第二节 甜菜输送设备

一、湿法输送设备

（一）流送沟

1.结构

流送沟是水力输送甜菜的沟渠，横断面呈U形，如图1-4所示，流送沟内壁为石块砌筑或用U形钢板对接制成，内壁要求光滑、平整、耐腐蚀。沟底具有一定的坡度，使水在沟内保持一定的流速，借助水的浮力和流动力，将甜菜从户外送入车间进入各预处理工序。

2.技术参数与要求

直线坡度：我国东北12～15mm/m，其他地区15～18mm/m；

弯线坡度：15～20mm/m；

转弯处曲率半径：不小于3m；

沟底圆角半径：为沟宽的1/4；

沟高与沟宽的比值：1.0～2.0；

有效横断面积与总横断面积比值：0.75。有效横断面积是指菜水混合物流送时在流送沟内的横断面积；

流送速度：取决于流送沟的尺寸与坡度，东北地区不超过1.0m/s为宜，其他地区不低于1.0m/s为宜；

流送用水量与被流送甜菜量的比值（水菜比）：用水力喷射器冲菜入沟时取5.0～7.0，不用水力喷射器冲菜入沟时取5.0；

生产不均衡系数：取0.7～0.8。

3.计算

（1）流送沟的有效截面积

式中 F_e——流送沟有效横断面积，m2

A——日加工甜菜量，t/d

v——设定流送速度，m/s，设计时取1.0m/s

ρ——菜水混合物的密度，kg/m3，取1000kg/m3

n——水菜比，有效截面积设计计算时取最大值n=7

K——生产不均衡系数

（2）流送沟各部尺寸

①流送沟总截面积：

式中 F——流送沟总截面积，m2

F_e——流送沟有效截面积，m2

H——流送沟高度，m

b——流送沟宽度，m

取沟高与沟宽比值为x，则

②流送沟宽度：

③流送沟高度：

④流送沟底部圆角半径：

⑤流送沟浸水深度：

（3）实际流送速度

实际流送速度可按以下经验公式进行计算

式中 v——菜水混合物在流送沟内的实际流送速度，m/s

F_e——流送沟有效截面积，m2

l——流送沟的坡度，按直线坡度计算

P——流送沟在流送甜菜时浸水周边长度，m

式中 h——流送沟浸水深度，m

b——流送沟的宽度，m

C——流送沟的流送速度系数

n——水菜比，流送速度验算时取最小值n=5

（4）最小流送速度验算 在流送沟设计计算时设计流速必须大于最小流速，设计流速小于最小流速时泥沙会在沟内产生沉积，无法进行正常流送。但设计流速过快不仅增加流送耗水量，而且会提高流送过程甜菜表皮破损。

最小流送速度：

式中 v_min——最小流送速度，m/s

h——流送沟浸水深度

（二）甜菜窖

甜菜进入流送沟的方式有两种：一种是将甜菜堆卸在流送沟的两侧，采用推送机械推菜入沟，定位安装在流送沟内的水力喷射器喷射出流送水将甜菜流送。另一种是将甜菜卸入窖内，由工人控制水力喷射器冲菜入沟。采用水力喷射冲菜入沟时，甜菜窖通常将流送沟围在窖内，窖的总容量为2～3d甜菜加工量。

1.矩形甜菜窖的结构

矩形甜菜窖是我国甜菜糖厂的通用形式。如图1-5所示为矩形甜菜窖的截面图，上面形状的甜菜窖适合于甜菜经铁路运输进厂时直接将甜菜卸入窖内，或采用自卸汽车跟沟下菜时使用；其窖底坡度不小于45°，以减少甜菜卸入时产生破损；其宽度和深度一般为下图的2/3。目前，我国甜菜糖厂收购的甜菜多采用汽车将甜菜运输回厂，而且工厂每日的额定生产能力多在千吨以上，为缩短流送距离一般将甜菜窖筑成图1-5中的下面形状。甜菜窖的窖底和窖墙具有一定坡度和斜度，流送沟居中贯穿甜菜窖首尾。在窖底流送沟的一侧，等间距安装水力喷射器的连接管头，供水管线敷设在窖底下面。甜菜窖在修筑时可采用石块构筑或混凝土浇灌，要求窖底表面和内壁平整光滑、耐腐蚀、耐挤压、不塌陷。甜菜窖的位置应选择在靠近预处理车间的较高地方。

