【正文】 時(shí)，液體就在螺桿與螺腔的間隙中呈螺旋狀前進(jìn)，同時(shí)增高了靜壓頭，最后從排出口擠出。齒輪泵的特點(diǎn)為流量較小，但壓頭較高。齒輪泵的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖如圖312所示。旋渦泵在開(kāi)動(dòng)前，也應(yīng)先灌滿工作液體，它的流量與壓頭之間的關(guān)系也和離心泵相類似。圖310 隔膜泵往復(fù)泵的效率一般都在70％以上，最高可超過(guò)90％，它適用于所需壓頭較高的液體輸送，也適用于輸送粘度較大的液體，但往復(fù)泵不適用于輸送腐蝕性的液體和有固體顆粒的懸浮液。隔膜泵采用一彈性薄膜將活動(dòng)柱與被輸送的液體隔開(kāi)。如前所述，往復(fù)泵的流量是波動(dòng)的，一般我們所說(shuō)的往復(fù)泵流量是指其平均流量，其理論流量Q為：對(duì)于單動(dòng)泵： ，m3/min （39）對(duì)于雙動(dòng)泵： ，m3/min （310）式中 Q——理論流量，m3/min；——活塞的截面積，m2；——活塞直徑，m；——活塞沖程，m；——每分鐘活塞往復(fù)的次數(shù)；——活塞柱的截面積，m2。由于這種泵的活塞往復(fù)一次，只吸入和排出液體各一次，所以稱為單動(dòng)泵，單動(dòng)泵的排液是間斷的，在吸液的時(shí)候是不能排液的。當(dāng)活塞移到最右端時(shí)，工作室的容積為最大，吸入的液體量也最大。根據(jù)系統(tǒng)所需的揚(yáng)程與流量就可以很方便地在圖上選得合適的離心泵型號(hào)。若是沒(méi)有一個(gè)型號(hào)的H和Q與所要求相符，則在附近型號(hào)中選用H和Q都稍大的一個(gè)。一般離心泵的吸入高度可參考表31所列的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)。其中 是剛達(dá)氣蝕時(shí)泵入口處的最小壓頭。發(fā)生氣蝕現(xiàn)象時(shí)，會(huì)發(fā)出噪音，使泵體震動(dòng)，嚴(yán)重時(shí)可使泵根本無(wú)法工作，而且使泵的壽命大大降低。η各種型號(hào)的離心泵各有其特征曲線，形狀基本上相似，其共同點(diǎn)為：（1）壓頭隨流量的改變而改變的規(guī)律，流量增大，壓頭下降，這是離心泵的一個(gè)重要特征；（2）功率隨流量的增大而上升，故離心泵在啟動(dòng)前應(yīng)關(guān)閉出口閥，使流量為零而功率最小，以減小電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)電流，避免電動(dòng)機(jī)因負(fù)荷大而受損；（3）效率開(kāi)始隨流量的增大而上升，達(dá)到一最大值后隨流量的增大而下降。離心泵的軸功率可直接利用效率計(jì)算： （35）式中 ——泵的軸功率，；——泵的壓頭，；——泵的流量，m3/h；——液體密度，kg/m3；——效率。由于泵在工作時(shí)不免有內(nèi)部和外部泄漏，因此，泵的理論流量與流量之間有如下關(guān)系：，m3/h （33）式中 ——單位時(shí)間內(nèi)泵的泄漏量；它既包括所有不經(jīng)過(guò)排液管而漏到泵體外部泄漏，也包括從泵作功部件出來(lái)后仍漏回泵吸液處的內(nèi)部泄漏，m3/s3．