原料输送.pptx

主要参考资料1、高孔荣发酵设备中国轻工出版社，19912、郑裕国生物工程设备 化学工业出版社 20073、李艳发酵工业概论中国轻工业出版社 19994、俞俊堂，唐孝宣生物工艺学华东化工学院出版社，19925、章克昌酒精与蒸馏酒工艺学 中国轻工业出版社，19956、顾国贤酿造酒工艺学(第二版)中国轻工业出版社，19967、姚玉英等化工原理北京：科学技术出版社，19928、姚汝华微生物工程工艺原理华南理工大学出版社1996参考网站：生物器材网生物桥各种设备生产厂家的网站第一章第一章 绪论绪论第二章第二章物料的处理和输送设备物料的处理和输送设备第三章第三章空气净化除菌空气净化除菌第四章第四章培养基的制备培养基的制备第五章第五章通风发酵设备通风发酵设备第六章第六章厌氧发酵设备厌氧发酵设备第七章第七章植物细胞（组织）和动物细胞培养反应器植物细胞（组织）和动物细胞培养反应器第八章第八章生化反应器的比拟放大生化反应器的比拟放大第九章过滤离心和膜分离设备第九章过滤离心和膜分离设备第十章离子交换分离原理和设备第十章离子交换分离原理和设备第十一章蒸发与结晶设备第十一章蒸发与结晶设备第十二章干燥设备第十二章干燥设备第十三章蒸馏设备第十三章蒸馏设备第一章 绪 论 生物技术是当今最活跃、发展最迅速的、最重要的科学技术之一，在工农业生产、医药工业及环境保护等国民经济领域有着举足轻重的作用。生物技术的基因工程为先导，结合发酵工程、酶工程和生化工程技术，构成了现代生物技术。生物工程设备生物工程设备则是生物工程技术生物工程技术和化学工程与设备交叉的结合体和化学工程与设备交叉的结合体。本课程将按各种设备的共性，密切结合发酵生产的特征，重点阐述设备的结构、原理、特点、设计计算、选型及保养。包括整个发酵生产过程中所需要用到的物料的处理和输送设备，培养基的制备设备，无菌空气系统，生物反应器，过滤、结晶、干燥、蒸馏及冷却设备。生物反应生物反应 发酵发酵原材料培养基培养基加工粉碎选料 配料输送灭菌灭菌产品产品产品提取产品提取下游技术无菌空气系统一般生物反应过程示意图生物催化剂生物催化剂细胞 酶沉淀分离（过滤、离心、超滤 反渗透）等干燥、蒸馏商品商品市场接种空压机空气净化蒸汽生化反应的目的：可分为三类：1.生产细胞：菌体细胞，单细胞蛋白、活菌制剂等2.细胞的代谢产物：酒精、氨基酸、抗生素等3.直接用酶催化的产物：淀粉糖（果葡糖浆、葡萄糖、饴糖等）大豆蛋白低分子肽等n生化反应器的分类根据细胞或组织生长代谢的要求可分为：1.厌氧生物反应器：发酵过程不需通风，有时需通N2或CO2 罐内正压提高厌氧水平。如：酒精发酵、啤酒、双歧杆菌培养（N2）2.通风生物反应器：发酵过程需通风 机械搅拌、气升式、自吸式等不同结构3.光照生物反应器：壳体部分或全部采用透明材料，以便光照。配有光源，白天可利用日光。4.膜生物反应器：器内装有适当的部件作为生物膜的附着体，或用超滤膜将细胞控制在某一区域内进行反应。n根据反应器结构可分为：罐式；管式；塔式；池式生物反应器n根据器内物料的混合方式可分为：非循环式；内循环式和外循环式等 无论何种反应器，掌握基本的设计方法 设计过程基本一样。n生化反应器设计基础：细胞动力学细胞动力学（菌体生长规律、产物代谢的规律、基质浓度产物浓度对发酵的影响等）、质量传递质量传递（气-液传质、液体-微生物）、能量能量传递、环境对发酵的影响、剪切力的影响等传递、环境对发酵的影响、剪切力的影响等 总之，生化反应器的设计是以生物体生物体的代谢为核心，除考虑传质、传热传质、传热的因素外，还需要考虑对环境条件环境条件的要求，确保这些条件的落实。同时为提高传质和传热的效率需配置搅拌搅拌装置装置，同时需考虑剪切力剪切力对菌体生长的影响。发酵过程纯种培养，无菌条件无菌条件的要求。