基本信息
- 項目名稱：
- 新型反沖式發(fā)酵料液混合攪拌裝置
- 小類：
- 機械與控制
- 大類：
- 科技發(fā)明制作A類
- 簡介：
- 新型反沖式發(fā)酵料液混合攪拌裝置擯棄了傳統(tǒng)的攪拌裝置的設計思想，充分結合了機械攪拌和液體攪拌的優(yōu)點，利用泵作為動力源帶動料液形成的流場效應，同時采用了料液孔口出流和反沖作用原理，使料液在攪拌過程中始終處于由罐體內(nèi)-外-內(nèi)的動態(tài)循環(huán)中，使料液混合更加均勻。
- 詳細介紹：
- 新型反沖式發(fā)酵料液混合攪拌裝置擯棄了傳統(tǒng)攪拌裝置的設計思想，采用了料液孔口出流和反沖作用原理，充分結合了機械攪拌和液體攪拌的優(yōu)點。利用泵的作用使料液在發(fā)酵罐體內(nèi)循環(huán)流動產(chǎn)生流場效應，使處于動態(tài)的料液流經(jīng)反沖旋轉管出流孔口時，形成圓周方向反沖旋轉動力，再利用反沖旋轉管帶動推進攪拌器。實現(xiàn)了罐體內(nèi)料液各層及層與層之間充分混合均勻。利用液面和反沖旋轉管相對位置關系，減少了旋轉阻力，實現(xiàn)了破除浮渣層的作用。同時，推進攪拌器的工作防止了出料口的堵塞。料液在動態(tài)循環(huán)中充分混合均勻，而不會附帶產(chǎn)生對發(fā)酵不利的因素。 新型反沖式發(fā)酵料液混合攪拌裝置使料液始終處在動態(tài)循環(huán)流動中，同時實現(xiàn)罐外加熱，熱量利用率高，混合均勻程度好。且具有結構簡單，占用有效發(fā)酵容積小，動力消耗低，對微生物破壞弱，料液混合充分，攪拌完全，密封可靠的優(yōu)點。裝置同步實現(xiàn)布料、混合攪拌、破除浮渣層、防止出料口堵塞和固相沉積的綜合功能。 這種在新思想、新原理結合下產(chǎn)生的新型反沖式發(fā)酵料液混合攪拌裝置，成本低，厭氧發(fā)酵效果好，生產(chǎn)力大大提高，具有廣泛的實用性。為打破我國高寒地區(qū)沼氣能源的開發(fā)利用的瓶頸，實現(xiàn)高寒地區(qū)生物質能源的工業(yè)化生產(chǎn)，奠定了堅實的基礎。
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作品專業(yè)信息
設計、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點、技術關鍵和主要技術指標
- 設計、發(fā)明的目的：為了解決現(xiàn)有的機械攪拌、氣體攪拌和液體攪拌存在的問題，進一步促進厭氧發(fā)酵領域的發(fā)展，特別是為了打破我國高寒地區(qū)沼氣能源的工業(yè)化生產(chǎn)受氣候影響的瓶頸，新型反沖式發(fā)酵料液混合攪拌裝置的發(fā)明具有一定得現(xiàn)實意義。 基本思路：此新型攪拌裝置充分結合機械攪拌和液體攪拌的優(yōu)點，采用泵作為動力源，使料液在攪拌過程中由內(nèi)-外-內(nèi)形成一個動態(tài)循環(huán)。料液在由n型管進入罐體時，形成反沖力，帶動攪拌器。這種攪拌方式使料液混合更加均勻。 創(chuàng)新點：此新型攪拌裝置擯棄了傳統(tǒng)的動力源電動機，采用泵為動力源，使料液始終處于由內(nèi)-外-內(nèi)的動態(tài)循環(huán)中，同時利用孔口出流和反沖作用原理，使攪拌器在反沖力的作用下旋轉，實現(xiàn)了料液均勻混合的作用。 技術關鍵和技術指標：運用流體力學和高等數(shù)學知識，計算料液出流孔口的尺寸d_°、反沖旋轉管的攪拌直徑D、推進式攪拌器的直徑d和反沖旋轉出流孔口浸入料液的深度h，以及確定與其匹配的泵的排量的選擇。通過優(yōu)化設計，以使裝置在充分節(jié)能的前提下，達到合理的最大旋轉速度，且不至于對料液產(chǎn)生沖擊，而影響微生物的生長。最終達到降低外配能源損耗，提高生產(chǎn)率的目標。
科學性、先進性
