生物工程學Ch12的學習教案

生物工程學Ch12的學習教案第1頁/共115頁主要參考資料1、高孔榮．發(fā)酵設備．中國輕工出版社，19912、鄭裕國．生物工程設備化學工業(yè)出版社20073、李艷．發(fā)酵工業(yè)概論．中國輕工業(yè)出版社19994、俞俊堂，唐孝宣．生物工藝學．華東化工學院出版社，19925、章克昌．酒精與蒸餾酒工藝學．中國輕工業(yè)出版社，19956、顧國賢．釀造酒工藝學(第二版)．中國輕工業(yè)出版社，19967、姚玉英等．化工原理．北京：科學技術出版社，19928、姚汝華．微生物工程工藝原理．華南理工大學出版社1996第2頁/共115頁參考網(wǎng)站：生物器材網(wǎng)生物橋各種設備生產(chǎn)廠家的網(wǎng)站

第3頁/共115頁第一章緒論第二章物料的處理和輸送設備第三章空氣凈化除菌第四章培養(yǎng)基的制備第五章通風發(fā)酵設備第六章厭氧發(fā)酵設備第七章植物細胞（組織）和動物細胞培養(yǎng)反應器第八章生化反應器的比擬放大第九章過濾離心和膜分離設備第十章離子交換分離原理和設備第十一章蒸發(fā)與結晶設備第十二章干燥設備第十三章蒸餾設備第4頁/共115頁第一章緒論

生物技術是當今最活躍、發(fā)展最迅速的、最重要的科學技術之一，在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、醫(yī)藥工業(yè)及環(huán)境保護等國民經(jīng)濟領域有著舉足輕重的作用。生物技術的基因工程為先導，結合發(fā)酵工程、酶工程和生化工程技術，構成了現(xiàn)代生物技術。生物工程設備則是生物工程技術和化學工程與設備交叉的結合體。

第5頁/共115頁

本課程將按各種設備的共性，密切結合發(fā)酵生產(chǎn)的特征，重點闡述設備的結構、原理、特點、設計計算、選型及保養(yǎng)。包括整個發(fā)酵生產(chǎn)過程中所需要用到的物料的處理和輸送設備，培養(yǎng)基的制備設備，無菌空氣系統(tǒng)，生物反應器，過濾、結晶、干燥、蒸餾及冷卻設備。第6頁/共115頁生物反應發(fā)酵原材料培養(yǎng)基加工粉碎選料配料輸送滅菌產(chǎn)品產(chǎn)品提取下游技術無菌空氣系統(tǒng)一般生物反應過程示意圖生物催化劑細胞酶沉淀分離（過濾、離心、超濾反滲透）等干燥、蒸餾商品市場接種空壓機空氣凈化蒸汽第7頁/共115頁生化反應的目的：可分為三類：1.生產(chǎn)細胞：菌體細胞，單細胞蛋白、活菌制劑等2.細胞的代謝產(chǎn)物：酒精、氨基酸、抗生素等3.直接用酶催化的產(chǎn)物：淀粉糖（果葡糖漿、葡萄糖、飴糖等）大豆蛋白低分子肽等第8頁/共115頁生化反應器的分類根據(jù)細胞或組織生長代謝的要求可分為：

1.厭氧生物反應器：發(fā)酵過程不需通風，有時需通N2或CO2

罐內(nèi)正壓提高厭氧水平。如：酒精發(fā)酵、啤酒、雙歧桿菌培養(yǎng)（N2）2.通風生物反應器：發(fā)酵過程需通風機械攪拌、氣升式、自吸式等不同結構第9頁/共115頁3.光照生物反應器：殼體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.膜生物反應器：器內(nèi)裝有適當?shù)牟考鳛樯锬さ母街w，或用超濾膜將細胞控制在某一區(qū)域內(nèi)進行反應。第10頁/共115頁根據(jù)反應器結構可分為：罐式；管式；塔式；池式生物反應器根據(jù)器內(nèi)物料的混合方式可分為：非循環(huán)式；內(nèi)循環(huán)式和外循環(huán)式等無論何種反應器，掌握基本的設計方法設計過程基本一樣。第11頁/共115頁生化反應器設計基礎：