2.技术参数与要求

窖底纵向坡度：与流送沟坡度相同；

窖底横向坡度：0.15m/m；

立向斜度：0.15m/m；

顶部宽度：6～7m；

总高度：4～6m；

甜菜窖数量与排列方式：两个以上平行并列；

窖底与内壁要求：光滑、平整、耐腐蚀；

窖体上沿要求：坚固并高出地面，防止上菜车辆滑入窖内。

3.计算

（1）甜菜窖总容积

式中 V——甜菜窖总容积，m3

A——日加工甜菜量，t/d

Z——甜菜在窖内停留时间，一般为48～72h

ρ——窖内甜菜的堆积密度，为600～650kg/m3

（2）甜菜窖横截面积

式中 F——甜菜窖横截面积，m2

B——甜菜窖上部宽度，m

b——甜菜窖底部宽度，m

b₀——流送沟宽度，m

H——甜菜窖总深度，m

h——甜菜窖窖底斜坡高度，m

（3）甜菜窖长度

式中 L——甜菜窖的长度，m

V——甜菜窖总容积，m3

F——甜菜窖横截面积，m2

n——甜菜窖数量，2个以上。

（三）水力喷射器

1.结构

水力喷射器的类型很多，我国甜菜糖厂通用的水力喷射器为双环式，如图1-6所示。双环式水力喷射器的特点是水流出口经两个出水环，合并进入喷管，然后经喷嘴喷出。为提高喷出水流的质量，在喷射器的两个水环汇合处与喷嘴间安有锥形压缩管。出水环与主管的连接处安有铜套和水封装置，水封材料为软聚氯乙烯。由人工操作手柄，可使喷射器的喷嘴做上下、左右摆动，可随意调整水柱喷射方向和角度，借助水的冲击力将窖内甜菜冲入流送沟内进行流送。

2.技术参数与要求

喷嘴直径（d）：指喷射器出水口内径，根据额定生产能力计算选取；

喷嘴倾斜角度：一般为6°～14°；

喷嘴出水速度：冲卸甜菜时喷嘴出水速度要求达到20～25m/s；

水力喷射器安装间隔距离：出水速度数值的1/3（m）；

工作压强：以设计计算为准。

3.计算

根据冲卸甜菜时要求达到的水流速度设定喷嘴出水速度进行以下计算：

（1）水力喷射器出水量 水力喷射器出水量等于甜菜流送用水量，所以

式中 W——出水量（流送水量），m3/s

A——日加工甜菜量，t/d

n——水菜比，取7

ρ——流送水的密度，取1000kg/m3

K——生产不均衡系数，取0.7～0.8

（2）水力喷射器喷嘴内径 水力喷射器喷嘴计算内径

式中 d₁——喷射器喷嘴出口计算内径，m

W——水力喷射器出水量（流送水量），m3/s

n——水力喷射器同时开启的数量，一般为2～3支

v₁——水力喷射器设定出水速度，m/s

根据计算内径按水力喷射器规格，上选最近喷嘴内径，比如计算内经为72.3mm时，最近上选内经为75mm，应确定喷嘴内径为75mm。

（3）水力喷射器实际出水速度

式中 v₂——水力喷射器实际出水速度，m/s，不小于20m/s

W——水力喷射器出水量，m3/s

d₂——水力喷射器喷嘴的选取内径，m

n——水力喷射器同时开启的数量

π——圆周率

（4）喷嘴内水的压强 根据流体力学动能公式

式中 P——喷嘴内压强，Pa

φ——与喷嘴倾斜角度有关的速度系数，如表1-1所示

ρ——流送水的密度，kg/m3

v2——水力喷射器实际出水速度，m/s

（四）甜菜泵

1.类型与结构

甜菜泵的类型按叶轮形状大体分为两种，一种是离心式甜菜泵，另一种是蜗壳式甜菜泵。蜗壳式甜菜泵与离心式甜菜泵相比，蜗壳式甜菜泵对甜菜磨损较轻，但设计与制造难度较高。为减轻对甜菜的磨损，使用离心式甜菜泵时可选用低转速大口径泵型。

