物料的处理与输送设备.ppt

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1、发酵设备 学院：化学工程学院学院：化学工程学院专业：生物工程专业：生物工程教师：教师：宋向阳宋向阳1 参考教材 1、发酵设备发酵设备 高孔荣高孔荣 主编主编 中国轻工出版社中国轻工出版社3232 学时学时 3 3、生物工程设备、生物工程设备 郑裕国郑裕国 主编主编化学工业出版社化学工业出版社化学工业出版社化学工业出版社2 2、生物工程设备、生物工程设备梁世中梁世中梁世中梁世中 主编主编主编主编 中国轻工业出版社中国轻工业出版社中国轻工业出版社中国轻工业出版社2授课内容一、物料的处理与输送设备二、培养基的制备设备三、发芽与空气调节设备四、空气除菌设备五、嫌气发酵设备六、通风发酵设备七、过滤与分离

2、设备八、蒸发、结晶与离子交换设备九、干燥设备3 绪 论 (1)v发酵v发酵设备工厂建立工艺 设备 经济 销售 环保4 绪 论 (2)v生物工程设备符合工程学、工程理念理论上：正确性技术上：可行性操作上：安全性经济上：合理性环保上：达标性5设备技术设备技术经济基础经济基础环保技术环保技术销售环节销售环节销售环节销售环节工工厂厂建建立立南京林业大学化学工程学院生物工程系南京林业大学化学工程学院生物工程系工艺流程工艺流程工艺流程工艺流程6一、发酵工业的定义一、发酵工业的定义1、发酵（fermentation）此英文术语最早是由拉丁语ferver，即“发泡”、“沸涌”派生而来的，即酵母作用于果汁或谷物

3、，进行酒精发酵时产生co2。2、发酵工业的定义借助微生物在有氧或无氧条件下的生命活动来制备微生物菌体本身，或其直接代谢产物或其次级代谢产物的过程。发酵产品具备条件A、传统发酵C、新兴发酵工业B、近代发酵工业7发酵传统定义 以生物学观点来看，发酵是指有机化合物进行无氧代谢释放能量的过程。嫌气发酵，可定义为发酵是供给能源的氧化还原反应。好气发酵要经过 厌氧发酵 两个代谢过程 有氧呼吸 8发酵产品具备条件1、要有某种适宜的微生物2、微生物代谢的条件3、微生物进行发酵的设备4、微生物的生物转化发酵5、精制成产品的方法和设备。93、现代发酵技术与生物技术的关系v在我国实施的六大高科技v生物技术的3个特点

4、 v 发酵工业 1、生物技术2、信息技术3、新材料技术1、是一门多学科、综合性的科学技术 生物作用剂A、原材料的预处理2、反应中需要生物催化剂的参与，它是游离或固定化细胞或酶的总称。3、建立生物反应过程4、新能源技术5、海洋技术6、空间技术B、生物催化剂的制备C、生物反应器及反应条件的选择D、产物的分离纯化10生物作用剂（生物催化剂）1、酶2、整体细胞3、多细胞生物体 11“发酵设备”课程重点 设备设备 结构结构 原理原理 特点特点 设计计算设计计算 选型选型 维护维护12第一章第一章 物料的处理与输送设备13第一节 筛选与粉碎机一、磁铁分离器1、磁铁分离组成 永久磁铁 电磁铁2、磁铁分离方法

5、 平板磁铁分离器 旋转式夹杂物大体上分三类夹杂物大体上分三类纤维性较长的物质纤维性较长的物质 颗粒状物质颗粒状物质 铁磁性物质铁磁性物质14A、平板磁铁分离器平板磁铁分离器 物料控料闸图图 1-1 平板式磁分离器平板式磁分离器马蹄形磁铁一排磁铁倾斜角度 30-40 15B、旋转式磁铁分离器 半圆形磁铁芯 旋转滚筒结构结构进料磁铁滚筒出料盛铁盒控料闸滚筒与磁铁间距 2mm图图1-2 旋转式磁铁分离器旋转式磁铁分离器16二、筛选机(1)平面筛1、振动筛 金属丝冲孔金属板筛孔形状圆形正方形长方形 筛板开孔率 50-60%振动筛转筒筛类型17二、筛选机(2)1、振动筛 筛选、风选（大麦初选机）筛选机生