第二章第二章 物料处理与输送设备物料处理与输送设备n教学目的与要求教学目的与要求：了解固体和液体物料的处理过程，掌握固体物料处理和粉碎设备、物料输送设备。n重点与难点重点与难点：固体物料处理和粉碎设备、物料输送设备。讲授内容：讲授内容：第一节第一节 固体物料的处理与粉碎设备固体物料的处理与粉碎设备 第二节第二节 固体物料输送设备固体物料输送设备 第三节第三节 液体物料输送设备液体物料输送设备思考题思考题1、解释概念：、解释概念：粉碎比、混合比、压头、冲程粉碎比、混合比、压头、冲程、2、磁力除铁器有哪几种？磁力除铁器有哪几种？大麦的精选和分级设备大麦的精选和分级设备有哪些？有哪些？3、粉碎机的类型及其主要作用力粉碎机的类型及其主要作用力？4、固体物料的单台输送设备有哪些？固体物料的单台输送设备有哪些？其适用输送其适用输送物料和条件？物料和条件？5、气流输送的流程有几种？特点？比较各流程气流输送的流程有几种？特点？比较各流程。6、气流输送的设备组成？、气流输送的设备组成？7、生物工业常用的泵生物工业常用的泵及适用物料范围及适用物料范围8、某啤酒厂真空输送麦芽。每天输送量、某啤酒厂真空输送麦芽。每天输送量20吨，操作吨，操作4h，输送的水平距离，输送的水平距离50m，垂直距离垂直距离25m，90大弯管大弯管(r/D=6)2个，个，沉降式卸料器排料，后接旋风分离器、沉降式卸料器排料，后接旋风分离器、袋滤器再由真空泵排空，空气管长袋滤器再由真空泵排空，空气管长20m，90弯管弯管(r/D=2)4个。要求个。要求画出画出工艺流程草图工艺流程草图计算风机风量计算风机风量计算输计算输料管管径料管管径。第二章第二章 物料处理与输送设备物料处理与输送设备 第一节第一节 固体物料的处理与粉碎设备固体物料的处理与粉碎设备一、固体物料的筛选除杂设备一、固体物料的筛选除杂设备 杂物分三类：杂物分三类：1.纤维性较长的物质纤维性较长的物质 2.颗粒状的颗粒状的 3.铁磁性物质铁磁性物质啤酒厂生产过程：大麦啤酒厂生产过程：大麦粗选粗选精选精选分级分级 浸泡发芽浸泡发芽干燥干燥粉碎粉碎糖化糖化过滤过滤 煮沸煮沸冷却分离沉淀冷却分离沉淀前发酵前发酵后发酵后发酵 过滤过滤灌装灌装杀菌杀菌冷却成品冷却成品（一）谷物原料的粗选设备（一）谷物原料的粗选设备 除去糠灰、杂质、铁除去糠灰、杂质、铁 1.大麦粗选机（平摇振动筛）大麦粗选机（平摇振动筛）2.磁力除铁器磁力除铁器 固定形磁钢装置固定形磁钢装置 永磁滚筒永磁滚筒 1.进料斗 2.进料压力门 3.进口吸风道 4.前沉降室 5.第一层筛面 1216mm 5.520mm 550mm 6.大杂收集槽 7.第二层筛面 1433mm 3.520mm 8.第三层筛面 1515 2mm 3.520mm 9.自衡振动机构 l0.弹簧减振器11.电动机 12.吊杆 13 出口吸风道 14.小杂收集槽 15.橡皮球清理装置 16中杂收集槽 17.筛体 18.轻杂收集槽 19.活瓣20.后沉降室 2m/s 21 观察孔 22.调节风门 23 通风机SZ型型转速350450r/min 偏心距2530mm 47m/s进口风速46m/s出口风速47m/s2m/s固定形磁钢装置固定形磁钢装置 CXY25型型 永磁滚筒永磁滚筒1 上机体 2 磁铁滚筒 3 下机体4 蜗轮减速器 5 电动机 6.铁隔板 7.拨齿 8.观察窗 9.大麦出口10 盛铁盒 (二二)大麦的精选及分级设备大麦的精选及分级设备 1.目的目的:精选目的精选目的除去圆形杂粒除去圆形杂粒,特别是半粒特别是半粒 大麦和草籽大麦和草籽.分级目的分级目的为了在浸渍和发芽过程保持均匀为了在浸渍和发芽过程保持均匀 一致一致,提高麦芽质量和出芽率提高麦芽质量和出芽率.2.