第一章 物料的预处理及输送

第一章 物料预处理及输送设备,第一节  筛选机与粉碎机    工厂购回的原料中常常混有铁屑、石块、稻草等杂质。需要有特定的除杂设备除掉它们，否则将会损坏后续的生产设备。    常用的除杂设备有：磁铁分离器、除石机、筛选机。,一 磁铁分离器目的：除去原料中的磁性杂质。原理：原料成薄层通过磁铁分离器，铁渣及其它磁性杂质被吸住，而原料则可自由通过。永久磁铁：结构简单、不耗电能、但磁力弱、易退化；电磁铁：磁力稳定、性能可靠、但耗电能、结构复杂。,常用的磁铁分离器有：平板式和旋转式两种。,二、筛选机    原理：利用不同孔径的筛子，将粒度不同的物料分离。    目的：除去杂质，物料分级。    目：筛面上一平方英寸面积上的开孔数。    目数越大，筛上的孔径越小，所能通过的物料粒度就越小。因此，物料的粒度可用“目”来表示。    60目：直径0.4mm的微粒。,1、大麦粗选机    大麦粗选机是由上部的风选除尘装置和下部的振动筛组合而成。    风选装置通过引风机的吸风作用将原料中的轻质和灰尘吸入风道，在沉降室使轻质和灰尘沉降，得以和原料分离。风速决定了除尘效果的好坏。一般风速在4-6米/秒范围。          下部的振动筛由三层筛各呈不同的角度由粗到细、上下重叠安装于一个整体筛架上，由偏心连杆机构使其作往复运动。,2、大麦精选机    精选是利用杂粒（豌豆、燕麦）与大麦长度不同的特点进行分离。常用的有碟片式和滚筒式。    碟片式：主要构件是一组同轴安装的圆环形碟片，碟片的两侧工作面制成许多特殊形状的袋孔，袋孔的大小、形状根据颗粒长度和粒度曲线来确定。    短粒物料可落到袋孔里，带到指定地点落到盛物槽里，达到长粒和短粒分离的目的。,滚筒式：主要构件是一个内表面开有袋孔的旋转圆筒，当物料进入滚筒后，短粒物料落在袋孔中，被滚筒带到较高的位置，落入中央收集槽，而长粒物料沿滚筒长度方向由机器另一端流出。    滚筒式的特点是它分离出来的杂粒中大麦较少，但袋孔利用率低，产量低，工作面磨损后不能修复。    碟片式的特点是工作面积大，转速高，产量大，碟片损坏可以更换。,3、转筒筛    物料从小孔端进入，由大孔端排出得以分级。筛筒倾斜安装，圆周速度不能太快。,三、 粉碎机    粉碎的目的：为了增大物料与酶或者微生物反应的接触面积，加快反应速度。    原料的粉碎分为干法粉碎和湿法粉碎。    湿法粉碎是将水和原料一起加入粉碎机，以粉浆状出料。特点是无粉尘飞扬，车间卫生，设备磨损小。但粉浆必须马上被使用，不然容易酸变，另外耗电量较多。目前，味精厂、啤酒厂采用。    干法粉碎是干物料直接送入粉碎机粉碎，以干粉状出料，需采用必要的除尘措施。,（一）物料粉碎力学分析        固体物料的粉碎根据受力情况可分为：挤压破碎、冲击破碎、研磨粉碎、剪切破碎、劈裂粉碎。    各种粉碎机所产生的粉碎作用力往往是几种力的组合，但其中有一种力是主要的粉碎作用力。（二）物料的粉碎度（粉碎比）    物料粉碎前后平均粒径之比，称为粉碎度或粉碎比。                    x=D1/D2,在进行粉碎机选型时，所选的粉碎机应符合下述基本要求： 1、粉碎后的物料颗粒大小要均匀，并要及时排除已达到粉碎要求的粉体； 2、操作要连续、自动化； 3、操作有故障时，要有操作保护措施； 4、易磨损的部件应容易更换，能耗要低； 5、应有一定的除尘、回收措施，提高收得率，减少对环境的污染；,（三）粉碎机械    常用的干法粉碎设备有：锤片式粉碎机、辊式粉碎机、涡轮粉碎机、超微粉碎机、气流粉碎机等。    常用的湿法粉碎设备有：砂轮磨、米磨。,1、锤片式粉碎机     用于中等硬度的物料的中碎和细碎。    特点：构造简单、紧凑、适用范围广、粉碎度大、生产能力大。    缺点：机械磨损较大，物料含水量不应超过15%。    锤刀：可以更换，也可自由摆动以避开过硬的物块。    物料的粉碎是因受到冲击、挤压、研磨的作用，最后通过筛网排出。,2、辊式粉碎机    用于粒状物料的中碎及细碎，常用的有：两辊式、四辊式、五辊式和六辊式。    辊筒分光辊和丝辊。四辊式、五辊式和六辊式除有粉碎的作用外，还有分级物料的作用。    两辊式：两辊存在转速差，除挤压作用外，还有剪切的作用。间隙可调，带保护措施。,五辊式：三个光辊组成两个粉碎单元，另两个丝辊组成一个粉碎单元，筛网分级。    六辊式：组成三对粉碎单元，前两个用光辊，后一个用丝辊。