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生物工程与设备第一章物料的处理及物料输送设备第一节固体物料的预处理设备一固体物料的筛选除杂设备发酵工厂以初级粮食为原料的生产中，谷物原料含有泥土、砂石、草籽、杂谷、金属等杂质，必须对原料进行筛选和除杂处理。（一）谷物原料粗选设备1大麦粗选机大麦粗筛机（见图）：由筛选与风选组成大麦进入料斗1内，以自重压开进料压力门2。均匀料层经进口吸风道3除轻杂质和灰尘，进入筛体的第一层筛面5，又称接料筛面或初清筛面；筛上物为大杂质（草杆、泥块等），从大杂收集槽6排出；大麦等穿过筛孔进入第二层筛面7筛理，筛出稍大于麦粒的中级杂质由中杂收集槽16排出；大麦继续穿过筛孔进入第三层面筛8（精选筛面）清理，麦粒作为筛上物排出，经出口吸风道13再次吸除轻质杂质后流出机外。穿过第三层筛孔的泥沙、杂草种子等小杂质，由小杂收集槽14排出。2磁力除铁器由永久磁铁或电磁铁组成。永久磁铁结构简单，使用维护简便和不耗电能，但磁力较弱，磁性会退化。电磁铁磁力稳定，性能可靠，但需一定的电流强度，结构复杂。常用的磁铁分离器：平板式和旋转式平板式磁铁分离器（见图）：由若干块磁铁排成一排，镶在木槽中，磁极露在物料通过的倾斜平面上。2磁力除铁器由永久磁铁或电磁铁组成。永久磁铁结构简单，使用维护简便和不耗电能，但磁力较弱，磁性会退化。电磁铁磁力稳定，性能可靠，但需一定的电流强度，结构复杂。常用的磁铁分离器：平板式和旋转式平板式磁铁分离器（见图）：由若干块磁铁排成一排，镶在木槽中，磁极露在物料通过的倾斜平面上。旋转式磁铁分离器：由半圆形磁铁铁芯与旋转滚筒组成。1）固定形磁钢装置将永久磁钢根据需要的数量组合起来，分散或集中装置在谷粒经过的加料斜槽或加工设备之前。2）永磁滚筒由上体机1，磁铁滚筒2，下机体3，涡轮减速器4和电机5等组成。物料经压力门形成均匀的料层，落到磁铁滚筒上，谷物随滚筒转动而下落，从出料口排出，其中磁性金属杂质被磁芯磁化，吸留在外筒表面，并被外筒上的拨齿带着随外筒一同转动至磁场作用区外，自动落入铁盒内。（二）大麦的精选及分级设备大麦发芽之前要精选，主要是去除圆形杂粒，特别是断裂的半粒大麦和草籽。1大麦精选机利用杂粒与大麦长度不同的特点进行分离。常用的精选机有碟片式和滚筒式。（1）碟片式精选机：一组同轴安装的圆环形铸铁碟片，碟片的两侧工作面制成许多特殊形状的袋孔，当碟片在大麦堆中转动时，短粒物料被嵌入袋孔而被带到较高位置，由于孔底逐步向下倾斜，短粒物料受本身的重力作用从袋孔中倒出，落入收集槽中。长粒物料因长度较袋孔长，虽能进入袋孔，但其重心仍在袋孔之外，当碟片还未带到一定高度，即从袋孔中滑落，使长粒物料和短粒物料分离。2）滚筒精选机构件：内表面开有袋孔的旋转圆筒。物料进入滚筒后，长粒物料在进料压力和滚筒本身倾斜度的作用下，沿滚筒长度方向由机器另一端流出，短粒物料则嵌入袋孔被带到较高的位置，落入中央收集槽，由螺旋输送机送出机外。2大麦分级设备（1）大麦平板分级筛麦粒在筛面做往复运动时，受到两个力的作用，与运动方向相反的摩擦力和保持自身运动方向的惯性力，当惯性力大于摩擦力时，麦粒才会运动。由于筛面运动方向有周期性的改变，惯性力也产生相应变化，所以麦粒只沿筛面来回运动。当筛面填满麦粒，而在筛的另一端又不断进料时，由于进、排料水平的差异使麦粒沿着筛面移向出口。因此麦粒在筛面上振动停留的时间较长，有充分自动分级的机会。2大麦分级设备1）大麦平板分级筛：麦粒在筛面做往复运动时，受到两个力的作用，与运动方向相反的摩擦力和保持自身运动方向的惯性力，当惯性力大于摩擦力时，麦粒才会运动。由于筛面运动方向有周期性的改变，惯性力也产生相应变化，所以麦粒只沿筛面来回运动。当筛面填满麦粒，而在筛的另一端又不断进料时，由于进、排料水平的差异使麦粒沿着筛面移向出口。因此麦粒在筛面上振动停留的时间较长，有充分自动分级的机会。