大麦精选机大麦精选机 滚筒精选机滚筒精选机 碟片式精选机碟片式精选机 大麦分级设备大麦分级设备 平板分级筛平板分级筛 圆筒分级筛圆筒分级筛 一级麦粒腹径在一级麦粒腹径在2.52.8mm；二级麦粒腹径在二级麦粒腹径在2.22.5mm；三级麦粒腹径在三级麦粒腹径在2.2mm以下。以下。圆筒精选机1.碟片2.叶片3.短粒出口4.盛物盒 大麦圆筒分级机2.2mm2.5mm结构简单 传动方便筛面利用率筛面的1/5二、固体物料的粉碎设备 （一）物料粉碎的力学分析 挤压破碎挤压破碎 冲击破碎冲击破碎研磨破碎研磨破碎剪切破碎剪切破碎劈裂破碎劈裂破碎（二）物料的粉碎度（粉碎比）粉碎比：物料粉碎前后平均粒径之比。粉碎比：物料粉碎前后平均粒径之比。以x表示 x=D1/D2 D1 粉碎前物料的平均粒径mm D2 粉碎后物料的平均粒径mm（三）粉碎机械 1.锤式粉碎机:发酵工业用于原料的中碎和细碎 锤式粉碎机的结构 锤式粉碎机作用力主要是冲击力冲击力。优点：结构简单、紧凑、适应性强，粉碎度大，生产能力高，运转可靠；缺点:机械磨损大定型产品 P170表锤式粉碎机的生产能力生产能力 圆孔筛：锤刀扫一次一个圆筛孔排出产品容量Vo(m3)Vo=0.785Do2d(m3)式中：式中：Do筛孔直径,m d 产品粒度m 排料不均匀系数 每h排出的产品体积V：V=600.785Do2dZkn （m3/h）Z 筛孔总数 k 锤刀排数 n转速r/min 每h排出的产品量（质量）Q Q=V.=15 Do2dZkn（t/h）产品的松散体积质量（t/m3）对于方孔筛：每个孔排出的产品容量（m3）Vo=LVo=Lc c d d（m3）L、c分别为筛孔的长度、宽度 m每h排出的产品量体积V：V=60LV=60Lc cd dZ Zk kn n（m3/h）Z 筛孔总数 k 锤刀排数 n 转速r/min每h排出的产品量（质量）Q：Q=V.=Q=V.=60L60Lc cd dZ Zk kn n（t/h）产品的松散体积质量（t/m3）也可按经验公式计算：Q=kD1L（kg/h）式中：D1 转子的工作直径m L 转子的轴向长度m 粉碎产品的密度kg/m3 k 系数，大米瓜干大麦取80100 粉碎机的功耗N：按经验公式估算:N=kD12Ln (kW)n转子的转数 r/min k系数，与原料的性质和粉碎度有关 k约为0.10.2，粉碎比大时取大值 2.对辊粉碎机 广泛用于颗粒物料的中碎和细碎。啤酒厂麦芽、大米采用对辊粉碎机。主要作用力是挤压力挤压力 常用两辊、四辊、五辊、六辊。对辊粉碎机的构造原理 转速转速2.56m/s，530%速差速差直径直径250800mm，L1500mm 辊式生产能力：理论生产能力 Q=60D1.n.b.L.（kg/h）D1轧辊直径 m b两辊间距 m（0.0001 0.00015）L轧辊长度 m n辊子转速 r/min 被粉碎物料容重 kg/m3 松散系数 大麦芽取0.50.7，与物料性质和操作均匀度有关。轧辊长度轧辊长度100mm每小时每小时 粉碎大麦芽：粉碎大麦芽：双辊粉碎机双辊粉碎机 150200kg/h 四辊式四辊式 200300kg功率估算：经验公式：a.式中：k 系数 取100110 G 粉碎机的生产能力（t/h）d 被粉碎颗粒的腹径 cm 轧辊转速 r/min （经验粉碎1t功耗2kW）b.也可按下式计算：N=（0.81.06）k L（kW）式中：k 系数 k=0.6D1/D2+0.15 D1、D2 进料、卸料粒度 L 轧辊长度 m 轧辊的圆周速度 m/s 通常取2.55m/s多辊粉碎机光辊丝辊光辊丝辊1214条/25.4mm丝辊光辊光辊 3.圆盘钢磨 4.MF260型钢片式磨粉机三、固体物料的加水粉碎（湿法粉碎）1.湿法粉碎设备 2.砂轮磨四、微细粉碎和超微细粉碎 粒径几微米到几埃。