細胞動力學（菌體生長規(guī)律、產(chǎn)物代謝的規(guī)律、基質(zhì)濃度產(chǎn)物濃度對發(fā)酵的影響等）、質(zhì)量傳遞（氣-液傳質(zhì)、液體-微生物）、能量傳遞、環(huán)境對發(fā)酵的影響、剪切力的影響等總之，生化反應器的設計是以生物體的代謝為核心，除考慮傳質(zhì)、傳熱的因素外，還需要考慮對環(huán)境條件的要求，確保這些條件的落實。同時為提高傳質(zhì)和傳熱的效率需配置攪拌裝置，同時需考慮剪切力對菌體生長的影響。發(fā)酵過程純種培養(yǎng)，無菌條件的要求。第12頁/共115頁第二章物料處理與輸送設備第13頁/共115頁教學目的與要求：了解固體和液體物料的處理過程，掌握固體物料處理和粉碎設備、物料輸送設備。重點與難點：固體物料處理和粉碎設備、物料輸送設備。第14頁/共115頁

講授內(nèi)容：

第一節(jié)固體物料的處理與粉碎設備第二節(jié)固體物料輸送設備第三節(jié)液體物料輸送設備第15頁/共115頁思考題1、解釋概念：粉碎比、混合比、壓頭、沖程、2、磁力除鐵器有哪幾種？大麥的精選和分級設備有哪些？3、粉碎機的類型及其主要作用力？4、固體物料的單臺輸送設備有哪些？其適用輸送物料和條件？

5、氣流輸送的流程有幾種？特點？比較各流程。6、氣流輸送的設備組成？7、生物工業(yè)常用的泵及適用物料范圍第16頁/共115頁8、某啤酒廠真空輸送麥芽。每天輸送量20噸，操作4h，輸送的水平距離50m，垂直距離25m，90°大彎管(r/D=6)2個，沉降式卸料器排料，后接旋風分離器、袋濾器再由真空泵排空，空氣管長20m，90°彎管(r/D=2)4個。要求⑴畫出工藝流程草圖⑵計算風機風量⑶計算輸料管管徑。第17頁/共115頁第二章物料處理與輸送設備

第一節(jié)固體物料的處理與粉碎設備一、固體物料的篩選除雜設備雜物分三類：1.纖維性較長的物質(zhì)

2.顆粒狀的

3.鐵磁性物質(zhì)啤酒廠生產(chǎn)過程：大麥—粗選—精選—分級

—浸泡發(fā)芽—干燥—粉碎—糖化—過濾

—煮沸—冷卻分離沉淀—前發(fā)酵—后發(fā)酵

—過濾—灌裝—殺菌—冷卻成品第18頁/共115頁（一）谷物原料的粗選設備

除去糠灰、雜質(zhì)、鐵

1.大麥粗選機（平搖振動篩）

2.磁力除鐵器

⑴固定形磁鋼裝置⑵永磁滾筒

第19頁/共115頁1.進料斗

2.進料壓力門

3.進口吸風道4.前沉降室

5.第一層篩面φ12~16mm5.5×20mm550mm6.大雜收集槽

7.第二層篩面1433mm3.5×20mm8.第三層篩面1515φ2mm3.5×20mm9.自衡振動機構

l0.彈簧減振器11.電動機12.吊桿13出口吸風道14.小雜收集槽15.橡皮球清理裝置16中雜收集槽17.篩體18.輕雜收集槽19.活瓣20.后沉降室2m/s21觀察孔22.調(diào)節(jié)風門23通風機SZ型轉(zhuǎn)速350~450r/min偏心距25~30mm4~7m/s進口風速4~6m/s出口風速4~7m/s2m/s第20頁/共115頁⑴固定形磁鋼裝置第21頁/共115頁

CXY—25型永磁滾筒1上機體2磁鐵滾筒3下機體4蝸輪減速器5電動機6.鐵隔板7.撥齒8.觀察窗9.大麥出口10盛鐵盒第22頁/共115頁

(二)大麥的精選及分級設備

1.目的:

精選目的除去圓形雜粒,特別是半粒大麥和草籽.