2）圆筒分级筛圆筒用铁板冲孔后卷成，分层几节筒筛，布置不同孔径的筛面。圆筒用齿轮带动。筛分的大麦由分设在下部的2个螺旋输送机分别送出，未筛出的一级大麦从最末端排出。第二节固体物料的输送一、机械输送设备1.斗式提升机（垂直提升物料）2.皮带运输机（水平或斜向上提升物料）3.螺旋输送机（水平或斜向上提升物料）（一）斗式提升机1.适用于垂直提升松散型、小颗料物料。2.构造和工作原理：由转动鼓轮、料斗、料斗带组成。转动鼓轮有主动轮与从动轮之分主动轮：顶部，与减速器、电机相接，从动轮：在下部，张紧轮，有螺旋或重锤料斗一般为薄钢板用焊接或冲压法制成，分深斗、浅斗和尖角形之分料斗带为安装料斗的牵引带，常用有胶带和链带两种，带宽比斗大35～40mm。（链条带适用高生产率，高度、较重的物料）深斗角度大约为65度角，特点是装料多，但排料难，所以适合干燥、易散落的颗粒料输送。斗间距为2.3～3h（h为斗深）浅斗角度小，大约45度角，特点是卸料易，但装料少，潮湿、较黏的物料可以采用。斗间距为2.3～3h（h为斗深）槽式斗（尖角形斗），下夹角大约50度角，特点是斗之间安装无间隔，侧壁相连成导槽。装料方式有：掏取式、喂入式，有的是掏取和喂入同时在起作用。卸料方式有：重力式——料斗的运行速度为0.5～0.8m/s。离心式——适用于干燥松散、磨损小的物料。料斗的线速度可达1～2m/s。—3.斗式提升机的计算（1）斗式提升机的提升速度：不同物料采用不同的速度。斗式提升机提升速度物料的大小（mm）最大速度（m/s)405050~70更大的物料≤2.5≤2.0≤1.551.25（2）斗式提升机的生产能力（输送量）生产能力计算公式:Q﹦36000V/h×v×ρ×Ф(kg/h)料斗填满系数粉状物料小块物料20～50mm中块物料50～100mm大块物料≧100mm湿物料0.7～0.90.6～0.80.5～0.70.3～0.50.3～0.5（3）功率计算斗式提升机的技术性能型号D250D350PL250PL350HL500输送量t/h21.611.8422522.33050562816填充系数0.60.40.60.40.7510.8510.60.4容量L3.22.67.873.33.33.310.210.25.24.4斗距mm400500200250500斗宽mm250350250350300速度m/s1.251.250.50.41.25传动轮转速r/min47.547.518.715.537.5（二）带式输送机（皮带运输机）1.适用情况：块状、粒状物料输送。可水平、可倾斜送料。2.构造和工作原理：工作原理：利用一根封闭的环形带，由鼓轮带动运行，物料放在带上，靠摩擦力随带前进，到带的另一端靠自重卸下。构造：主要部件：带、托辊、鼓轮、传动装置、张紧装置、加料装置、卸料装置带：橡胶带、塑料带、钢带等，橡胶带最为普遍。上托辊（直形、槽形）、下托辊（直形）；托辊的间距与带宽和所运送的物料有关，当物料为大于20kg的成件物品时，间距就不大于物品在运输方向的长度的1/2。鼓轮有主动轮（带动胶带运动）和从动轮（拉紧胶带和转向胶带）传动装置包括电动机和减速器张紧装置的作用是给胶带一定的张力，防止胶带在鼓轮上打滑，常用有重锤式与螺旋式（从动侧）。加料装置有：漏斗式加料器与螺旋式加料器卸料装置靠物料从输送带末端自由落下。（三）螺旋输送机输送松散装干湿物料，兼有混合物料和加料作用原理：利用旋转的螺旋推送散状物料沿金属槽向前运动。物料由于重力和与槽壁的摩擦力作用，在运动中不随螺旋一起旋转，而是经滑动形式沿着物料槽移动。主要部件：料槽、螺旋、轴及轴承组成螺旋是由转轴和装在轴上的叶片构成，叶片形式有：全叶式、带式、叶片式和成型叶；全叶式结构最简单，推力和输送量都很大，效率最高，适用于松散物料；粘稠物料宜用带式螺旋；叶片式和成型叶在输送物料的同时，对物料具有搅拌、揉捏及混合作用。