第二节第二节 固体物料输送设备固体物料输送设备对于发酵工厂物料输送主要设备和方法机械输送设备：P422 斗式提升机斗式提升机（垂直提升物料）皮带运输机皮带运输机（水平或斜向上提升物料）螺旋输送机螺旋输送机（水平或斜向上提升物料）气力输送气力输送系统系统（垂直或水平提升物料）1、适用物料：松散型、小颗粒物料 大麦、玉米、大豆 砂粒、细煤 斗式提升机常用于将物料垂直提升到一定高度，以便使物料借重力自流加工。国产的斗式提升机的型式有D型，型，HL型，型，PL型型。D型是采用橡胶带为牵引构件，HL型是以锻造的环形链条为牵引构件，PL型是采用板链为牵引构件。发酵工厂发酵工厂最常用的是以橡胶带牵引的最常用的是以橡胶带牵引的D型型斗式提升机。斗式提升机。斗式提升机 斗式运输机 2、构造和原理 胶带或链条作牵引件，料斗用螺钉固定在牵引件上上下鼓轮张紧 带动运行。料斗：焊接 冲压深斗、浅斗、尖角形斗 1主动轮主动轮 2卸料口卸料口 3料斗料斗 4输料带输料带 5从动轮从动轮 6进料口进料口 7外壳外壳 8电动机电动机料斗带：常用胶带 帆布的橡胶带 比料斗宽3540mm链条 钢制 有较强牵引力 适合较高效率、较高高度、较重物料 输送 装料和卸料：装料：掏取式 喂入式 同时卸料：重力 粘度较大、较重不易抛出的物料 料斗速度0.50.8m/s 离心 干燥松散且磨损小的物料 料斗线速度12m/s1离心式 2导轮式重力 3导槽式重力3 斗式提升机的计算提升速度：物料确定 生产能力 V一个斗子的容量，m3；h斗子间距；v提升速度，m/s；物料密度，kg/m3；填充系数。见下表（kg/h）粉状物料粉状物料0.70.9小块物料小块物料 2050mm0.60.8中块物料中块物料 50100mm0.50.7大块物料大块物料 100mm0.30.5湿物料湿物料 0.30.5功率消耗:Q 生产能力，t/h；H 提升高度，m；传动效率 0.50.8电动机功率:1.2 阻力系数，启动时 电机克服惯性(kW)目前斗式提升机是定型产品，常用D型皮带输送机 皮带运输机 1 适用物料适用物料：松散状干湿物料或成包成件的物件 水平或有一定倾角物料输送，倾角水平或有一定倾角物料输送，倾角22与物料和输送带的摩擦和自然降落的程度有关。分类：分类：固定式固定式 搬移式搬移式 运动式运动式 特点：特点：使用非常方便，操作连续性强，输送能力较高，在运送相同距离和重量的物料时，带式输送机的动力消耗最小。2 构造和原理构造和原理 物料放在输送带上，靠摩擦力前进，到带的一端或规定位置靠自重或卸料器落下。构造：构造：带、橡胶带 塑料带 钢带 3001200mm 托辊、上 下 间距11.5m 箱 鼓轮、传动和张紧装置、加料和卸料装置带带:橡胶带 塑料带 钢带 3001200mm 安全规定，货物在两边应有50100mm余量托辊托辊:上 下 间距一般与带宽和物料有关 松散物料一般11.5m 20kg成箱 间距箱在带长方向的1/2鼓轮鼓轮:两端滚轮 卸料端主动轮 装料端从动轮 宽度比带宽大100120mm，生铁铸造或钢板焊接的空心轮.传动和张紧装置传动和张紧装置：电动机和减速机 主动轮端 张紧装置 有重锤式和螺丝拉紧式 人工加料和卸料装置加料和卸料装置：松散物料：松散物料：均匀落料，常采用漏斗加料器，漏斗出口小于带宽的0.7倍。卸料：末段自由落下，不用卸料装置，中途卸料 用挡板，与带角度35453 带式输送机的计算 皮带运行速度：皮带运行速度：与物料有关窄带取小值宽带取大值挡板卸料，1.5m/s成件物品，一般0.5m/s1.5m/s 或更小倾斜输送，带速降低，水平速度乘修正系数倾斜输送，带速降低，水平速度乘修正系数A 生产能力：A物料在输送带上的横断面面积，m2；v皮带速度，m/s；松散物料平均密度，kg/m3；输送系数0.80.85（t/h）功率消耗：P1提升物料消耗功率；P2克服摩擦阻力消耗功率；P3克服空转时牵引机构阻力消耗功率；P4使卸料设备运转消耗功率，根据生 产实际情况确定K工作条件系数，与带长有关1.11.2，小于15m，K=1.2 传动效率，0.70.85（kW）具体计算（kW）提升高度m带的长度m带速度m/s（kW）（kW）提升物料克服摩擦克服空转螺旋输送机 螺旋运输机 搅龙1适用物料：潮湿的或松散粉状或小颗粒物料。