分級目的為了在浸漬和發(fā)芽過程保持均勻一致,提高麥芽質(zhì)量和出芽率.2.大麥精選機

⑴滾筒精選機

⑵碟片式精選機

⒊大麥分級設備

⑴平板分級篩⑵圓筒分級篩

一級麥粒腹徑在2.5~2.8mm；二級麥粒腹徑在2.2~2.5mm；三級麥粒腹徑在2.2mm以下。第23頁/共115頁圓筒精選機第24頁/共115頁第25頁/共115頁1.碟片2.葉片3.短粒出口4.盛物盒第26頁/共115頁第27頁/共115頁

大麥圓筒分級機Φ2.2mmΦ2.5mm結構簡單傳動方便篩面利用率篩面的1/5第28頁/共115頁二、固體物料的粉碎設備

（一）物料粉碎的力學分析

擠壓破碎

沖擊破碎研磨破碎剪切破碎劈裂破碎第29頁/共115頁（二）物料的粉碎度（粉碎比）

粉碎比：物料粉碎前后平均粒徑之比。以x表示

x=D1/D2

D1

粉碎前物料的平均粒徑mmD2

粉碎后物料的平均粒徑mm（三）粉碎機械

1.錘式粉碎機:

發(fā)酵工業(yè)用于原料的中碎和細碎⑴錘式粉碎機的結構

錘式粉碎機作用力主要是沖擊力。第30頁/共115頁優(yōu)點：結構簡單、緊湊、適應性強，粉碎度大，生產(chǎn)能力高，運轉(zhuǎn)可靠；缺點:

機械磨損大定型產(chǎn)品P170表第31頁/共115頁⑵錘式粉碎機的生產(chǎn)能力

圓孔篩：錘刀掃一次一個圓篩孔排出產(chǎn)品容量Vo(m3)

Vo=0.785·Do2·d·μ

(m3)

式中：Do—篩孔直徑,md—

產(chǎn)品粒度mμ—排料不均勻系數(shù)每h排出的產(chǎn)品體積V：

V=60×0.785·Do2·d·μ·Z·k·n

（m3/h）

Z—

篩孔總數(shù)k—

錘刀排數(shù)n—轉(zhuǎn)速r/min

每h排出的產(chǎn)品量（質(zhì)量）QQ=V.γ=15πDo2·d·Z·k·n·γ（t/h）

γ—

產(chǎn)品的松散體積質(zhì)量（t/m3）第32頁/共115頁對于方孔篩：每個孔排出的產(chǎn)品容量（m3）

Vo=L·c·d·μ

（m3）

L、c—分別為篩孔的長度、寬度m每h排出的產(chǎn)品量體積V：

V=60L·c·d·μ·Z·k·n

（m3/h）

Z—

篩孔總數(shù)k—

錘刀排數(shù)

n—

轉(zhuǎn)速r/min每h排出的產(chǎn)品量（質(zhì)量）Q：

Q=V.γ=60L·c·d·μ·Z·k·n·γ（t/h）

γ—

產(chǎn)品的松散體積質(zhì)量（t/m3）第33頁/共115頁也可按經(jīng)驗公式計算：

Q=k·D1·L·ρ（kg/h）式中：D1

—轉(zhuǎn)子的工作直徑mL—轉(zhuǎn)子的軸向長度mρ—粉碎產(chǎn)品的密度kg/m3k—系數(shù)，大米瓜干大麥取80~100⑶粉碎機的功耗N：按經(jīng)驗公式估算:

N=k·D12·L·n

(kW)n—轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)數(shù)r/mink—系數(shù)，與原料的性質(zhì)和粉碎度有關

k約為0.1~0.2，粉碎比大時取大值第34頁/共115頁

2.對輥粉碎機廣泛用于顆粒物料的中碎和細碎。啤酒廠麥芽、大米采用對輥粉碎機。

主要作用力是擠壓力

常用兩輥、四輥、五輥、六輥。⑴對輥粉碎機的構造原理

第35頁/共115頁轉(zhuǎn)速2.5~6m/s，5~30%速差直徑250~800mm，L＜1500mm第36頁/共115頁⑵輥式生產(chǎn)能力：理論生產(chǎn)能力

Q=60πD1.n.b.L.ρφ（kg/h）

D1—軋輥直徑mb—兩輥間距m（0.0001~0.00015）

L—軋輥長度mn—輥子轉(zhuǎn)速r/minρ—被粉碎物料容重kg/m3Φ—松散系數(shù)大麥芽取0.5~0.7，與物料性質(zhì)和操作均勻度有關。

軋輥長度100mm每小時粉碎大麥芽：雙輥粉碎機150~200kg/h

四輥式200~300kg第37頁/共115頁⑶功率估算：經(jīng)驗公式：

a.