6、产能力G G=Bq （kg/h）B-筛面的宽度（m）q-单位筛面流量(kg/mh)18二、筛选机(3)v2、圆筒分级筛（啤酒）大麦精选后的分级用 分三个等级 筛筒倾斜角度 3-5 D筛筒：L=1：4-6 圆周速率 0.7-1.0 m/s。进料饲料大麦级大麦级大麦图图 1-4 圆筒分级筛圆筒分级筛19二、筛选机(3)v2、圆筒分级筛（啤酒）大麦精选后的分级用圆筒分级筛的生产能力经验公式 G=q DL Q 单位筛面负荷量 kg/m2h ，大麦取q=450-550 kg/m2h D 筛筒直径 m L 筛筒直径 m 筛面有效系数，取1/4-1/6 20三、锤式粉碎机1、结构2、特点3、生产能力计算进料

7、进料轴机壳冲击板筛网锤刀出料出料图图 1-5 锤式粉碎机锤式粉碎机21固体物料粉碎受力情况挤压破碎冲击破碎 研磨粉碎剪切粉碎 劈裂粉碎。22固体物料粉碎粒度情况破碎 51.5 mm粉碎 1.5-0.3 mm微粉碎 0.3-0.05 mm超微粉碎 1-0.1um极微粉碎。0.1-110-4um232、锤式粉碎机特点构造简单粉碎粒度大生产能力高运转稳定但 机械磨损大。锤刀矩形斧形带角矩形锤刀 对称安装对称安装图图 1-6 锤刀形状锤刀形状243、锤式粉碎机生产能力消耗(1)半经验公式 从一个圆孔排出的产品体积V0V0=（/4）d02d ud0 筛孔直径筛孔直径 （m）d 产品粒经产品粒经 （m）u

8、 排料系数，一般为排料系数，一般为 0.7253、锤式粉碎机生产能力消耗(2)锤刀扫过筛孔时,每小时排出产品的体积V=60V0KnZ (m3/h )Z 筛孔总数筛孔总数n 转子转数转子转数 (r/min)K K排锤刀排锤刀 263、锤式粉碎机生产能力消耗(3)动力消耗 N(Kw)N=AD2Ln (m3/h )A 系数系数,根据实验确定根据实验确定 D 锤刀末端直径锤刀末端直径 (m)L 转子轴向长度转子轴向长度 (m)27四、球磨机1、组成 转筒、硬质球体2、原理 撞击、研磨3、计算进料产品筛板转筒球 图图1-8 球磨机球磨机球磨机的转速 n=32/D （r/min）D转筒直径 （m）28五、

9、盘磨机1、用途 磨大米、豆类、玉米2、构造 两个沟纹的圆盘3、工作原理 研磨、剪切进料出料图图1-7 盘磨机盘磨机转盘固定盘29六、辊式粉碎机（1）1、用途 磨大米、豆类、玉米2、构造 两个沟纹的圆盘3、工作原理 研磨、剪切。物料图图1-9 两辊式粉碎机两辊式粉碎机A、两辊式粉碎机、两辊式粉碎机30六、辊式粉碎机（2）组成 两对辊筒、一组筛子。B B、四辊式粉碎机、四辊式粉碎机物料细粉皮壳细粉辊筒筛图图1-10 四辊式粉碎机四辊式粉碎机31六、辊式粉碎机（3）组成 前三个辊筒是光辊，组成两个，后两个辊筒是丝辊，为一独立磨碎单元。C C、五辊式粉碎机、五辊式粉碎机物料细粉皮壳细粉辊筒筛图图1-1

