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離心籃式消泡器（上）[ 05-20 10:05 ]

離心籃式消泡器是一種罐外消泡方式。其結(jié)構分內(nèi)層和外層，內(nèi)層是可旋轉(zhuǎn)的籃子，壁上有密集的網(wǎng)眼，其高速旋轉(zhuǎn)可將籃內(nèi)的泡沫甩向外壁，中間又經(jīng)過網(wǎng)孔的剪切作用，使得泡沫破碎。外層是以無網(wǎng)眼的不可旋轉(zhuǎn)圓筒，用以收集內(nèi)籃甩出的液體。液體再集中流入反應器中。其優(yōu)點是將泡沫引出來集中消泡，處理量相當大，完全有能力處理泡沫問題。但是增加外圍設備不利于滅菌，染菌的概率較大。在1967年就提出了離心籃式消泡器(見圖1)。其模仿氣升式發(fā)酵罐搭建實驗裝置。比較了泡沫壓縮因子和轉(zhuǎn)速之間的關系，發(fā)現(xiàn)在轉(zhuǎn)速上升到3000r／min之間，壓縮因子與

生物發(fā)酵過程中的機械消泡方法[ 05-20 09:05 ]

機械消泡方法是目前繼化學消泡方法之后應用較為廣泛的消泡方法，而且有望取代消泡劑而成為最主要的消泡方式。尤其在食品發(fā)酵行業(yè)具有明顯的優(yōu)勢。其沒有化學消泡劑的有毒成分，不會影響生物發(fā)酵進程和下游的產(chǎn)品分離，消泡裝置不貴，并且其消泡能力足夠消除發(fā)酵過程產(chǎn)生的多余泡沫。機械消泡器的消泡機理主要是利用葉輪的快速轉(zhuǎn)動所產(chǎn)生的壓力變化、剪切力、壓縮力和沖擊力來達到消泡的目的。根據(jù)國內(nèi)外關于機械消泡器的研究，可將機械消泡器分為4種，分別是離心籃式消泡器、轉(zhuǎn)軸槳葉式消泡器、上部葉輪攪拌式消泡器和椎體消泡器。

生物發(fā)酵過程中的化學消泡法[ 05-20 08:05 ]

化學方法主要是運用各種化學或者生物消泡劑來消除表面活性劑以達到消泡的目的。其機理主要有：消泡劑降低泡沫的機械強度，同時降低液膜表面黏度，兩方面的作用再加上其他的一些相對較小作用因素的相互作用，足可以消除泡沫。這種方法較為簡單方便，消泡劑種類繁多，消泡效率極高，是目前應用最為廣泛的消泡方式。對消泡劑的研究進展進行了梳理?？偨Y(jié)出消泡劑發(fā)展的4個階段，分別為以礦物油、脂肪酸及脂肪酸酯、脂肪酰胺、低級醇類等有機物為代表的第一代；以聚醚類消泡劑為代表的第二代；以有機硅消泡劑為代表的第三代和以聚醚改性聚硅氧烷類消泡劑為代表第四

生物發(fā)酵過程中的物理消泡法[ 05-19 10:05 ]

國內(nèi)外研究者對消泡方法都進行比較詳細的概述。主要可分為三類：物理消泡法、化學消泡法和機械消泡法。物理消泡方法包括高低溫消泡、聲波消泡和液體噴灑消泡。高低溫消泡是利用泡沫在高溫或低溫條件下不穩(wěn)定而達到消泡的目的。聲波消泡四是利用聲波使泡沫內(nèi)的物質(zhì)分子振動，再加上聲波對泡沫表面的聲壓作用使泡沫破碎，其可分為機械聲波消泡和超聲波消泡。液體噴灑消泡是利用液體對泡沫表面的沖擊力來破泡。物理消泡方法對發(fā)酵過程及產(chǎn)品毫無任何影響，可以作為化學消泡劑的理想替代方法。但是物理消泡方法要么消泡裝置很貴，要么效率較低，因而至今仍未得以廣

生物發(fā)酵過程泡沫產(chǎn)生的原因[ 05-19 09:05 ]

泡沫的產(chǎn)生通常是由氣液接觸而導致，一般在純?nèi)軇┑囊后w中由通氣而導致起泡的持續(xù)時間很短，所以不需要外加的消泡手段。但當溶劑中有一種或一種以上的表面活性劑存在的話，泡沫的持續(xù)時間就會較長。生物發(fā)酵很多情況下都是好氧發(fā)酵，所以通氣是必不可少的環(huán)節(jié)，因為發(fā)酵培養(yǎng)基本身就含有許多表面活性物質(zhì)，如表面活性蛋白類、油類(磷酸鹽、脂肪胺鹽等)、脂肪酸、酯類、聚二乙醇和硅氧烷、醇類、亞硫酸鹽和磺酸鹽等。再加上發(fā)酵過程中菌種又會產(chǎn)生一些表面活性物質(zhì)，從而導致生物發(fā)酵的泡沫相當多。雖然氣泡在溶液中的活動可以增加溶液的溶氧，為菌體提供足夠