水平或倾角小于20 也有垂直报道2结构和原理：轴承螺旋皮带轮 发酵工厂使用的螺旋输送机有些是根据工艺需要而设计的非定型设备，有些是采用专业厂生产的标准化设备。优点：结构简单、紧凑、外形小，密闭和中间卸料也适合有毒、尘状物料的输送。参数：螺旋转数5080r/min 螺距：一般为螺旋直径的0.50.8倍 螺旋与槽的间距510mm，太大，丢料。料槽 36mm钢板 叶片 48mm钢板 3螺旋输送机计算 生产能力：D螺旋直径，m；S螺距，m；n螺旋转速，r/min；物料密度，t/m3；槽的填充系数0.1250.4 粮粒0.33C倾斜系数，水平1，50.9；100.8；150.77；200.65。（t/h）动力消耗L输送机长度，m；H输送高度，m；K阻力系数，谷物1.4，颗粒1.8 传动效率 0.60.8（kW）（kW）螺旋输送机的直径D计算：Q输送量 t/h 物料堆积密度t/m3 K物料综合特性经验系数 粉粒状、谷物干粉0.040.06，湿粉料0.07 填充系数，粉粒料0.250.35 湿粉料，混合时0.1250.20 C倾斜系数 常用螺旋直径系列(单位mm)：150，200，250，300，400，500，600 常用螺旋运输机的转数系列(r/min)：20，30，35，45，60，75，90，120，150，190 4可弯曲螺旋输送机 以挠性螺旋体为构件，用电机带动旋转输送物料。可选用不同几何形状的挠性螺旋体，可直线、弯曲输送，也可沿设备周围，饶过墙体、楼层等，输送灵活。输送机可任意布置安装。直线输送垂直高度10m，水平25m；最长挠性输送管35m，超过10m，功率增加。优点：只有挠性件是运动体，易维修，不污染被输送物料。可弯曲螺旋输送机参数见教材P429表3-3-7气力输送系统及设备 20世纪70年代在食品生化行业广泛应用，利用空气在密闭管的流动，带动物料悬浮输送到目的地的方式。大麦、玉米、薯干、高粱等。优点：设备简单，占地面积小，费用少，自动化连续程度高，输送能力和距离变动范围大；同时可对物料加热、冷却、干燥等操作。一、气流输送原理颗粒在垂直管中的悬浮气流向上运动，颗粒受到三个力 浮力和重力不变，与粒子有关 颗粒与气流相对运动产生的阻力Fs随气流变化，有三种情况：1 WsFa+Fs 粒子向下运动2 Ws=Fa+Fs 匀速直线运动 自由沉降3 WsFa+Fs 粒子向上运动 Fa+FsWs 时气流速度为输送该物料的气速Fa 浮力Fs 阻力s颗粒在水平管的悬浮1气流湍流运动，在垂直方向分力 使颗粒悬浮；2流体力学考虑，气速在管中心 位置速度最大，压力最小。3中心线下侧颗粒，颗粒上下受到 压强不同，由于自身旋转，产生 向管中心的作用力；麦格纽斯效应 Magnus effect4颗粒形状不规则，产生垂直分力，颗粒悬浮；5颗粒与颗粒或管道碰撞，产生垂直分力，颗粒悬浮。颗粒在输送管中的运动状态 与速度直接有关垂直管中，气速达到颗粒悬浮速度，颗粒在气流中呈流态化状态，自由悬浮，气速超过颗粒悬浮速度，气流输送，颗粒均匀分布气流中。水平管：气速很大，颗粒全部悬浮，均匀分布即悬浮流状态Streamflow；气速降低，部分颗粒悬浮，部分沉积在管下部，处于两相流动状态Two-Phase Conveying；气速再降低，有颗粒从气流中分离，产生堆积，形成“小砂球”向前推移，即团块流 Slug Flow若达到完全悬浮的气流输送，必须具有足够气速足够气速二、气流输送的流程按压力和设备组合分为：吸引式吸引式 真空输送流程压送式压送式混合式混合式（压力真空混合式）真空输送流程啤酒厂大麦输送流程特点：系统真空，防止物料外漏，室内清洁。