10、1 五辊式粉碎机五辊式粉碎机32六、辊式粉碎机（4）组成 三对辊筒、二组筛子前两对为光辊，第三对为丝辊。D D、六辊式粉碎机、六辊式粉碎机物料细粒皮壳细粉辊筒筛细粉 图图 1-12 六辊式粉碎机六辊式粉碎机33六、辊式粉碎机（5）辊式粉碎机的生产能力计算 Q=120DnLbr （kg/h）D辊筒直径辊筒直径（m）n辊筒转速辊筒转速 (r/min)L 辊筒长度辊筒长度 (m)b两辊间隙两辊间隙 r物料容积重，对于麦芽物料容积重，对于麦芽r=500 kg/m3 填充系数，由生产实践获得（填充系数，由生产实践获得（麦芽麦芽）34六、辊式粉碎机（6）辊式粉碎机的功率 N=0.735KG/(dn)（kw

11、）N辊式粉碎机功率辊式粉碎机功率（Kw）K系数，系数，取取 K=100-110 G 粉碎机生产能力粉碎机生产能力 (t/h)d麦粒腹径麦粒腹径 （cm）n辊筒转速辊筒转速 （r/min）35粉碎的粒度破碎 先使物料破碎成直径 5 mm 以下的小块物料，称为碎块，再破碎成碎粒 5-1.5 mm粉碎 碎成粉末 1.5-0.3 mm微粉碎 更小的粉末，即微粒直径 0.3-0.05 mm亚微粒子 0.05-0.001 mm超微粉碎 1-0.1 um 极微粉碎 0.1-110-4 um。36第二节 气流输送原理 借助强烈的空气流沿管道流动，对悬浮在气流中的物料进行输送。气流输送特点气流输送特点 操作弹性

12、大操作弹性大 设备优势（简单、占地少）设备优势（简单、占地少）自动化程度高自动化程度高 但但 动力消耗大动力消耗大 潮湿的及粘滞的物料不适合潮湿的及粘滞的物料不适合 37一、气流输送原理（一）颗粒在垂直管中的悬浮 当u=ut时，则颗粒在气流中静止 当u ut时，则颗粒就会被气流带动即输送。GFfG重力F浮力F阻力u 气流向上的速度 （m/s）ut 颗粒自由沉降速度 （m/s）38（二）颗粒在水平管中的悬浮 颗粒在水平管中的悬浮可分几种力1）气流湍流时在垂直方向上的分速度 所产生的力2）管中心气流最大,抛物线形3)麦格纽斯效应(中心线上下压差)4)垂直分力5)垂直方向的反作用力。图图 1-13

13、水平管的悬浮作用水平管的悬浮作用39（三）颗粒在垂直管中的运动状态（三）颗粒在垂直管中的运动状态1、v气=v颗粒，颗粒在气流中自由悬浮2、v气 v颗粒，输送3、v气很大，悬浮流状态4、v气很低，上部颗粒稀薄，下部密集，即两相流动状态5、v气再低，颗粒在管底堆积，即团块流。40二、气流输送流程根据设备组合可分三种1）真空输送2）压力输送3）压力真空输送。411、真空输送 真空泵启动后，系统内形成负压，空气和物料被吸入输料管中，经闭风器将物料卸出。1-吸嘴 2-软管 3-固定管 4-分离器 5-旋转加料器6-排料管 7-空气管 8-除尘器 9-真空泵 10-排风管12345678910 图图 1-

14、14 真空输送真空输送422、压力输送系统内压力大于大气压力，闭风器加料。1-空气入口 2-鼓风机 3-加料斗 4-旋转加料器5-输料管 6-分离器 7-排料口 8-空气出口12345687 图图 1-15 压力输送压力输送433、真空输送与压力输送结合压力真空输送系统从几个不同地方，向一个卸料点送料时，真空输送系统最合适。从一个加料点，向几个不同地方送料时，压力输送系统最合适。123456789101112 图图 1-16 压力真空输送系统压力真空输送系统1-细嘴 2-软管 3、9-固定管 4、10-分离器5-旋转供料器 6-空气罐 7-过滤器 8-鼓风机11-二次分离器 12-排出口44气