生物發(fā)酵過程中消泡方式[ 05-19 08:05 ]

好氧生物發(fā)酵過程大多是伴隨通氣而進行的。通入的空氣與培養(yǎng)基中表面活性物質(zhì)的結(jié)合往往會導致泡沫的產(chǎn)生而難以破滅。雖然泡沫在食品技術、醫(yī)藥、化妝品、海洋技術、環(huán)境技術和消防等領域發(fā)揮著重要作用，但是在生物發(fā)酵過程中，泡沫的產(chǎn)生會造成發(fā)酵產(chǎn)品丟失、菌種染菌、污染傳感器、減少工作體積和環(huán)境污染等危害。所以消除發(fā)酵過程中多余泡沫的工作就顯得尤為重要。目前工業(yè)生產(chǎn)中的消泡方式主要有化學消泡法、物理消泡法和機械消泡法。其中化學消泡劑的種類極為繁多，效率很高，因而在發(fā)酵生產(chǎn)中應用最為廣泛。而機械消泡器以其綠色無毒和有利于生產(chǎn)等優(yōu)勢

新型誘導式機械消泡器的節(jié)能減排效果[ 05-18 10:05 ]

誘導式機械消泡器已運行一年多，獲得國家發(fā)明專利，據(jù)公司使用檢測，投運后每鍋漿回收濃黑液達72米3，較投運前提高10米3／鍋，提高黑液回收率13.8%。按每天煮漿40鍋計算，每天減少黑液流失400余米3，每年減排污染物約14萬米3。該設備具有廣泛推廣應用價值，減少污染物排放，優(yōu)化環(huán)境，其綜合社會效益顯著。經(jīng)濟效益情況以年產(chǎn)量10萬噸的木漿廠為例：蒸煮全年用堿量為：0.51×10=5.1萬噸，提高黑液回收率13.8%，設堿回收率為90%，相當于提高堿回收率12.4%，年增加堿回收量為5.1×12

新型誘導式機械消泡器的技術特點[ 05-18 09:05 ]

從結(jié)構原理可以看出，該誘導式機械消泡器主要具有如下技術特點：（1）擊碎作用。特殊的葉輪結(jié)構與筒壁結(jié)合，構成對泡沫的有效擊打作用（非攪拌作用）而破碎泡沫，從而使氣體和液體有效分離。（2）誘導作用。雙筒與雙效葉輪能使氣、液分開導流，避免了葉輪反復攪拌而重新生成泡沫的弊端。（3）雙效作用。特殊結(jié)構的葉輪和流道構成對泡沫的兩次拋甩，一個葉輪起到雙重捎沫作用。（4）封堵作用。泡沫上升過程中只有唯一的一個出口，被高速運轉(zhuǎn)的葉輪嚴實地封住，無法自由冒出桶外，全部黑液均被葉輪有效捕集，只有空氣能逸出桶外。

新型誘導式機械消泡器的基本原理[ 05-18 08:05 ]

含泡沫黑液通過管道進入收集器，隨著液位的上升泡沫沿收集器頂部的誘導內(nèi)筒上升，沿著誘導內(nèi)筒接近高速旋轉(zhuǎn)的葉輪。特殊結(jié)構的葉輪具有雙效作用，首先，葉輪將泡沫甩向誘導內(nèi)筒壁，泡抹撞擊內(nèi)筒壁而被擊破轉(zhuǎn)變?yōu)橐后w，掖體沿內(nèi)筒壁流回收集槽（內(nèi)筒壁設有導流向槽）。在此過程中同時逸出的空氣會裹帶部分泡抹向上逃逸，穿過葉輪的孔板進入第二層葉輪，進一步被葉輪甩向誘導外筒，碰撞外筒壁再次轉(zhuǎn)化為液體，從而被二次捕集，這部分液體經(jīng)過捕集室和回流管流回收集槽?？諝鈩t從葉輪上部逸出，進入擴散室，擴散室可進一步捕集少量被裹帶的小液滴。經(jīng)過兩級捕集，

黑液泡沫與機械消泡器[ 05-17 10:05 ]

黑液泡沫是制漿造紙生產(chǎn)過程中產(chǎn)生環(huán)境污染的主要污染源之一。處理黑液泡沫難度很大，普通的黑液消泡裝置通常不起作用，因而造成普遍的資源流失和環(huán)境污染。誘導式機械消泡器采用了→種創(chuàng)新的構想，其設計完全不同于普通的黑注消泡器，如圖1。其特點是創(chuàng)新設計了一種誘導式消泡結(jié)構，從而解決了泡沫越攪越多的難題，實現(xiàn)了有效的氣、液分離。消泡裝置由上下兩部分組成，下部為收集器負責收集泡沫，上部有特殊的雙效葉輪機構主要起消泡作用，兩者構成一個統(tǒng)一的組合體。