式中：k—

系數(shù)取100~110G—

粉碎機的生產(chǎn)能力（t/h）

d—

被粉碎顆粒的腹徑cmω—

軋輥轉(zhuǎn)速r/min

（經(jīng)驗粉碎1t功耗2kW）

第38頁/共115頁b.也可按下式計算：

N=（0.8~1.06）kLυ（kW）式中：k—

系數(shù)k=0.6D1/D2+0.15D1、D2

—

進料、卸料粒度

L—

軋輥長度mυ—軋輥的圓周速度m/s

通常取2.5~5m/s⑷多輥粉碎機第39頁/共115頁光輥絲輥光輥絲輥12~14條/25.4mm第40頁/共115頁絲輥光輥光輥第41頁/共115頁

3.圓盤鋼磨

4.MF—260型鋼片式磨粉機三、固體物料的加水粉碎（濕法粉碎）

1.濕法粉碎設備

2.砂輪磨四、微細粉碎和超微細粉碎粒徑幾微米到幾埃。第42頁/共115頁第43頁/共115頁第二節(jié)固體物料輸送設備對于發(fā)酵工廠物料輸送主要設備和方法機械輸送設備：P422

斗式提升機（垂直提升物料）

皮帶運輸機（水平或斜向上提升物料）

螺旋輸送機（水平或斜向上提升物料）

氣力輸送系統(tǒng)（垂直或水平提升物料）第44頁/共115頁1、適用物料：松散型、小顆粒物料大麥、玉米、大豆砂粒、細煤斗式提升機常用于將物料垂直提升到一定高度，以便使物料借重力自流加工。國產(chǎn)的斗式提升機的型式有D型，HL型，PL型。D型是采用橡膠帶為牽引構件，HL型是以鍛造的環(huán)形鏈條為牽引構件，PL型是采用板鏈為牽引構件。發(fā)酵工廠最常用的是以橡膠帶牽引的D型斗式提升機。斗式提升機斗式運輸機第45頁/共115頁2、構造和原理膠帶或鏈條作牽引件，料斗用螺釘固定在牽引件上上下鼓輪張緊帶動運行。料斗：焊接沖壓深斗、淺斗、尖角形斗

1主動輪2卸料口3料斗4輸料帶5從動輪6進料口7外殼8電動機第46頁/共115頁料斗帶：常用膠帶帆布的橡膠帶比料斗寬35~40mm鏈條鋼制有較強牽引力適合較高效率、較高高度、較重物料輸送第47頁/共115頁裝料和卸料：裝料：掏取式喂入式同時第48頁/共115頁卸料：重力粘度較大、較重不易拋出的物料料斗速度0.5~0.8m/s離心干燥松散且磨損小的物料料斗線速度1~2m/s1離心式2導輪式重力3導槽式重力第49頁/共115頁3斗式提升機的計算⑴提升速度：物料確定

第50頁/共115頁⑵生產(chǎn)能力

V——一個斗子的容量，m3；

h——斗子間距；

v——提升速度，m/s；ρ——物料密度，kg/m3；φ——填充系數(shù)。見下表（kg/h）粉狀物料0.7~0.9小塊物料20~50mm0.6~0.8中塊物料50~100mm0.5~0.7大塊物料≥100mm0.3~0.5濕物料0.3~0.5第51頁/共115頁⑶功率消耗:Q——生產(chǎn)能力，t/h；H——提升高度，m；η——傳動效率0.5~0.8電動機功率:1.2阻力系數(shù)，啟動時電機克服慣性(kW)第52頁/共115頁目前斗式提升機是定型產(chǎn)品，常用D型第53頁/共115頁皮帶輸送機皮帶運輸機1適用物料：松散狀干濕物料或成包成件的物件