15、流输送适用范围1）输送量大2）连续运行操作而1）输送量少2）间歇操作。不适合气流输送45三、气流输送系统的组成设备v系统组成设备 进料装置 物料分离装置 空气除尘装置46(一)进料装置 v1、吸嘴vA 单管形吸嘴vB 带二次空气进口的单管形吸嘴vC 喇叭形双筒吸嘴 vD 固定形吸嘴47A 单管形吸嘴v输料管口即为单管形吸嘴v特点 物料和空气同时从管口吸入v 当大量物料堆积 管口外侧 时，v 空气会被阻断空气空气48B 带二次空气进口的单管形吸嘴v特点 设有二次空气进口，有所改善。空气空气二次空气二次空气49C 喇叭形双筒吸嘴(1)v结构 吸嘴由内筒和外筒组成v内筒 吸取物料,直径与输料管的一样

16、v吸料口 喇叭形v二次空气通道 内筒与外筒间的环隙内筒内筒外筒外筒双筒喇叭形吸嘴双筒喇叭形吸嘴dDdes50C 喇叭形双筒吸嘴(2)v环隙面积与吸入口面积之比 av内外筒口的高度差 SvS=+0.5dev =14-20(喇叭开口度)v吸嘴长度 L900内筒内筒外筒外筒图图1-17 双筒喇叭形吸嘴双筒喇叭形吸嘴dDdesD2d2de251D 固定形吸嘴v物料通过料斗被吸到输料管中v进料量由滑板调节v空气进口装有铁丝网。12图图 1-18 固定形吸嘴固定形吸嘴1-输料管输料管2-滑板滑板522、旋转加料器(1)v结构 外壳内有一旋转叶轮v 叶轮 6-8片v叶轮圆周速度 0.3-0.6 m/sv叶轮

17、与外壳间空隙 0.2-0.5 mm。物料物料出料出料图图1-19 旋转加料器料旋转加料器料叶片叶片外壳外壳532、旋转加料器(2)v旋转加料器 供料量 VvV=60qn v(m3/h)v式中 q 叶轮旋转一周排出的体积(m3/h)v n 叶轮转速(m3/r)物料物料出料出料图图 1-19 旋转加料器料旋转加料器料叶片叶片外壳外壳v容积效率，容积效率，54(二)物料分离装置（1）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。2、重力分离器 带有悬浮物料的气流进入分离器，流速降低，物料由自身的重力而沉降，气体则从上部排出。图图 1-21 重力式分离器重力式分离器物料出口物料出口筛筒筛筒

18、物料物料气流出口气流出口Dd55(二)物料分离装置（2）分离器的圆筒直径 D D=1.13 (m)物料出口物料出口筛筒筛筒物料物料气流出口气流出口DdVaautVa 空气流量空气流量 (m3/s)a 系数系数 (0.03-0.05)ut 悬浮速度悬浮速度 (m/s)图图 1-21 重力式分离器重力式分离器56(二)物料分离装置（3）圆筒高度 L=(1.0-2.0)D 粒径3 mm，系数取 中等粒径，系数取 粉状物料，系数取圆锥高度 H物料出口物料出口筛筒筛筒物料物料气流出口气流出口Dd （Dd）tg 2H=(m)图图 1-21 重力式分离器重力式分离器57(三)空气除尘装置（1）1、旋风分离器

