面上振動(dòng)停留的時(shí)間較長(zhǎng)，有充分自動(dòng)分級(jí)的機(jī)會(huì)。,2）圓筒分級(jí)篩 圓筒用鐵板沖孔后卷成，分層幾節(jié)筒篩，布置不同孔徑的篩面。圓筒用齒輪帶動(dòng)。篩分的大麥由分設(shè)在下部的2個(gè)螺旋輸送機(jī)分別送出，未篩出的一級(jí)大麥從最末端排出。,第二節(jié) 固體物料的輸送 一、機(jī)械輸送設(shè)備 1.斗式提升機(jī)（垂直提升物料） 2.皮帶運(yùn)輸機(jī)（水平或斜向上提升物料） 3.螺旋輸送機(jī)（水

7、平或斜向上提升物料）,（一）斗式提升機(jī) 1.適用于垂直提升松散型、小顆料物料。 2.構(gòu)造和工作原理： 由轉(zhuǎn)動(dòng)鼓輪、料斗、料斗帶組成。 轉(zhuǎn)動(dòng)鼓輪有主動(dòng)輪與從動(dòng)輪之分 主動(dòng)輪：頂部，與減速器、電機(jī)相接，從動(dòng)輪：在下部，張緊輪，有螺旋或重錘,料斗一般為薄鋼板用焊接或沖壓法制成，分深斗、淺斗和尖角形之分 料斗帶為安裝料斗的牽引帶，常用有膠帶和鏈帶兩種 ，帶寬比斗大3540mm。（鏈條帶適用高生產(chǎn)率，高度、較重的物料）,深斗角度大約為65度角，特點(diǎn)是裝料多，但排料難，所以適合干燥、易散落的顆粒料輸送。斗間距為2.33h（h為斗深） 淺斗角度小，大約45度角，特點(diǎn)是卸料易，但裝料少，潮濕、較黏的物料可以采

8、用。 斗間距為2.33h（h為斗深） 槽式斗（尖角形斗），下夾角大約50度角，特點(diǎn)是斗之間安裝無間隔，側(cè)壁相連成導(dǎo)槽。,裝料方式有：掏取式、喂入式，有的是掏取和 喂入同時(shí)在起作用。,卸料方式有： 重力式料斗的運(yùn)行速度為0.50.8m/s。 離心式適用于干燥松散、磨損小的物料。料斗的線速度可達(dá)12m/s。,3.斗式提升機(jī)的計(jì)算 （1）斗式提升機(jī)的提升速度：不同物料采用不同 的速度。 斗式提升機(jī)提升速度,（2）斗式提升機(jī)的生產(chǎn)能力（輸送量） 生產(chǎn)能力計(jì)算公式: Q36000V/hv(kg/h) 料斗填滿系數(shù),（3）功率計(jì)算 斗式提升機(jī)的技術(shù)性能,（二）帶式輸送機(jī)（皮帶運(yùn)輸機(jī)） 1.適用情況：塊狀、

9、粒狀物料輸送?？?水平、可傾斜送料。 2.構(gòu)造和工作原理： 工作原理：利用一根封閉的環(huán)形帶，由鼓輪帶動(dòng)運(yùn)行， 物料放在帶上，靠摩擦力隨帶前進(jìn)，到帶的另一端靠自重卸下。,構(gòu)造： 主要部件：帶、托輥、鼓輪、傳動(dòng)裝置、張緊裝置、加料裝置、卸料裝置 帶：橡膠帶、塑料帶、鋼帶等，橡膠帶最為普遍。 上托輥（直形、槽形）、下托輥（直形）；托輥的間距與帶寬和所運(yùn)送的物料有關(guān)，當(dāng)物料為大于20kg的成件物品時(shí)，間距就不大于物品在運(yùn)輸方向的長(zhǎng)度的1/2。 鼓輪有主動(dòng)輪（帶動(dòng)膠帶運(yùn)動(dòng)）和從動(dòng)輪（拉緊膠帶和轉(zhuǎn)向膠帶） 傳動(dòng)裝置包括電動(dòng)機(jī)和減速器,張緊裝置的作用是給膠帶一定的張力，防止膠帶在鼓輪上打滑，常用有重錘式與螺