水平或有一定傾角物料輸送，傾角≤22°與物料和輸送帶的摩擦和自然降落的程度有關。

分類：

固定式搬移式運動式

特點：使用非常方便，操作連續(xù)性強，輸送能力較高，在運送相同距離和重量的物料時，帶式輸送機的動力消耗最小。

第54頁/共115頁2構造和原理

物料放在輸送帶上，靠摩擦力前進，到帶的一端或規(guī)定位置靠自重或卸料器落下。構造：帶、橡膠帶塑料帶鋼帶300~1200mm

托輥、上下間距1~1.5m箱鼓輪、傳動和張緊裝置、加料和卸料裝置第55頁/共115頁帶:

橡膠帶塑料帶鋼帶300~1200mm安全規(guī)定，貨物在兩邊應有50~100mm余量托輥:

上下間距一般與帶寬和物料有關松散物料一般1~1.5m≥20kg成箱間距≥箱在帶長方向的1/2鼓輪:兩端滾輪卸料端主動輪裝料端從動輪寬度比帶寬大100~120mm，生鐵鑄造或鋼板焊接的空心輪.第56頁/共115頁傳動和張緊裝置：電動機和減速機主動輪端張緊裝置有重錘式和螺絲拉緊式人工加料和卸料裝置：

松散物料：均勻落料，常采用漏斗加料器，漏斗出口小于帶寬的0.7倍。卸料：末段自由落下，不用卸料裝置，中途卸料用擋板，與帶角度35~45°第57頁/共115頁3帶式輸送機的計算⑴皮帶運行速度：與物料有關窄帶取小值寬帶取大值擋板卸料，＜1.5m/s成件物品，一般0.5m/s~1.5m/s或更小傾斜輸送，帶速降低，水平速度乘修正系數(shù)A第58頁/共115頁⑵生產(chǎn)能力：

A——物料在輸送帶上的橫斷面面積，m2；

v——皮帶速度，m/s；ρ——松散物料平均密度，kg/m3；φ——輸送系數(shù)0.8~0.85（t/h）第59頁/共115頁⑶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——克服空轉(zhuǎn)時牽引機構阻力消耗功率；P4——使卸料設備運轉(zhuǎn)消耗功率，根據(jù)生產(chǎn)實際情況確定K——工作條件系數(shù)，與帶長有關1.1~1.2，小于15m，K=1.2η——傳動效率，0.7~0.85（kW）第60頁/共115頁具體計算（kW）提升高度m帶的長度m帶速度m/s（kW）（kW）提升物料克服摩擦克服空轉(zhuǎn)第61頁/共115頁螺旋輸送機螺旋運輸機攪龍1適用物料：潮濕的或松散粉狀或小顆粒物料。水平或傾角小于20°也有垂直報道2結構和原理：軸承螺旋皮帶輪第62頁/共115頁

發(fā)酵工廠使用的螺旋輸送機有些是根據(jù)工藝需要而設計的非定型設備，有些是采用專業(yè)廠生產(chǎn)的標準化設備。優(yōu)點：結構簡單、緊湊、外形小，密閉和中間卸料也適合有毒、塵狀物料的輸送。參數(shù)：螺旋轉(zhuǎn)數(shù)50~80r/min螺距：一般為螺旋直徑的0.5~0.8倍螺旋與槽的間距5~10mm，太大，丟料。料槽3~6mm鋼板葉片4~8mm鋼板

第63頁/共115頁3螺旋輸送機計算⑴生產(chǎn)能力：D——螺旋直徑，m；S——螺距，m；n——螺旋轉(zhuǎn)速，r/min；ρ——物料密度，t/m3；φ——槽的填充系數(shù)0.125~0.4糧粒0.33C——傾斜系數(shù)，水平1，5°0.9；10°0.8；

15°0.77；20°0.65。（t/h）第64頁/共115頁⑵動力消耗L——輸送機長度，m；H——輸送高度，m；K——阻力系數(shù)，谷物1.4，顆粒1.8η——傳動效率0.6~0.8（kW）（kW）第65頁/共115頁⑶螺旋輸送機的直徑D計算：

Q——輸送量t/hρ——物料堆積密度t/m3K——物料綜合特性經(jīng)驗系數(shù)粉粒狀、谷物干粉0.04~0.06，濕粉料0.07φ——填充系數(shù)，粉粒料0.25~0.35