軸功率、有效功率和效率根據(jù)泵的壓頭H和流量Q算出的功率是泵所輸出的有效功率，以Ne表示： （34）而實(shí)際測(cè)得的軸功率N要大于有效功率Ne，這是因?yàn)楸幂S輸入的功率有一部分要被消耗。主要性能參數(shù)有壓頭、流量、效率等。與此同時(shí)，由于葉輪內(nèi)液體被拋出，葉輪中心形成真空。調(diào)節(jié)閥是用來(lái)調(diào)節(jié)泵的流量。排出系統(tǒng)有排出貯槽、排出管、逆止閥、調(diào)節(jié)閥等。一、離 心 泵（一）離心泵裝置及其結(jié)構(gòu)離心泵是應(yīng)用最廣泛的一種液體輸送機(jī)械。被輸送的液體，性質(zhì)各異，有的粘稠，有的稀薄，有的有揮發(fā)性，有的對(duì)金屬有腐蝕性。在生物加工工廠的生產(chǎn)線中，輸送設(shè)備按生產(chǎn)工藝的要求將物料從一個(gè)工作單元傳送到另一個(gè)工作單元，有時(shí)在傳送過(guò)程中對(duì)物料進(jìn)行工藝操作。按所輸送的物料可分為固體物料的輸送和流體物料的輸送。而且在輸送過(guò)程中，根據(jù)工藝條件要求，各種液體的壓頭與流量又都各不相同，因此生產(chǎn)上就需要采用各種不同結(jié)構(gòu)、不同材質(zhì)的液體輸送機(jī)械。圖31為離心泵裝置簡(jiǎn)圖。吸入系統(tǒng)中的底閥為逆止閥，其作用是防止泵內(nèi)的液體由吸入管倒流入吸入貯槽。（二）工作原理離心泵在開(kāi)動(dòng)之前要先灌滿所輸送的液體。泵的吸入管路一端與葉輪中心處相通，另一端則浸沒(méi)在輸送的液體內(nèi)，在液面壓力（或大氣壓）和泵內(nèi)壓力（負(fù)壓）的壓差作用下，液體便經(jīng)吸入管路進(jìn)入泵內(nèi)，填補(bǔ)了被排出液體的位置。1．壓頭H單位質(zhì)量液體流過(guò)泵后能量的增值稱為壓頭，一般以符號(hào)H表示，單位為m。泵的效率就是反映泵的軸功率的利用程度，用來(lái)表示。（四）離心泵特征曲線離心泵的主要性能參數(shù)——壓頭H，軸功率N和效率與流量Q之間是有一定聯(lián)系并有內(nèi)部規(guī)律的。而泵在與最大效率對(duì)應(yīng)的流量和壓頭下工作最為經(jīng)濟(jì)，所以在選擇離心泵時(shí)，應(yīng)使泵在最大效率點(diǎn)附近操作。為了防止氣蝕現(xiàn)象，就要求泵的安裝高度不超過(guò)某一定值，使泵入口處e的壓力Pe應(yīng)高于液體的飽和蒸汽壓Pv，即氣蝕余量大于泵剛好發(fā)生氣蝕時(shí)的最小氣蝕余量。（六）離心泵的吸入高度吸入高度是指離心泵吸入口離液面所允許的最大距離。表31 各種水溫下的吸入高度溫度，℃10203040506065吸入高度，m6543210（七）離心泵的選擇選擇離心泵時(shí)，可根據(jù)所輸送液體的性質(zhì)及操作條件確定所用的類型，再根據(jù)所要求的流量與壓頭確定泵的型號(hào)。若是有幾個(gè)型號(hào)都滿足要求，則除了考慮H和Q比較接近所需的數(shù)值之外，還應(yīng)考慮那個(gè)型號(hào)的效率在該條件下比較大。圖35 各種BA型離心泵系列特性曲線二、往復(fù)泵往復(fù)泵屬于容積泵，其結(jié)構(gòu)如圖36所示。此后活塞便開(kāi)始向左移動(dòng)，使泵缸內(nèi)密閉工作室容積變小，壓力升高，排出閥5被頂開(kāi)，吸入閥4自動(dòng)關(guān)閉，將缸內(nèi)液體排出泵外。