,3、涡轮粉碎机    分普通型和水冷型，其中水冷型利用水循环冷却，散热好，适用于食品、中草药等热敏性物料的粉碎。    粉碎采用方刀（粗碎）和斜刀（细碎）的冲击、剪切作用。粉碎的细度通过调节两刀之间的距离来得到。    粉碎后的物料通过风力输送来收集。产量通过调节进料口两侧进风口的阀门来控制。,4、微粉碎机    由粉碎机、风选机、电控三部分组成。负压输送，能及时带走热量，适用于热敏性物料的粉碎，粉碎粒度可达320目，内装分级机构，可使粉碎、分级一次完成。主转速4500rpm。5、超微粉碎机    由粉碎机、风选机、电控三部分组成。负压输送，能及时带走热量，适用于热敏性物料的粉碎，粉碎粒度可达1400目，内装分级机构，可使粉碎、分级一次完成。,WFJ-15型微粉碎机总功率13.7KW,CWFJ-15超微粉碎机总功率18.67KW,6、超音速气流粉碎机    7-10公斤/平方厘米压力的压缩气体通过加料引射器，使自动加料器下来的粉体原料（60目以上）均匀连续地进入粉碎机。同时，压缩气体通过粉碎室外围的粉碎喷嘴产生高速气流喷入粉碎室，高速气体使颗粒互相碰撞、摩擦而达到粉碎目的。    分级管把较粗的颗粒分离出来，粗颗粒返回粉碎室内继续粉碎，粉碎后的超微颗粒，大部分在旋风分离下部被收集。一部分更细的颗粒进入滤袋捕集器被收集，气体则透过滤袋排出。,气流粉碎机的特点： 1、适用于干式超微粉碎，容易获得1-10个微米的粒子。 2、粉碎机内部有闭路分级机构。因而能获得粒子均匀、粒径分布范围小的制品。 3、粉碎时间短、结构简单、操作维修方便、占地面积小、低噪音、无振动。 4、粉碎效率高，能进行连续粉碎。,第二节 气流输送（风力输送）    在输送管道中，空气以高速流动，借助高速气流的动能，使物料在气流中呈悬浮状态随气流流动而实现输送。主要用于松散颗粒物料如：大麦、大米、麦芽、地瓜干等的输送。    优点是设备简单，占地面积小，费用少；输送距离和能力的可调性大；易于连续化和自动化操作；在输送中可实现物料的冷却、加热、干燥、粉碎等操作。    缺点是能耗大、设备磨损大、不适于输送潮湿和粘滞的物料。,一 气流输送原理    物料随气流在垂直管和水平管中的悬浮机理和运动状态是不一样的。（一）颗粒在垂直管中的悬浮和运动状态    颗粒在静止气流中受到重力、浮力和阻力的作用。其合力为F合=F重-F浮-f阻开始时， f阻=0，即： F合> 0，a>0 颗粒加速向下运动；    f阻逐渐增加，当F合= 0时，a=0 颗粒以自由沉降速度（ut）等速降落；,当气流以u向上时：(1) 若u=ut，颗粒在气流中静止，呈流态化状态；(2) 若u>ut，颗粒被气流带动而实现气流输送；,（二）颗粒在水平管中悬浮和运动状态 1、气流为湍流时在垂直方向上的分速度所产生的力； 2、气速分布呈抛物线形，管中心处气速大于管壁处气速，由于速度差而引起静压差所产生的力； 3、由于自身旋转，在颗粒上下方有一个气速差，而产生的力； 4、由于颗粒形态不规则，产生气流推力的垂直分力； 5、颗粒碰撞产生垂直方向上的反作用力。,当气流速度很大时，颗粒全部悬浮，均匀分布于气流中，呈所谓悬浮流状态。     当气流速度降低时，一部分颗粒沉降于管下部，但没有降落于管壁上。管截面上上部颗粒稀薄，下部密集的两相流动状态，此为悬浮输送的极限状态。     当气流速度进一步降低，颗粒从气流中分离出来，沿管底滑动并产生堆积，形成团块流。,二 气流输送流程    根据设备组合情况不同，气流输送的流程可分为真空输送、压力输送和真空压力输送三种形式。 1、真空输送（吸引式气流输送）    管道内呈负压状态，空气和物料被吸入输送管，送到指定地点后，经卸料装置使物料与空气分离，再经闭风阀卸出，空气经净化后排放。    特征：动力装置来源于真空泵或引风机，并放置在流程的后部。,2、压力输送    动力输送装置为鼓风机或空压机，放置于流程的最前端，使系统压力前端高于后端。物料由加料器加入后，输送到指定地点，分离后卸出。3、真空压力输送    动力输送装置放置于流程的中部，使得前半部为真空输送，而后半部为压力输送。能集中两者的优点。,4、真空、压力输送比较 a、当从几个不同的地方向一个卸料点输送时，真空输送最合适；当从一个加料点向几个地方输送时，压力输送最合适。 b、真空系统的供料器结构简单，而排料要有密封好的闭风阀；压力系统的加料要有密封好的闭风阀，而卸料结构简单。 