料槽分为圆形和半圆形两种轴可以是空心轴也可以是实心轴轴承：两端装有止推轴承；中间装有吊装的轴承——吊架。全叶式带式叶片式成型叶二、气流输送（一）气流输送设备常用的气体输送设备为低压空气压缩机、通风机和真空泵等。气体输送和压缩过程中，常以”压缩比“来表示气体的压缩程度，若p1与p2分别为空压机中进口与出口时的气体绝对压强，则其压缩比为p2/p1。（一）气流输送设备2、往复式空压机往复式空压机的结构和工作原理类似于往复泵。因操作是气体受压发热，故在气缸外需有冷却装置，有水冷、风冷之分，一般选用水冷式空压机。往复式空压机按其气缸排列的不同，可有V型、W型、L型等等之分；按其排气压强的不同，可分为高压（80-100大气压）、中压（10-80）与低压（10）三类。如4L-20/8型号的空压机表示：两个气缸呈L型排列、额定排气量为20m3/min、排气压强为8kg/cm2、L前面的数字4表示该系列空压机的序号。特点：容量范围广，价格比较低廉，操作与维修比较方便；缺点是出口流量不稳定，而且出气体中夹带油雾。为解决出口空气中含有油雾的缺点，用含有二硫化钼的氟塑料制成的活塞环，代替空压机中原来的金属环作无油润滑。三、气流输送（二）气流输送的原理借助强烈的空气流沿管道流动，把悬浮在气流中的物料送到所需的地方。优点：设备简单、占地面积少，费用少，输送能力和输送距离的可调性大；缺点：动力消耗比较大，不适合输送潮湿和沾滞的物料。1、垂直管道中颗粒物料气流输送的流体力学条件颗粒在垂直管道内受到气流的影响，有三种力作用在颗粒上：①本身的重力W；②颗粒受到浮力；③颗粒与气流相对运动而产生的阻力。气流速度大于粒子的悬浮速度，气流速度迫使粒子向上运动，此时的气流速度即为可输送该物料的气流速度。2、颗粒在水平管道中的悬浮（五种力的作用）3、颗粒在输料管中的运动状态（1）在垂直管道中：流化态状态，气流输送状态（2）在水平管道中：悬浮流状态，两相流动状态，团块流（三）气流输送的流程吸引式输送流程（真空输送）：压送式输送流程混合式输送流程几种流程的比较（1）吸入式流程的加料处，可不需要加料器。而排料处则安装有封闭较好的排料器，以防止在排料时发生物料反吹。由于输送系统为真空,不易发生漏孔.（2）压送式流程在加料处需要安装有封闭较好的加料器，以防止在加料处发生物料反吹，而在排料处就不需要排料器，可自动卸料。（3）当输送量相同时，压送式流程较吹入式流程采用较细的管道，这是因为它的操作压强差为吸入式的1.5倍左右。（4）压力系统大约每1kg的空气输送20kg的物料，负压系统约为一半。（5）当从几个不同的地方，向一个卸料点送料时，采用吸入式气流输送最合适。而从一个加料点向几个不同的地主送料时，采用压送式气流输送最好。（三）气流输送的主要配套设备七种“组成设备”：进料装置、输料管道、分离装置、闭风器、风机、除尘器、空气管道。1、进料装置（1）单管吸嘴、带二次进风进口的单管吸嘴、喇叭形双筒吸嘴、固定形吸嘴（2）闭风器可在压送系统中作加料用，或在吸送式系统中作卸料用在低转速后，转速与排料量成正比，当达到最大排料量后，如继续提高转速，排料量反而降低，圆周速度在0.3-0.6m/s叶轮与外壳之间的间隙越小，气密性较好，一般0.2-0.5mm2、分离装置（1）旋风分离器利用离心力沉降原理自气流中分离出固体颗粒的设备（2）重力式分离装置3。空气除尘装置（旋风除尘装置、袋滤器、湿式除尘器）（四）气流输送的计算1、空气需用量的计算（1）混合比：每1kg空气所能提升的物料质量，或输送的物料流量G物与空气流量G气之比——μ=G物/G气。混合比越大，每1kg空气输送的物料量就越多。过高的混合比，易造成管道堵塞，且阻力损失也大；松散颗粒物料可选用大混合比；潮湿而易结块的物料、粉装物料宜选用小的混合比；吸入式流程混合比选小些，压送式输送，混合比可选大一些。。（四）气流输送的计算1、空气需用量的计算（2）气流速度的选择：气流速度过低，被输送的物料不能悬浮或不能完全悬浮；