濕粉料，混合時0.125~0.20C——傾斜系數(shù)第66頁/共115頁

常用螺旋直徑系列(單位mm)：

150，200，250，300，400，500，600

常用螺旋運輸機的轉(zhuǎn)數(shù)系列(r/min)：

20，30，35，45，60，75，90，120，150，190

第67頁/共115頁4可彎曲螺旋輸送機

以撓性螺旋體為構件，用電機帶動旋轉(zhuǎn)輸送物料?？蛇x用不同幾何形狀的撓性螺旋體，可直線、彎曲輸送，也可沿設備周圍，饒過墻體、樓層等，輸送靈活。輸送機可任意布置安裝。直線輸送垂直高度10m，水平25m；最長撓性輸送管35m，超過10m，功率增加。優(yōu)點：只有撓性件是運動體，易維修，不污染被輸送物料。可彎曲螺旋輸送機參數(shù)見教材P429表3-3-7第68頁/共115頁氣力輸送系統(tǒng)及設備

20世紀70年代在食品生化行業(yè)廣泛應用，利用空氣在密閉管的流動，帶動物料懸浮輸送到目的地的方式。大麥、玉米、薯干、高粱等。優(yōu)點：設備簡單，占地面積小，費用少，自動化連續(xù)程度高，輸送能力和距離變動范圍大；同時可對物料加熱、冷卻、干燥等操作。第69頁/共115頁一、氣流輸送原理㈠顆粒在垂直管中的懸浮氣流向上運動，顆粒受到三個力浮力和重力不變，與粒子有關顆粒與氣流相對運動產(chǎn)生的阻力Fs隨氣流變化，有三種情況：1Ws＞Fa+Fs粒子向下運動2Ws=Fa+Fs勻速直線運動自由沉降3Ws＜Fa+Fs粒子向上運動

Fa+Fs＞W(wǎng)s時氣流速度為輸送該物料的氣速Fa浮力Fs阻力s第70頁/共115頁㈡顆粒在水平管的懸浮1氣流湍流運動，在垂直方向分力使顆粒懸??；2流體力學考慮，氣速在管中心位置速度最大，壓力最小。3中心線下側(cè)顆粒，顆粒上下受到壓強不同，由于自身旋轉(zhuǎn)，產(chǎn)生向管中心的作用力；麥格紐斯效應Magnuseffect4顆粒形狀不規(guī)則，產(chǎn)生垂直分力，顆粒懸?。?顆粒與顆?；蚬艿琅鲎?，產(chǎn)生垂直分力，顆粒懸浮。第71頁/共115頁㈢顆粒在輸送管中的運動狀態(tài)

與速度直接有關垂直管中，氣速達到顆粒懸浮速度，顆粒在氣流中呈流態(tài)化狀態(tài)，自由懸浮，氣速超過顆粒懸浮速度，氣流輸送，顆粒均勻分布氣流中。水平管：氣速很大，顆粒全部懸浮，均勻分布即懸浮流狀態(tài)Streamflow；氣速降低，部分顆粒懸浮，部分沉積在管下部，處于兩相流動狀態(tài)Two-PhaseConveying；氣速再降低，有顆粒從氣流中分離，產(chǎn)生堆積，形成“小砂球”向前推移，即團塊流SlugFlow若達到完全懸浮的氣流輸送，必須具有足夠氣速第72頁/共115頁二、氣流輸送的流程按壓力和設備組合分為：吸引式真空輸送流程壓送式混合式（壓力真空混合式）第73頁/共115頁㈠真空輸送流程啤酒廠大麥輸送流程特點：系統(tǒng)真空，防止物料外漏，室內(nèi)清潔。不須加料器，排料處需密閉較好排料器，防止物料反吹。最大操作壓力5.332×104Pa表壓第74頁/共115頁㈡壓送式氣流輸送流程特點：較大的壓力差，可輸送潮濕物料，輸送距離和高度比吸入式大些。系統(tǒng)正壓。裝料需密閉較好的加料器，可自動卸料。最大操作壓力：(6.86~8.34)×104Pa表壓，不反吹。第75頁/共115頁㈢混合式氣流輸送流程兼有真空式和壓送式的特點，可從數(shù)點吸入物料壓送到較遠較高位置。