模擬結(jié)果分析（2）[ 05-17 09:05 ]

(2)方案二擴孔開坯+反復墩拔((2次)+擴孔成形，此工藝可以作為各向性能要求比較高的大型筒體鍛件的成形工藝。由于增加了墩粗工藝，所以軸向鍛比得到了保證，從而軸向性能得到了提高。結(jié)合第三章和第四章的研究結(jié)果，成形時先采用擴孔開坯，此時空心鋼錠H/t由1.5增大到2，達到適鍛范圍，然后進行墩粗，墩粗壓下量為20%，接著進行拔長操作，將鍛件拔長至H/t=2，為使鍛件變形均勻需要進行第二次墩拔，此時墩粗壓下量為20%，接著將鍛坯拔長至所需尺寸，最后擴孔成形。上述模擬充分利用了空心鋼錠墩粗的研究結(jié)果，模擬過程中各工藝銜接比

模擬結(jié)果分析（1）[ 05-17 08:05 ]

方案一直接拔長+擴孔成形分析，此工藝可以作為冶煉技術比較好的空心鋼錠或?qū)S向性能要求不高的大型筒體鍛件的成形工藝，拔長鍛比為1.6，因此在一定程度上也能保證鍛件具備一定的軸向性能。成形時可以采用先拔長后擴孔或先擴孔后拔長，但是無論采用哪一種成形方案，都應注意開坯鍛造應采取高溫大壓下量用以鍛合缺陷、打碎粗晶、壓實心部;終鍛成形時應控制溫度、控制壓下量，以避免晶粒過分長大，從而達到控形控性的效果。清華大學朱峰和鐘志平[[4G]等研究表明采用110。的上、下V砧拔長時可以使內(nèi)部變形均勻，拔長效率也可得到高。根據(jù)實際生產(chǎn)經(jīng)

擴孔開坯各工藝參數(shù)的確定[ 05-16 10:05 ]

圓筒形鍛件在進行芯軸擴孔操作時，每壓下一步之后，需要旋轉(zhuǎn)鍛件以逐砧鍛壓達到擴孔成形的目的。在旋轉(zhuǎn)鍛件的過程中，連砧轉(zhuǎn)角的控制是最為重要的工藝參數(shù)。連砧轉(zhuǎn)角的設計應保證鍛件在變形均勻的前提下，盡量提高擴孔效率。研究表明筒體鍛件在變形過程中，等效應變、溫度、軸向位移和成形力等隨著芯棒轉(zhuǎn)動角度的增大先增加后下降，研究表明鍛件表面的尺寸精度隨著芯棒轉(zhuǎn)動角度的增大有先上升后下降的趨勢。從筒體鍛件變形連續(xù)且充分鍛透和鍛件表面尺寸精度方面考慮，芯軸轉(zhuǎn)動角度在30。一40。之間比較合理，轉(zhuǎn)角不應超過500，本文選用30。的芯棒轉(zhuǎn)動

開坯鍛造工藝的確定與芯棒直徑的選擇[ 05-16 09:05 ]

由第四章研究結(jié)論可知，空心鋼錠開坯鍛造工藝應選擇拔長或擴孔。圖5.3模擬結(jié)果表明，鋼錠在芯軸拔長過程中，靠近外表面的為大變形區(qū)，靠近內(nèi)表面的為小變形區(qū)，因此，最終凝固點的缺陷不會產(chǎn)生明顯內(nèi)移，有利于將缺陷和夾雜控制在壁厚中間，在車削加工后缺陷和夾雜不會暴露于內(nèi)表面。從第四章研究結(jié)果可知，拔長對徑向空洞缺陷的鍛合能力不強，結(jié)合本章模擬結(jié)果，若開坯過程采用芯軸拔長，很可能不能鍛合缺陷或鍛合缺陷所需要的變形量較大。由于芯軸拔長是一種減小空心毛坯外徑而增加軸向長度的鍛造工藝，用于鍛制長筒類鍛件，芯軸拔長若采用較大的變形會導

利用空心鋼錠鍛造筒體鍛件的工藝方案[ 05-16 08:05 ]

利用空心鋼錠制造大型筒體鍛件，可以查到的工藝很少，且很籠統(tǒng)，多數(shù)都是套用傳統(tǒng)的實心鋼錠制造筒體鍛件的工藝，認為空心鋼錠成形以直接芯軸拔長加馬杠擴孔成形為主。對于工作環(huán)境復雜、嚴峻的大型筒體鍛件只通過拔長加擴孔成形，軸向性能不能夠保證即軸向鍛比不夠。利用空心鋼錠制造大型筒體鍛件工藝方案大致有兩類。(1>對于普通的大型筒體鍛件可以采用直接芯軸拔長加馬杠擴孔成形。(2>對于各向性能要求較高的大型筒體鍛件采用擴孔開坯加反復墩拔(或墩擴)和最終擴孔成形。選用一重制造的30t空心鋼錠進行縮比模擬，參照以上空心鋼錠墩