10、旋式（從動(dòng)側(cè)）。 加料裝置有：漏斗式加料器與螺旋式加料器 卸料裝置靠物料從輸送帶末端自由落下。,（三）螺旋輸送機(jī) 輸送松散裝干濕物料，兼有混合物料和加料作用 原理：利用旋轉(zhuǎn)的螺旋推送散狀物料沿金屬槽向前運(yùn)動(dòng)。物料由于重力和與槽壁的摩擦力作用，在運(yùn)動(dòng)中不隨螺旋一起旋轉(zhuǎn)，而是經(jīng)滑動(dòng)形式沿著物料槽移動(dòng)。 主要部件：料槽、螺旋、軸及軸承組成,螺旋是由轉(zhuǎn)軸和裝在軸上的葉片構(gòu)成，葉片形式有：全葉式、帶式、葉片式和成型葉；全葉式結(jié)構(gòu)最簡(jiǎn)單，推力和輸送量都很大，效率最高，適用于松散物料；粘稠物料宜用帶式螺旋；葉片式和成型葉在輸送物料的同時(shí)，對(duì)物料具有攪拌、揉捏及混合作用。 料槽分為圓形和半圓形兩種 軸可以是空

11、心軸也可以是實(shí)心軸 軸承：兩端裝有止推軸承；中間裝有吊裝的軸承吊架。,全葉式 帶式 葉片式 成型葉,二、氣流輸送 （一）氣流輸送設(shè)備 常用的氣體輸送設(shè)備為低壓空氣壓縮機(jī)、通風(fēng)機(jī)和真空泵等。 氣體輸送和壓縮過程中，常以”壓縮比“來表示氣體的壓縮程度，若p1與p2分別為空壓機(jī)中進(jìn)口與出口時(shí)的氣體絕對(duì)壓強(qiáng)，則其壓縮比為p2/p1。,（一）氣流輸送設(shè)備 2、往復(fù)式空壓機(jī) 往復(fù)式空壓機(jī)的結(jié)構(gòu)和工作原理類似于往復(fù)泵。因操作是氣體受壓發(fā)熱，故在氣缸外需有冷卻裝置，有水冷、風(fēng)冷之分，一般選用水冷式空壓機(jī)。 往復(fù)式空壓機(jī)按其氣缸排列的不同，可有V型、W型、L型等等之分；按其排氣壓強(qiáng)的不同，可分為高壓（80-10

12、0大氣壓）、中壓（10-80）與低壓（10）三類。如4L-20/8型號(hào)的空壓機(jī)表示：兩個(gè)氣缸呈L型排列、額定排氣量為20m3/min、排氣壓強(qiáng)為8kg/cm2、L前面的數(shù)字4表示該系列空壓機(jī)的序號(hào)。,特點(diǎn)：容量范圍廣，價(jià)格比較低廉，操作與維修比較方便；缺點(diǎn)是出口流量不穩(wěn)定，而且出氣體中夾帶油霧。 為解決出口空氣中含有油霧的缺點(diǎn)，用含有二硫化鉬的氟塑料制成的活塞環(huán)，代替空壓機(jī)中原來的金屬環(huán)作無油潤(rùn)滑。,三、氣流輸送 （二）氣流輸送的原理 借助強(qiáng)烈的空氣流沿管道流動(dòng)，把懸浮在氣流中的物料送到所需的地方。 優(yōu)點(diǎn)：設(shè)備簡(jiǎn)單、占地面積少，費(fèi)用少，輸送能力和輸送距離的可調(diào)性大；缺點(diǎn)：動(dòng)力消耗比較大，不適合

13、輸送潮濕和沾滯的物料。 1、垂直管道中顆粒物料氣流輸送的流體力學(xué)條件 顆粒在垂直管道內(nèi)受到氣流的影響，有三種力作用在顆粒上：本身的重力W；顆粒受到浮力；顆粒與氣流相對(duì)運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生的阻力。 氣流速度大于粒子的懸浮速度，氣流速度迫使粒子向上運(yùn)動(dòng)，此時(shí)的氣流速度即為可輸送該物料的氣流速度。 2、顆粒在水平管道中的懸?。ㄎ宸N力的作用） 3、顆粒在輸料管中的運(yùn)動(dòng)狀態(tài) （1）在垂直管道中：流化態(tài)狀態(tài)，氣流輸送狀態(tài) （2）在水平管道中：懸浮流狀態(tài)，兩相流動(dòng)狀態(tài)，團(tuán)塊流,（三）氣流輸送的流程 吸引式輸送流程（真空輸送）：,壓送式輸送流程,混合式輸送流程,幾種流程的比較 （1）吸入式流程的加料處，可不需要加料器。