19、2、袋滤器3、湿式除尘器 作用 A 净化排放的空气 B 回收粉状物料 C 防止粉粒损坏真空泵58(三)空气除尘装置（2）2、袋滤器第一次黏附层 网格上粘上的一层 粉尘滤布 格架支承作用振动器振动器气流气流含尘气流含尘气流粉尘粉尘图图 1-22 袋滤器袋滤器滤袋滤袋59(三)空气除尘装置（3）3、湿式除尘器原理 利用水来捕集气流 中的粉尘。适合 含尘量少的气体净化。含尘气体含尘气体伞形孔板伞形孔板净化气体净化气体进水口进水口液面计液面计排污口排污口图图 1-23 湿式除尘器湿式除尘器60四、气流输送系统计算（一）气流速度（二）混合比（三）输送空气量和输送管经计算（四）压力损失计算（五）输送功率的

20、计算及风机的选择（六）计算举例61（一）气流速度气流速度 过高浪费动力浪费动力磨损增加磨损增加物料易碎物料易碎v气流气流 v颗粒颗粒物料颗粒间碰撞颗粒与管壁的碰撞气流在管道上分布不均匀性因素62（二）混合比混合比usUs=Ws/Wa混合比的选择物料特性输送系统的具体情况Ws 物料质量流量（kg/h）Wa 空气质量流量（kg/h）63（三）输送空气量和输送管经计算输送空气量和输送管经计算Va=Ws/（Us Pa）Va 输送空气量 （m3/h）Ws 输送物料量 （m3/h）Us 混合比 Pa 空气密度 （kg/m3）64（四）压力损失计算压力损失计算1、加速段的压力损失 Pac2、水平输料管中的压

21、力损失PHL3、输料弯管中的压力损失Pel4、垂直输料管中的压力损失PvL5、重力式分离器的压力损失Pws6、旋风除尘器的压力损失Pse7、空气管的压力损失Pex8、气流输送系统的总压力损失P P=Pac+PHL+Pel+PvL+Pws+Pse+Pex65（五）输送功率的计算及风机的选择总压力损失P及空气量Va均增加10-20%的附加量风机风压风机风压 P=（）P (Pa)风机功率风机功率 N=VP/(W)风机风量风机风量 V=（）Va/3600 (m3/s)效率,一般取66第三节 输送机械一、带式输送机二、斗式提升机三、螺旋输送机特点特点 A 结构简单结构简单 B 动力消耗低动力消耗低 C

22、输送能力大输送能力大 D 安全可靠安全可靠 E 适用性广适用性广不足不足 如要改变方向如要改变方向 需要多台机联合使用需要多台机联合使用67一、带式输送机（一）带式输送机的原理及结构1、带2、托辊3、鼓轮4、传动装置5、张紧装置6、加料装置7、卸料装置原理原理 利用一根封闭的利用一根封闭的环形带环形带，由，由鼓轮鼓轮带带动运行，物料放在带上，靠动运行，物料放在带上，靠摩擦力摩擦力随带前随带前进，到带的另一端靠进，到带的另一端靠自重自重卸下。卸下。681、带类型 橡胶带 钢带 网状钢丝带 塑料带橡胶带 若干层帆布 各层帆布之间用橡胶胶合 带上下及 两侧有橡胶保护层 带宽 300-1600 mm（

23、2-12层）层）692、托辊类型 上托辊 下托辊托辊的间距与宽度和所运送的物料有关如20kg，则物料间距L运输长度L的1/2上托辊上托辊下托辊下托辊图图1-24 上下托辊上下托辊胶带胶带直形、槽形直形、槽形直形直形703、鼓轮带式输送机两端的轮称为鼓轮主动轮 卸料端的鼓轮从动轮 拉紧胶带 转向胶带鼓轮材料 生铁铸造/钢板焊接成的空心轮。鼓轮的宽度胶带100-200mm714、传动装置 电动机 减速器类型结构结构闭式闭式开式开式725、张紧装置给胶带一定的张力，防止胶带在鼓轮上打滑重锤式重锤式螺旋式螺旋式图图1-25 张紧装置张紧装置736、加料（卸料）装置加料加料装置 漏斗式加料器 螺旋式加料