不须加料器，排料处不须加料器，排料处需密闭较好排料器，需密闭较好排料器，防止物料反吹。防止物料反吹。最大操作压力5.332104Pa表压压送式气流输送流程特点：较大的压力差，可输送潮湿物料，输送距离和高度比吸入式大些。系统正压。装料需密闭较好的加料装料需密闭较好的加料器，可自动卸料。器，可自动卸料。最大操作压力：(6.86 8.34)104Pa表压，不反吹。混合式气流输送流程兼有真空式和压送式的特点，可从数点吸入物料压送到较远较高位置。结构较复杂，风机工作条件较差，空气含尘较多。流程比较流程比较：当从一个加料点向几个不同的地点送料时，当从一个加料点向几个不同的地点送料时，适合适合采用压力输送流程；采用压力输送流程；当从几个加料点向一个卸料点送料时，当从几个加料点向一个卸料点送料时，适合采用适合采用真空输送流程；真空输送流程；输送量相同时，压力系统较真空系统采用较细的输送量相同时，压力系统较真空系统采用较细的管道；管道；在压力系统中，大约在压力系统中，大约每每kg空气能输送空气能输送20kg的物的物料，相当于料，相当于24kg物料物料/m3的标准空气，或的标准空气，或1 m3的物料的物料/20m3的标准空气气体。的标准空气气体。真空系统是这些数值的一半。真空系统是这些数值的一半。选择气流输送流程考虑：物料性质、形状尺寸、选择气流输送流程考虑：物料性质、形状尺寸、输送距离等，结合实际经验，综合考虑。输送距离等，结合实际经验，综合考虑。三、气流输送系统的组成设备无论哪种流程需要七种设备：进料装置 输料管道 塑料 钢管 分离装置 闭风器 风机 除尘器 空气管道1、进料装置：吸嘴和加料器 吸入式，用吸嘴吸嘴，风量一定，吸入量越多均匀为好。常用单管吸嘴：输料管口物料不能低于进料管口，也不能插入物料过深。物料不能低于进料管口，也不能插入物料过深。带二次进风口 的单管吸嘴：喇叭形双筒吸嘴：喇叭口开度=1220喇叭形双筒吸嘴：从大豆输送试验得到数据：环缝面积与入口面积比值可得到较大的混合比可得到较大的混合比。气速小于40m/s时，S=0；一般在S=0附近为宜，在取低值时，外套筒降低到S=0.5De左右更好。固定型吸嘴：物料经固定料斗吸入输送管，滑板调节进料量。口处装铁丝网闭风器 旋转加料器压力输送作为加料器；真空输送作为卸料器。容积容积滑板滑板输料管输料管闭凤器闭凤器工作过程：容积式加料器 6、8叶片转速低于0.5m/s，供料量与速度成正比 供料的容积效率：0.75进料体积与叶片格子的几何容积闭风器的生产能力：G=60q.n.(kg/h)q-叶轮转一周排出的体积m3/r；n-叶轮转速r/min；-叶轮体积效率 0.750.85；-物料的体积密度 kg/m3；2、分离装置 空气与物料的分离 卸料 旋风分离器旋风分离器 重力式分离器重力式分离器要求：分离效率高、性能稳定、连续运转、耐用、维修方便、费用低等 旋风分离器：旋风分离器：离心式卸料器 利用离心力沉降的原理从气流中分离固体颗粒的设备。分离效果高，对小麦、大米、玉米可达到100%，但颗粒越小、越轻，分离难度越大。分为两种：切线入口 加工简单 全圆周蜗壳入口全圆周蜗壳入口 对细粉分离效果更高，压力损失小，加工复杂。重力式分离器重力式分离器 沉降式卸料器 多种结构 利用气流速度降低，物料自身重力沉降，对大麦、玉米可100%分离。分离器的圆筒直径：vt 悬浮系数 m/s；L=(1.02.0)D1 颗粒大于3mm，1.01.5 中等颗粒，1.31.8 粉状物料，1.52.0必须 大于休止角空气流量，m3/s系数0.030.053、空气除尘装置：作用：分离回收粉状物料、净化空气、防止颗粒进入真空泵，损坏真空泵。