利用空心鋼錠制造筒形件鍛造工藝的探討[ 05-15 10:05 ]

大型筒體鍛件是火電、核電、石化、煤化工以及航天航空壓力容器中的關鍵部件，為了保證大型筒體鍛件的質(zhì)量，成品鍛件必須經(jīng)過嚴格的超聲波探傷和外觀尺寸檢測。生產(chǎn)實踐表明，在空心鋼錠的鑄造過程中，鋼錠內(nèi)部的各種冶金缺陷是不可避免的，即使是采用目前國際上最先進的雙真空冶煉技術。因此，必須通過鍛造的方法消除空心鋼錠內(nèi)部的偏析、孔洞、疏松等鑄態(tài)缺陷，由于空心鋼錠特殊的原始組織結(jié)構，不能采用沖去心部縮孔、夾雜等方法來消除內(nèi)部缺陷，所以，不能簡單的套用傳統(tǒng)的鍛造工藝，應結(jié)合空心鋼錠缺陷特點選用合理的鍛造工藝組合及參數(shù)，使成品鍛件能達到

空心鋼錠開坯鍛造工藝的制定[ 05-15 09:05 ]

空心鋼錠開坯鍛造的目的是打碎粗晶、鍛合缺陷、壓實心部、減小夾雜影響。從表4. 1可以看出墩粗、拔長和擴孔鍛合四種不同方向的空洞缺陷所需的壓下量，從圖4.2,  4.5,  4.6,  4.8不難看出，當墩粗壓下量過大時，內(nèi)孔壁會產(chǎn)生鼓形，造成內(nèi)孔直徑減少，考慮到墩粗后與后續(xù)芯軸拔長和馬杠擴孔工藝的銜接，我們即不希望空心鋼錠內(nèi)壁產(chǎn)生折疊也不希望內(nèi)壁出現(xiàn)鼓形，因此考慮到實際的鍛造工藝允許的墩粗壓下量，我們可以得出，在一定壓下量的墩粗下，墩粗不能鍛合軸向空洞缺陷，而且軸向缺陷有增大趨勢;拔長

驗證試驗結(jié)果分析[ 05-15 08:05 ]

用100噸油壓機對試樣進行緩慢墩粗，墩粗后的試樣用鋸床切開。圖4. 15 ( a)顯示，墩粗壓下量為40%時，軸向缺陷未能鍛合軸向缺陷且內(nèi)孔發(fā)生了嚴重的畸變;從圖4. 15 (b)徑向空洞缺陷墩粗實驗可以看出，徑向缺陷已經(jīng)鍛合，與模擬結(jié)果吻合;從圖4. 15 (c)可以看出，對于軸向空洞缺陷，墩粗時未能鍛合且變形后空洞變成弓形。對于軸向空洞缺陷，變形時空洞徑向遠端和徑向近端同時向外流動，并且在高度一半處徑向遠端部分流動速度比徑向近端部分流動速度快，此處空洞缺陷有增大的趨勢，如圖4. 16所示。實驗與模擬結(jié)果吻合，由

鐓粗驗證實驗的試樣設計[ 05-14 10:05 ]

本文選取典型的徑向空洞缺陷和軸向空洞缺陷進行墩粗實驗驗證[[56]墩粗壓下量選用40%。由于鉛具有典型的剛勃塑性材料的特征，且常溫變形過程與鋼在高溫下的變形過程相似，無潤滑條件下摩擦因子也相似，所以本文選用鉛進行常溫物理實驗驗證。試樣如圖7所示，空洞直徑為8mm。

拔長、擴孔對徑向空洞缺陷鍛合的影響[ 05-14 09:05 ]

由圖4.13 (a),  (b)可以看出，拔長壓下量達到21. 4%時，可鍛合軸向空洞缺陷。球形空洞缺陷閉合處等效應變?yōu)?. 433，空洞缺陷閉合處的靜水應力為壓應力，大小為-54. 5MPa。由圖4.13 (c),  (d)可以看出，拔長壓下量達到24. 6%時，即可鍛合軸向空洞缺陷。球形空洞缺陷閉合處等效應變?yōu)?. 563，空洞缺陷閉合處的靜水應力為壓應力，大小為一33. 9MPa。從拔長和擴孔對球形、徑向、軸向、切向空洞缺陷鍛合模擬可以看出，在鍛造徑向缺陷時，馬杠擴孔比芯軸拔長效果更優(yōu)，而