其流量曲線見(jiàn)圖37。從以上兩式可以看出，往復(fù)泵的流量由活塞截面積、活塞沖程及活塞往復(fù)次數(shù)所決定，而與系統(tǒng)所需壓頭無(wú)關(guān)，即流量與壓頭無(wú)關(guān)，這是往復(fù)泵的一大特點(diǎn)。薄膜一般用耐腐蝕的橡皮制成，隔膜一側(cè)接觸液體的部分，均為耐腐蝕材料制成。三、其他類型的泵除了上述的離心泵、往復(fù)泵外，尚有其它類型的泵，它們均各有特點(diǎn)，在生物加工生產(chǎn)的某些場(chǎng)合使用。但旋渦泵的調(diào)節(jié)應(yīng)采取支路調(diào)節(jié)方法，而且在開(kāi)動(dòng)時(shí)出口閥不能關(guān)閉。主要構(gòu)件為泵殼和一對(duì)相互吻合的齒輪。在生產(chǎn)上常用來(lái)輸送粘稠性液體和作為板框壓濾機(jī)的加料泵。圖313為螺桿泵結(jié)構(gòu)圖。在生物加工生產(chǎn)中，常用的氣體輸送設(shè)備為低壓空氣壓縮機(jī)、通風(fēng)機(jī)和鼓風(fēng)機(jī)等。（一）渦輪式空壓機(jī)渦輪式空壓機(jī)一般由電動(dòng)機(jī)通過(guò)增速裝置直接帶動(dòng)渦輪高速旋轉(zhuǎn)，將空氣吸入并使之獲得較高的離心力，甩向葉輪外圓周，部分動(dòng)能轉(zhuǎn)變?yōu)殪o壓能，由壓出管排出。用于抗生素發(fā)酵的是低壓渦輪空壓機(jī)，～(表壓)，容量一般都大于100m3/min，每分鐘壓縮1m3空氣時(shí)，～5kW。冷卻裝置有水冷和風(fēng)冷之分，一般需連續(xù)供氣的場(chǎng)合，都選水冷式空壓機(jī)。如4L20/8型號(hào)的空壓機(jī)，就表示兩個(gè)氣缸呈L型排列，額定排氣量為20m3/min，排氣壓強(qiáng)為8kg/cm2（表壓），L前面的數(shù)字“4”表示該系列空壓機(jī)的序號(hào)。為了解決往復(fù)式空壓機(jī)的出口空氣中含有油霧的缺點(diǎn)，目前有些工廠采用含有二硫化鉬的氟塑料制成的活塞環(huán)，代替空壓機(jī)中原來(lái)的金屬環(huán)作無(wú)油潤(rùn)滑，使用效果甚好，即有利于以后的空氣凈化，又節(jié)約了潤(rùn)滑油。m/min；、——分別為壓縮前后的空氣壓強(qiáng)，kg/cm2；——空壓機(jī)的吸氣量，m3/min；——空氣多變指數(shù)，=~。如圖315所示。由于通風(fēng)機(jī)的送氣量比較大，用前彎葉片有利于減小葉輪及風(fēng)機(jī)的直徑。由于壓頭的單位為m，代表對(duì)單位重量流體所提供的機(jī)械能。需要注意的是，風(fēng)機(jī)性能曲線中的風(fēng)量、靜壓頭、風(fēng)壓及全壓效率η與靜壓效率均按氣體在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的參數(shù)作出的。國(guó)產(chǎn)離心通風(fēng)機(jī)，常用的有473（472）型，919型和926型。三、離心鼓風(fēng)機(jī)排氣壓力為（～3105Pa）的風(fēng)機(jī)，稱為鼓風(fēng)機(jī)。轉(zhuǎn)速亦較高，所以離心鼓風(fēng)機(jī)能達(dá)到較大的風(fēng)壓，鼓風(fēng)機(jī)中還有一個(gè)固定的導(dǎo)輪，而這個(gè)在離心泵中不一定有。