c、压力系统输送能力大，距离长；真空系统输送能力小，距离短。 d、真空输送运行清洁，对环境污染较小。而压力输送易将粉尘带入周围的环境。,三 气流输送系统的组成设备（一）进料装置  1、吸嘴    用于真空系统的进料装置。    单管形吸嘴：被大量物料堆积封堵时，空气不能进入管道而使操作中断。    喇叭形双筒吸嘴：内筒吸取物料，内外筒之间的环隙是二次空气的通道，外筒可调节，以获取最佳操作位置。    固定形吸嘴：通过料斗加入系统。,2、旋转加料器（旋转阀、闭风阀）    在压力输送中用作加料器，真空输送中用作卸料器。    工作原理：电机带动机壳内旋转叶片旋转，叶片之间的空间可装入一定量 的物料，由上方装入物料后旋转到下部，由卸料口排出。    旋转阀的排料量与电机转速有关。,（二）物料分离装置  1、旋风分离器    工作原理：带有悬浮颗粒的的气流，以一定的速度切线进入分离器，沿器壁高速旋转，在离心力的作用下，颗粒被抛撞到壁上，滑落至锥底，由下部排出。气体折转向上，由中央出气管排出。    进口气速不宜过高，减轻颗粒对器壁的磨损。,2、重力式分离器（沉降器）    工作原理：带有悬浮颗粒的气流进入沉降器后，由于管道与沉降器的直径变化较大，气速大大降低，物料因自身的重力而沉降，气体由上部经过滤后排出。,(三) 空气除尘装置    空气除尘器的作用是：回收粉状物料；净化空气；防止尘粒损坏真空泵。1、旋风分离器（同前）    进口气速控制在10-25m/s内为宜；分离10m以下的颗粒时，效率不高。2、布袋除尘器    含尘气流进入布袋除尘器后，颗粒被截留在布袋外，而清净的气体进入到布袋内由出口排出，粘附在布袋外的颗粒受脉冲气流的振动而振落到下部排出。,3、湿式除尘器    原理：利用水来捕集气流中的粉尘，粉尘被截留在水中，净化后的气流由湿式除尘器的上部排出。    特点：除尘效果较好，水中的粉尘可以回收，提高了收得率。但需要定期换水，对设备材质要求较高，回收粉尘需要额外增加能耗。    形式：水沫除尘、伞形孔板洗涤除尘等。,四 气流输送系统的计算  1、气流速度    气流速度应大于颗粒的悬浮速度。    一般气流速度范围15m/s25m/s。  2、混合比s= Ws/Wa    气流输送系统中，物料的质量流量Ws（kg/h）与空气质量流量Wa（kg/h）的比值称为混合比。    反映了每1kg空气所能输送的物料量。,3、输送空气量和输送管径计算输送空气量：                V= Ws  / s a   (m3/h)   Ws输送物料量（kg/h）   s混合比   a空气密度(kg/m3)输送管直径：                    D=（4V/3600ua)0.5   ua空气流速（m/s）,4、压力损失计算 a、加速段：P1=（C+ s ）a ua2/2（Pa） b、水平段：P2=HaL/Da ua2/2（Pa） c、垂直管：P3= VaL/Da ua2/2（Pa） d、弯    管：P4=e s a ua2/2（Pa） e、重力分离器：P5= (1+0.8s) W a ua2/2（Pa） f、旋风分离器：P6=S a ua2/2（Pa） c、空气管：P7= aL/Da u2/2（Pa）(直管)                         P8= S a u2/2（Pa）       (弯管),总压力失:P=P1+P2+P3+P4+P5+P6+P7+P85、风机选型    风机功率N=VP/  (W)     =0.5-0.7    风压P=（1.11.2）P(Pa)    风量V=（1.11.2）Va/3600(m3/s)    低压输送用离心式通风机；    压力稍高用罗茨鼓风机或离心式鼓风机 ；    高压用空气压缩机；    真空输送用往复式真空泵、水环式真空泵或罗茨鼓风机；,第三节 输送机械一 带式输送机    用于输送块状和粒状物料，也可用于整件物料的输送。可进行水平和倾斜方向的输送。    工作原理：由鼓轮带动封闭的环形皮带，物料在皮带上靠摩擦力作用随带行进，靠自重卸下。    特点：结构简单、输送能力大、动力消耗低。但造价高，改向输送需多台机联用。,主要部件：带、托架、鼓轮、传动装置、               张紧装置、加料装置和卸料装置。    带：橡胶带、钢带、钢丝带、塑料带。    托辊：间距与物料有关。    鼓轮：卸料端为主动轮，加料端为从动轮，起拉紧和转向作用。   &nb