旋风分离器旋风分离器 标准化系列产品 分离10微米以下的粒子，效率不高。滤袋器滤袋器湿式除尘器湿式除尘器滤袋器滤袋器 结构 直径100300mm滤袋 滤袋负荷60150m3/(m2.h)净化效率98%以上。国产滤袋器多种型号 LD8/1 LD14 LD18等 滤袋数24280个，过滤面积28.8288m2.风量430084000m3/h，阻力784980Pa湿式除尘器湿式除尘器 各种类型 利用水捕集气流中的粉尘。主要原理：水滴与尘粒的惯性碰撞。重力场，水滴直径在0.11mm，除尘效果最佳。常用JN-64型 6种 风量100014000 150m3/h 耗水量0.253.5m3/h、压力损失245539Pa LS型18种 风量125014000 150m3/h、耗水量0.541.62m3/h、压力损失784Pa四、气流输送系统设计1、流程的选择和确定2、工艺流程图和设备流程图3、气流输送系统的计算 、气流速度的选择气流速度的选择：对单个颗粒来说，只要气流速度超过其悬浮速度，就可以进行气流输送。气流速度与颗粒大小、密度等有关。见上表 一般90%的气流输送，气流速度25m/s足够。若颗粒体积大于2cm3，密度8801360kg/m3，增加5m/s；密度13601840kg/m3，增加10m/s；再大，由实验确定。混合比混合比：定义：每定义：每kg空气所能提升的物料的质量，或输送空气所能提升的物料的质量，或输送的物料流量的物料流量(kg/h)与空气流量与空气流量(kg/h)之比。之比。值越大，单位kg空气输送的 物料越多。选择：物料特性和输送系统。一般，松散物料选择大的混合比，潮湿、粉状、小；输送空气量的计算输送空气量的计算：选择风机、真空泵Q-空气输送用量m3/h；m物-被输送的物料量，kg/h；气-空气密度 kg/m3；-混合比。实际空气用量可比计算值大10%20%；防止漏气和其他因素。输送管径输送管径(内径内径)的计算和选择的计算和选择：已知气流速度时v气：用此公式计算空气管直径：一般空气管气速取614m/s，压缩空气管路取610m/s，低压或负压管路取1014m/s。m3/hm/s空气管管材：应有足够的强度和耐磨性 无缝钢管、普通水煤气管、不锈钢管、硬质聚氯乙烯管。计算出管径，根据国家管径的规格圆计算出管径，根据国家管径的规格圆整，选用标准管径整，选用标准管径。公称直径Dg表示。管件的公称直径是指与它们相配的管子的公称直径。压力损失计算：压力损失计算：（管网阻力）选择风机 输送流程中，风机的出口压力或入口真输送流程中，风机的出口压力或入口真空度必须大于管网系统的总的压力降空度必须大于管网系统的总的压力降。包括：a、空气管的压力损失P1 直管、弯管 b、加速段的压力损失P2 c、输料管的压力损失P3垂直管、水平管、弯管 d、分离器（卸料器）输料管的压力损失P4 f、空气进出口的压力损失P5 总压损：P=P1+P2+P3+P4+P5 风机的计算和选型风机选型两个参数：风量、风压为保险起见，理论计算基础上，加1020%。风量：风压：风机的功耗：根据国家风机的系列选取。常用风机：往复式真空泵、SZ型水环式真空泵、离心式风机、罗茨风机效率 0.50.7例：某酒精厂采用吸入式流程一级输送瓜干。每小时输送量为4545kg/h，输送的水平距离30m，垂直距离15m，90大弯管(r/D=6)2个，空气管长度10m，90弯管(r/D=2)3个，瓜干从沉降式卸料器排出，气流再经旋风分离器、袋滤器后由风机抽出排空。要求画出工艺流程草图计算输料管径计算风机风量风压功耗。解：画出工艺流程图输料管径：选定风速：吸入式风速取v气=22m/s一级真空输送属低真空输送 混合比取=3常温常压空气的密度=1.2kg/m3 风机风量：空气裕量10%输料管径：此值不符合国家管道标准，查化工手册圆整 选用无缝钢，公称直径150，壁厚4.5。