結構較復雜，風機工作條件較差，空氣含塵較多。第76頁/共115頁流程比較：當從一個加料點向幾個不同的地點送料時，適合采用壓力輸送流程；當從幾個加料點向一個卸料點送料時，適合采用真空輸送流程；輸送量相同時，壓力系統(tǒng)較真空系統(tǒng)采用較細的管道；在壓力系統(tǒng)中，大約每kg空氣能輸送20kg的物料，相當于24kg物料/m3的標準空氣，或1m3的物料/20m3的標準空氣氣體。真空系統(tǒng)是這些數(shù)值的一半。

選擇氣流輸送流程考慮：物料性質(zhì)、形狀尺寸、輸送距離等，結合實際經(jīng)驗，綜合考慮。第77頁/共115頁三、氣流輸送系統(tǒng)的組成設備無論哪種流程需要七種設備：進料裝置輸料管道塑料鋼管分離裝置閉風器風機除塵器空氣管道第78頁/共115頁1、進料裝置：吸嘴和加料器吸入式，用吸嘴，風量一定，吸入量越多均勻為好。常用⑴單管吸嘴：輸料管口物料不能低于進料管口，也不能插入物料過深。⑵帶二次進風口的單管吸嘴：⑶喇叭形雙筒吸嘴：喇叭口開度θ=12~20°第79頁/共115頁⑶喇叭形雙筒吸嘴：從大豆輸送試驗得到數(shù)據(jù)：環(huán)縫面積與入口面積比值可得到較大的混合比。氣速小于40m/s時，S=0；一般在S=0附近為宜，在α取低值時，外套筒降低到S=0.5De左右更好。第80頁/共115頁⑷固定型吸嘴：物料經(jīng)固定料斗吸入輸送管，滑板調(diào)節(jié)進料量?？谔幯b鐵絲網(wǎng)⑸閉風器旋轉(zhuǎn)加料器壓力輸送作為加料器；真空輸送作為卸料器。

容積滑板輸料管閉鳳器第81頁/共115頁工作過程：容積式加料器6、8葉片轉(zhuǎn)速低于0.5m/s，供料量與速度成正比供料的容積效率：0.75進料體積與葉片格子的幾何容積第82頁/共115頁閉風器的生產(chǎn)能力：

G=60q.n.η.ρ(kg/h)q----葉輪轉(zhuǎn)一周排出的體積m3/r；n----葉輪轉(zhuǎn)速r/min；η----葉輪體積效率0.75~0.85；ρ----物料的體積密度kg/m3；第83頁/共115頁2、分離裝置空氣與物料的分離卸料旋風分離器

重力式分離器要求：分離效率高、性能穩(wěn)定、連續(xù)運轉(zhuǎn)、耐用、維修方便、費用低等⑴旋風分離器：離心式卸料器利用離心力沉降的原理從氣流中分離固體顆粒的設備。分離效果高，對小麥、大米、玉米可達到100%，但顆粒越小、越輕，分離難度越大。第84頁/共115頁分為兩種：切線入口加工簡單全圓周蝸殼入口對細粉分離效果更高，壓力損失小，加工復雜。第85頁/共115頁⑵重力式分離器沉降式卸料器多種結構利用氣流速度降低，物料自身重力沉降，對大麥、玉米可100%分離。第86頁/共115頁分離器的圓筒直徑：vt

懸浮系數(shù)m/s；L=(1.0~2.0)D1

顆粒大于3mm，1.0~1.5

中等顆粒，1.3~1.8

粉狀物料，1.5~2.0Φ必須大于休止角空氣流量，m3/s系數(shù)0.03~0.05第87頁/共115頁3、空氣除塵裝置：作用：分離回收粉狀物料、凈化空氣、防止顆粒進入真空泵，損壞真空泵。⑴旋風分離器標準化系列產(chǎn)品分離10微米以下的粒子，效率不高。⑵濾袋器⑶濕式除塵器第88頁/共115頁⑵濾袋器結構直徑100~300mm濾袋濾袋負荷60~150m3/(m2.h)凈化效率98%以上。國產(chǎn)濾袋器多種型號LD8/1LD14LD18等濾袋數(shù)24~280個，過濾面積28.8~288m2.風量4300~84000m3/h，阻力784~980Pa第89頁/共115頁⑶濕式除塵器各種類型利用水捕集氣流中的粉塵。主要原理：水滴與塵粒的慣性碰撞。重力場，水滴直徑在0.1~1mm，除塵效果最佳。常用JN-64型6種風量1000~14000150m3/h耗水量0.25~3.5m3/h、壓力損失245~539PaLS型18種風量1250~14000150m3/h、耗水量0.54~1.62m3/h、壓力損失784Pa第90頁/共115頁四、氣流輸送系統(tǒng)設計1、流程的選擇和確定2、工藝流程圖和設備流程圖3、氣流輸送系統(tǒng)的計算第91頁/共115頁⑴、氣流速度的選擇：