24、器卸料卸料装置 中途卸料可用挡板 30-45 （挡板与中心线夹角）末端卸料，靠物料自身重力卸出74（二）带式输送机的计算（1）1、输送量的计算带式输送机的输送量QQ=3.6qV (t/h)3600qV1000式中 q带上单位长度的载荷 （kg/m）V 带的运行速度 （m/s）75（二）带式输送机的计算（2）2、功率计算带式输送机的功率 N(KW)N=K1A（0.000545KLV+0.000147QL）0.00274QHK1式中 H 提升高度 （m）上升+下降-K 系数，如表1-8 P22 L 输送机长度（m）Q 输送能力 （t/h）V 输送带速度（m/s）K1 起动附加系数，K1 A 系数，

25、如表1-9 P2376二、斗式提升机1、料斗2、料斗带3、卸料方法4、装料方法5、转鼓原理原理 以链条或胶带为牵引件，把若干个料斗固定在牵引件上，牵引件由上下转鼓张紧并带动运行。771、料斗材料材料 不锈钢板、薄钢板、铝板 （冲压、焊接或铆接而成）类型类型 深斗 浅斗 尖角形斗 斗口呈65。装料多，但物料不容易排尽654550深斗浅斗尖角形斗1-27 料斗形状料斗形状斗口呈45。容易卸料，适合较潮湿及较粘物料又称导槽式斗。斗的侧壁延伸到底板外，成为挡边。782 料斗带 3 卸料方法料斗带类型料斗带类型 胶带、链条（与带式运输机相同）卸料方法卸料方法 离心式离心式 1-2 m/s 1-2 m/s

26、 重力式重力式 0.5-0.8 m/s 0.5-0.8 m/s794、装料方法装料方法 掏取式掏取式 喂入式喂入式(见见FLASH)FLASH)80(二)斗式提升机生产能力、功率计算（1）1、生产能力计算Q=3600 VP (kg/h)i 料斗容积料斗容积 (m3)a 料斗间距料斗间距 (m)v 运行速度运行速度 (m/s)p 物料的堆积密度物料的堆积密度 (kg/m3)ia 料斗的充填系数料斗的充填系数 0.7-0.95 81(二)斗式提升机生产能力、功率计算（2）2、功率计算斗式提升机的功率NN=(kw)QH367式中式中 Q 生产能力生产能力（t/h）H 提升高度提升高度 (m)总效率，

27、总效率，82三、螺旋输送机（1）(一)螺旋输送机的原理与特点原理原理 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，而是以滑动形式沿着物料槽移动。特点特点 构造简单 操作安全方便 能在多处中间位置装料、卸料 密封性好但但 磨损大 动力消耗大 输送距离短 30 m 83三、螺旋输送机（2）(二)螺旋输送机的构造1、螺旋2、轴3、轴承4、机壳123456物料物料卸料卸料图图1-30 螺旋输送机螺旋输送机1-皮带轮皮带轮 2、6-轴承轴承 3-机壳机壳 4-吊带吊带 5-螺旋螺旋 84三、螺旋输送机计算（3）(三)输送量及输送功率计算1、输送量 Q Q=60 D2Snp C =15 D2Snp C （t/h）4式中式中 D 螺旋直径螺旋直径（m）C 倾斜系数倾斜系数，0 为为1.0，20为为 0.65 S 螺距螺距（m）n 螺旋轴的转数螺旋轴的转数（r/min）p 物料堆积密度物料堆积密度 （t/m3）填充系数，一般填充系数，一般 =0.125-0.4,谷物谷物 0.25-0.35,面粉面粉85三、螺旋输送机计算（4）(三)输送量及输送功率计算2、输送功率 N N=（LW H）（kW）Q式中式中 Q 输送机的输送能力输送机的输送能力（t/h）L 输送长度输送长度（m）H 升运高度升运高度（r/min）效率效率 ，W 阻力系数，如表阻力系数，如表1-11367 86