14、而排料處則安裝有封閉較好的排料器，以防止在排料時(shí)發(fā)生物料反吹。由于輸送系統(tǒng)為真空,不易發(fā)生漏孔. （2）壓送式流程在加料處需要安裝有封閉較好的加料器，以防止在加料處發(fā)生物料反吹，而在排料處就不需要排料器，可自動(dòng)卸料。 （3）當(dāng)輸送量相同時(shí)，壓送式流程較吹入式流程采用較細(xì)的管道，這是因?yàn)樗牟僮鲏簭?qiáng)差為吸入式的1.5倍左右。 （4）壓力系統(tǒng)大約每1kg的空氣輸送20kg的物料，負(fù)壓系統(tǒng)約為一半。 （5）當(dāng)從幾個(gè)不同的地方，向一個(gè)卸料點(diǎn)送料時(shí)，采用吸入式氣流輸送最合適。而從一個(gè)加料點(diǎn)向幾個(gè)不同的地主送料時(shí)，采用壓送式氣流輸送最好。,（三）氣流輸送的主要配套設(shè)備 七種“組成設(shè)備”：進(jìn)料裝置、輸料管道

15、、分離裝置、閉風(fēng)器、風(fēng)機(jī)、除塵器、空氣管道。 1、進(jìn)料裝置 （1）單管吸嘴、帶二次進(jìn)風(fēng)進(jìn)口的單管吸嘴、喇叭形雙筒吸嘴、固定形吸嘴,（2）閉風(fēng)器 可在壓送系統(tǒng)中作加料用，或在吸送式系統(tǒng)中作卸料用 在低轉(zhuǎn)速后，轉(zhuǎn)速與排料量成正比，當(dāng)達(dá)到最大排料量后，如繼續(xù)提高轉(zhuǎn)速，排料量反而降低，圓周速度在0.3-0.6m/s 葉輪與外殼之間的間隙越小，氣密性較好，一般0.2-0.5mm,2、分離裝置 （1）旋風(fēng)分離器 利用離心力沉降原理自氣流中分離出固體顆粒的設(shè)備,（2）重力式分離裝置 3。空氣除塵裝置（旋風(fēng)除塵裝置、袋濾器、濕式除塵器 ）,（四）氣流輸送的計(jì)算 1、空氣需用量的計(jì)算 （1）混合比：每1kg空氣

16、所能提升的物料質(zhì)量，或輸送的物料流量G物與空氣流量G氣之比= G物/G氣。混合比越大，每1kg空氣輸送的物料量就越多。 過高的混合比，易造成管道堵塞，且阻力損失也大； 松散顆粒物料可選用大混合比；潮濕而易結(jié)塊的物料、粉裝物料宜選用小的混合比； 吸入式流程混合比選小些，壓送式輸送，混合比可選大一些。,。,（四）氣流輸送的計(jì)算 1、空氣需用量的計(jì)算 （2）氣流速度的選擇：氣流速度過低，被輸送的物料不能懸浮或不能完全懸??；氣流速度過高，則浪費(fèi)動(dòng)力和增加顆粒的破碎。,（四）氣流輸送的計(jì)算 1、空氣需用量的計(jì)算 （3）空氣的輸送用量Q氣：,（四）氣流輸送的計(jì)算 2、輸送管管徑的計(jì)算和選擇 空氣管中的氣流速度一般取6-14m/s、壓縮空氣管路系統(tǒng)取6-10m/s，低壓或負(fù)壓空氣管取10-14m/s。,（五）管網(wǎng)中的阻力計(jì)算 在氣流輸送中，無論是吸引式還是壓送式風(fēng)機(jī)的出口壓力或入口真空必須大于管網(wǎng)系統(tǒng)壓力損失的總和。 壓力損失由以下幾個(gè)部分組成： 1、空氣管的壓力管損失 2、加速段的壓力損失 3、輸料管的壓力損失 4、分離器的壓力損失 5、空氣進(jìn)出口的壓力損失 （六）風(fēng)機(jī)確定和選型（兩個(gè)重要參數(shù)：風(fēng)量和風(fēng)壓）（五）管網(wǎng)中的阻力計(jì)算 在氣流輸送中，無論是吸引式