對單個顆粒來說，只要氣流速度超過其懸浮速度，就可以進行氣流輸送。氣流速度與顆粒大小、密度等有關。見上表一般90%的氣流輸送，氣流速度25m/s足夠。

若顆粒體積大于2cm3，密度880~1360kg/m3，增加5m/s；密度1360~1840kg/m3，增加10m/s；再大，由實驗確定。第92頁/共115頁第93頁/共115頁⑵混合比：定義：每kg空氣所能提升的物料的質(zhì)量，或輸送的物料流量(kg/h)與空氣流量(kg/h)之比。

μ值越大，單位kg空氣輸送的物料越多。選擇：物料特性和輸送系統(tǒng)。一般，松散物料選擇大的混合比，潮濕、粉狀、小；第94頁/共115頁⑶輸送空氣量的計算：選擇風機、真空泵Q----空氣輸送用量m3/h；m物----被輸送的物料量，kg/h；ρ氣----空氣密度kg/m3；μ----混合比。實際空氣用量可比計算值大10%~20%；防止漏氣和其他因素。第95頁/共115頁⑷輸送管徑(內(nèi)徑)的計算和選擇：已知氣流速度時v氣：用此公式計算空氣管直徑：一般空氣管氣速取6~14m/s，壓縮空氣管路取6~10m/s，低壓或負壓管路取10~14m/s。m3/hm/s第96頁/共115頁空氣管管材：應有足夠的強度和耐磨性無縫鋼管、普通水煤氣管、不銹鋼管、硬質(zhì)聚氯乙烯管。

計算出管徑，根據(jù)國家管徑的規(guī)格圓整，選用標準管徑。公稱直徑Dg表示。管件的公稱直徑是指與它們相配的管子的公稱直徑。第97頁/共115頁⑸壓力損失計算：（管網(wǎng)阻力）選擇風機

輸送流程中，風機的出口壓力或入口真空度必須大于管網(wǎng)系統(tǒng)的總的壓力降。包括：

a、空氣管的壓力損失△P1直管、彎管b、加速段的壓力損失△P2c、輸料管的壓力損失△P3垂直管、水平管、彎管d、分離器（卸料器）輸料管的壓力損失△P4f、空氣進出口的壓力損失△P5

總壓損：△P=△P1+△P2+△P3+△P4+△P5

第98頁/共115頁風機的計算和選型風機選型兩個參數(shù)：風量、風壓為保險起見，理論計算基礎上，加10~20%。風量：風壓：風機的功耗：

根據(jù)國家風機的系列選取。常用風機：往復式真空泵、SZ型水環(huán)式真空泵、離心式風機、羅茨風機效率0.5~0.7第99頁/共115頁例：某酒精廠采用吸入式流程一級輸送瓜干。每小時輸送量為4545kg/h，輸送的水平距離30m，垂直距離15m，90°大彎管(r/D=6)2個，空氣管長度10m，90°彎管(r/D=2)3個，瓜干從沉降式卸料器排出，氣流再經(jīng)旋風分離器、袋濾器后由風機抽出排空。要求⑴畫出工藝流程草圖⑵計算輸料管徑⑶計算風機風量風壓功耗。解：⑴畫出工藝流程圖第100頁/共115頁⑵輸料管徑：選定風速：吸入式風速取v氣=22m/s一級真空輸送屬低真空輸送混合比取μ=3常溫常壓空氣的密度ρ=1.2kg/m3風機風量：空氣裕量10%第101頁/共115頁輸料管徑：

此值不符合國家管道標準，查化工手冊圓整選用無縫鋼，公稱直徑150，壁厚4.5。若選用塑料管，可查塑料管標準。第102頁/共115頁第三節(jié)液體物料的輸送設備生物工廠液體物的輸送多采用：

離心泵、