即所加工的物品在一組設(shè)備上完成某一工序加工后，再由連續(xù)運(yùn)輸機(jī)械將其輸送至另一組設(shè)備上進(jìn)行下一工序的加工，甚至有時(shí)直接就在連續(xù)運(yùn)輸機(jī)上進(jìn)行各種加工。后來(lái)又用氣力輸送代替機(jī)械輸送，減少了粉塵，進(jìn)一步改善了勞動(dòng)條件，保護(hù)了工人的身體健康。在目前生物化工工業(yè)生產(chǎn)中，輸送方式有兩種：一種是機(jī)械輸送，利用機(jī)械運(yùn)動(dòng)輸送物料；另一種是氣力輸送，借助風(fēng)力輸送物料。一、帶式輸送機(jī)（一）帶式輸送機(jī)的結(jié)構(gòu)和應(yīng)用帶式輸送機(jī)是連續(xù)輸送機(jī)中效率最高，使用最普遍的一種機(jī)型。工廠以采用固定式的帶式輸送機(jī)為多。在帶式輸送機(jī)中，輸送帶既是承載構(gòu)件，又是牽引構(gòu)件，主要有橡膠帶、塑料帶、鋼帶等幾種，一般采用多層的橡膠帶。鼓輪可以鑄造，也可以焊制成鼓形的空心輪，表面稍微凸起，使帶運(yùn)行時(shí)能對(duì)準(zhǔn)中心。由于環(huán)形帶長(zhǎng)又重，若只由兩端鼓輪支承而中間懸空，則帶必然下垂，所以必須在帶的下面裝置若干個(gè)托輥把帶托起來(lái)，不使其下垂。（二）生產(chǎn)能力和功率消耗的計(jì)算1．輸送量的計(jì)算帶式輸送機(jī)的輸送量Q由下式?jīng)Q定：，t/h （315）式中 ——帶上單位長(zhǎng)度的負(fù)荷，kg/m；——帶的運(yùn)行速度，m/s；2．功率計(jì)算帶式輸送機(jī)功率可由下式計(jì)算 （316）式中 ——帶式輸送機(jī)功率，kW；——提升高度，m，上升為正，下降為負(fù)；——系數(shù)，表32所示；——輸送機(jī)長(zhǎng)度，m；——輸送能力，t/h；——輸送帶速度，m/s；——起動(dòng)附加系數(shù)，＝～；——系數(shù)，表33示。主要由傳動(dòng)的滾輪、張緊的滾輪、環(huán)形牽引帶或鏈、斗子、機(jī)殼和裝、卸料裝置等幾種部分組成。若選擇不當(dāng)，物料很可能由于離心力的作用將物料超過(guò)卸料槽而拋到很遠(yuǎn)的地方；或者未到卸料槽口即被拋落于提升機(jī)上段的機(jī)殼內(nèi)。主動(dòng)輪和從動(dòng)輪的直徑相同，一般為300mm~500mm。深斗和淺斗的選擇取決于物料的性質(zhì)和裝卸的方式。這種方法適用于磨損性小的松散物料，料斗的速度可較高，可與離心式或重力式卸料法相配合。2．功率計(jì)算斗式提升機(jī)的功率可由下式估算：，kW （319）式中 ——生產(chǎn)能力，t/h；——提升高度，m；——總效率，~。物料由于重力和對(duì)槽壁的摩擦力作用，在運(yùn)動(dòng)中不隨螺旋旋轉(zhuǎn)，而是以滑動(dòng)形式沿料槽移動(dòng)。粘滯性物料宜采用帶式，可壓縮及隨動(dòng)的物料宜用葉片式或成型式。螺旋的直徑普遍為150、200、300、400、500和600mm。間隙小，則阻力大；間隙大，則運(yùn)輸效率低。料槽兩端的槽端板，可用鑄鐵制成，同時(shí)也是軸承的支座。生物加工工廠常用它來(lái)輸送粉狀及小塊物料，如麩曲、薯粉、麥芽等，還可用于固體發(fā)酵中的培養(yǎng)基混合等。時(shí)c=，15176。四、刮板輸送機(jī)（