若选用塑料管，可查塑料管标准。第三节液体物料的输送设备生物工厂液体物的输送多采用：离心泵、往复泵、螺杆泵一、泵的选型计算、离心泵离心泵离心泵叶轮部分必须 充满液体1、离心泵的压头离心泵的压头（扬程）压头：泵传给压头：泵传给1kg液体的能量。液体的能量。不要误解扬程就是升举高度不要误解扬程就是升举高度Z2、离心泵的流量离心泵的流量 离心泵在单位时间内输送入管路系统的液体量离心泵在单位时间内输送入管路系统的液体量。与泵的结构、尺寸（叶轮直径宽度）和转速有关H克服管路阻力静压头提高举升高度3、离心泵的特性曲线离心泵的特性曲线主要压头H、流量Q、效率、轴功率P不同种类曲线不同，共同点：压头随流量变化，流量增加压头降低 重要特性重要特性。功率随流量增大上升，流量为0功率最小。启动启动效率随流量增大上升，达到一定值流量增加效率降低。在一定转速下有一个最佳点最佳点（设计点）操作应在设计点附近，最高效率对应的流量和压头下工作最经济。4、其他条件影响其他条件影响黏度：越大，泵的能量损失越大；压头、流量减小，效率降低，轴功率增加；转速：转速改变，Q、H、P都变化，比值分别是其转速比值的一次方、二次方、三次方。离心泵的压头与液体的重度无关。5、吸上高度和汽蚀现象吸上高度和汽蚀现象吸上高度不能超过当地大气压所相当的液柱高度。液体到泵的入口。叶轮入口不可能达到绝对真空。有其允许吸上高度汽蚀现象：叶轮入口的绝对压强与液体的饱和蒸汽压相等，液体沸腾，产生大量蒸汽泡，严重影响叶轮的工作。6、轴功率计算轴功率计算 H-泵的压头，m；Q-泵的流量m3/s -液体的体积质量，kg/m3；-泵的效率。电机功率 取1.11.2倍轴功率。7、离心泵的选择离心泵的选择：查我国的泵样本、规格目录选择时，Q以最大流量为准，H以系统最大Q的压头为准；没有刚好的，选Q H都稍大的一个；或选用在要求Q H下，效率最高的一个。同一类泵，有系列特性曲线如图P448，如选择流量20L/s，压头50m，查出型号、查性能、往复泵往复泵（属于容积泵）液流有脉冲；其低压靠工作室的扩张形成，有自吸作用，可以吸进液体，所以开泵之前泵内可以不充满液体。与离心泵的不同点。另外：其流量固定，泵出口不能加阀门。流量与活塞面积、冲程和冲程数有关。冲程：活塞在缸内两端点移动的整个距离冲程：活塞在缸内两端点移动的整个距离。冲程数：每分钟往复的次数冲程数：每分钟往复的次数。效率：70%90%立式往复泵立式往复泵 卧式往复泵卧式往复泵 磨损严重。磨损严重。可输送粘稠、有颗粒的液体。可输送粘稠、有颗粒的液体。、旋转泵旋转泵 靠泵体内一个或几个转子的旋转来吸入或排除液体，又称转子泵。齿轮泵齿轮泵：压头高流量小，可输送粘稠膏状不含固体颗粒物料。螺杆泵螺杆泵：靠泵内的螺杆旋转，挤压到排出口。输出压强大，单可达1MPa，三可达10MPa可输送颗粒黏度的悬浮液 泥浆泵的选择：定型产品 根据物料的性质、操作温度条件、扬程、流量等选择，注意选型号时，Q、H、吸上高度适当增加10%20%富裕量。二、输送管路、管件1、管径的计算与选择管径的计算与选择根据流量：管内径可应用算图查出管径。可应用算图查出管径。计算或查出管径需要根据我国管道系列进行圆整，计算或查出管径需要根据我国管道系列进行圆整，圆整后管内液体流速要符合流速规定的范围圆整后管内液体流速要符合流速规定的范围也可按泵出口管径选择管道直径。也可按泵出口管径选择管道直径。m3/h管内实际流速m/s2、管道介质流速的选择管道介质流速的选择 计算管径，关键是介质流速，流速大，管径小，节省管材，能耗增加；流速小，管径大，管材增加，投资大。根据输送介质种类、性质、输送条件合理选择参考教材P451表3-3-13管内流体常用的流速范围3、管件管件：根据管道直径对应选择