- 科學性與先進性：傳統(tǒng)的發(fā)酵攪拌裝置有機械攪拌、氣體攪拌和液體攪拌，其技術本身帶來的缺陷，制約著厭氧發(fā)酵領域。目前廣泛運用的機械攪拌裝置中，當料液轉速與攪拌器轉速達到一致時，很難起到攪拌效果，同時軸套容易磨損，易破壞厭氧發(fā)酵環(huán)境。 此新型攪拌裝置擯棄了傳統(tǒng)的發(fā)酵攪拌裝置的設計思想，將機械攪拌和液體攪拌有機結合，采用料液孔口出流和反沖作用原理，利用泵作為動力，使料液在攪拌中由罐體內(nèi)-外-內(nèi)一直處于一個動態(tài)循環(huán)。由循環(huán)中形成的反沖力驅動攪拌器旋轉。這種攪拌方式實現(xiàn)了罐體內(nèi)料液各層及層與層之間充分混合均勻，為微生物的生長營造了一個更加適宜的環(huán)境。 【參考文獻】 【1】強 徐親民.《攪拌器改進與發(fā)酵工業(yè)發(fā)展》.中國醫(yī)藥工業(yè)雜志 【2】錢銘鏞.《發(fā)酵工程最優(yōu)化控制》.江蘇科學技術出版社 【3】儲炬 李友榮. 《現(xiàn)代工業(yè)發(fā)酵調(diào)控學》.北京化學工業(yè)出版社》.2006.6 【4】毛根海 邵衛(wèi)云 張燕.《應用流體力學》.北京高等教育出版社.2006.11
獲獎情況及鑒定結果
- 暫無
作品所處階段
- 中試階段
技術轉讓方式
- 暫無
作品可展示的形式
- 實物、產(chǎn)品 圖紙 現(xiàn)場演示 圖片 錄像 樣品
使用說明,技術特點和優(yōu)勢,適應范圍,推廣前景的技術性說明,市場分析,經(jīng)濟效益預測
- 使用說明：注入罐體內(nèi)的料液要進行纖維質處理，料液液面必須與標定液面相平，合理調(diào)定攪拌時間T1和間歇時間T2。 技術特點和優(yōu)勢：此新型攪拌裝置與傳統(tǒng)的攪拌裝置不同，以泵為動力源，使料液由內(nèi)-外-內(nèi)始終處于動態(tài)循環(huán)。運用料液孔口出流和反沖作用原理，利用反沖力帶動攪拌器，使料液混合更加均勻。 適應范圍：主要應用于厭氧發(fā)酵領域，用于發(fā)酵設備液態(tài)物料的攪拌和混合；食品工程和微生物工程領域及其他需要攪拌的領域也適用。 推廣前景: 隨著“和諧社會”的提出，節(jié)能、環(huán)保、增效理念不斷滲透到各行各業(yè)的企業(yè)文化里。因此，具有節(jié)能、高效等一系列優(yōu)點的新型攪拌裝置具有很大的市場優(yōu)勢。 市場分析：目前市場上運用的攪拌裝置缺點在實踐中不斷暴露出來。因此，這種新型攪拌裝置一旦投入市場，會很快受到用戶的青睞。 經(jīng)濟效益預測：1.5升容量新型攪拌裝置定價在9600元，價格不高，加之其新奇設計思想和技術上的突出優(yōu)勢，將在市場上占有一定的市場份額，經(jīng)濟效益會愈加顯著。
同類課題研究水平概述
- 當前有關發(fā)酵攪拌裝置的研究課題提出很多創(chuàng)新思路，國內(nèi)固體有機廢棄物厭氧發(fā)酵裝置總體設計思路為解決以下三個問題：（1）溫度適應性問題；（2）高效厭氧發(fā)酵問題；（3）高濃度物料發(fā)酵堵塞問題。隨著發(fā)酵工業(yè)的發(fā)展，生物反應器目前已采用徑流、混流、軸流三類攪拌器，特別是軸流攪拌器或軸流與徑流混合攪拌器應用于大型生物反應器的優(yōu)點，可為攪拌器的選擇和設計提供依據(jù)。當前發(fā)酵攪拌器有電磁攪拌器、葉輪攪拌器、移動式連續(xù)攪拌器等，改進方案也層出不窮，包括新型攪拌槳的研制、機械攪拌器組合、攪拌器優(yōu)化組合等，但是針對以往攪拌器動力消耗大、攪拌不完全、密封不可靠等缺點的改進方案鮮為人知。傳統(tǒng)的機械、液體、氣體三大攪拌方式存在的缺憾很難彌補。特別是機械攪拌耗能問題比較突出。 機械攪拌式發(fā)酵罐是發(fā)酵工廠常用類型之一。它是利用機械攪拌器的作用，使空氣和發(fā)酵液充分混合，促進氧的溶解，以保證供給微生物生長繁殖和代謝所需的溶解氧。它是借攪拌渦輪輸入混合以及相際傳質所需要的功率。這種反應器的適應性最強，從牛頓型流體直到非牛頓型的絲狀菌發(fā)酵液，都能根據(jù)實際情況和需要，為之提供較高的傳質速率和必要的混合速度。缺點是機械攪拌器的驅動功率較高，一般(2-4)kw/m3，這對大型的反應器來說是個巨大負擔。 國外關于同類課題的研究也在不斷深化，但是研究成果并不顯著。諸如日本處理各種有機性污泥的攪拌裝置。該裝置的研究體現(xiàn)當前攪拌器設計要求：攪拌循環(huán)穩(wěn)定性好、密封性可靠、料液混合均勻等，但節(jié)能方面的缺點很明顯，成本和造價會是生產(chǎn)運用的一大障礙。 本小組成員集中總結國內(nèi)外關于攪拌裝置的研究狀況及本課題的實驗結果，認為基于液體孔口出流和反沖原理的攪拌裝置研究思路具有先進性和實用性。新型混合料液發(fā)酵攪拌裝置無論是節(jié)能、密封還是料液循環(huán)穩(wěn)定性、混合均勻性方面都有很大優(yōu)勢，若是能成功投產(chǎn)必將有較為廣闊的市場空間。