如图1-7和图1-8所示，分别为离心式和蜗壳式甜菜泵，它们主要由壳体、叶轮、主轴和传动系统组成。叶轮位于壳体内，固定安装在主轴上。主轴通常由电动机通过皮带轮，连轴器或减速器带动运转。壳体通常由铸铁铸成，其形状根据叶轮的形式而设计，为减少泵体对甜菜的磨损，在泵体内衬有可更换的内胆。叶轮是甜菜泵的核心工作部件，如图1-9所示，甜菜泵的叶轮与水泵不同，叶轮上仅有两片涡形叶片，通过叶轮的旋转将菜水混合物吸入泵体，并扬送到设定高度。

无论是离心式还是蜗壳式甜菜泵在升送甜菜过程中都会使一定量的甜菜尾根发生折断，如不能将尾根回收，会产生很大的经济损失。所以在选用甜菜提升设备时，在扬程允许的条件下，尽可能选用扬送轮。

2.主要技术参数与要求

吸入速度：1.0～2.0m/s，由泵的叶轮型式决定，蜗壳式高一些；

扬送速度：0.8～1.5m/s；

主轴转速：350～500r/min；

扬程：一般在11～20m；

机械效率：0.3～0.4。

3.计算

（1）生产能力计算

式中 A——日加工甜菜量，t/d

D——吸入口（叶轮进口处）直径，m

v——菜水混合物吸入泵内的速度，m/s

ρ——菜水混合物的密度，取1000kg/m3

n——水菜比

K——生产不均衡系数，取0.7～0.8

（2）需用功率计算

式中 N——所需功率，kW

G₁——单位时间内扬送甜菜量，kg/s

G₂——扬送水量，kg/s

H——扬送高度，m

η——甜菜泵的机械效率，取0.3～0.4

g——重力加速度，取9.807m/s2

（五）扬送轮

1.结构与工作原理

扬送轮的主体结构如图1-10所示，它主要由转动轮、支撑架、甜菜溜槽与传动装置构成。

转动轮由轮轴、轮毂、轮辐和轮圈组合而成。通常由6根或8根轮辐将轮圈和轮毂连为一体，轮圈被分割围成若干提菜斗。轮轴与轮毂的中心轴孔通过定位键固定在一起，轴的两端通过轴承安装在支承架上，溜槽则安装在固定机架上。

传动系统由电动机、减速器、减速器输出齿轮和从动齿圈组成。从动齿圈一般安装在轮辐与轮圈的连接部位，与输出齿轮啮合传动。当扬送轮转动运转时，甜菜不断进入提菜斗内，随着转动轮的转动被提升到顶端倾入溜槽。

扬送轮分为分水式和带水式两种类型，分水式扬送轮轮圈和提菜斗开有很多分水孔，菜水混合物进入时甜菜被提升，流送水从分水孔流出被分离。带水式扬送轮的轮圈和提菜斗不开分水孔，将菜水混合物一起扬送。扬送轮的最大优点在于，扬送过程甜菜不破损，设备运行安全可靠，制造与维修费用低，与甜菜泵相比动力消耗低。缺点是扬程低，占地空间大，操作环境差。由于扬送轮占地空间较大，所以只有在甜菜提升高度在10m以内时采用扬送轮。

2.主要技术参数与要求

轮圈圆周速度：1.0m/s；

扬送高度（H）：m，H=0.8（D-2S），（D为轮圈直径，m；S为轮圈径向厚度，m）；

提菜斗的长度、宽度、深度：不小于350mm。

3.计算

（1）扬送轮生产能力计算

式中 A——日加工甜菜量，t/d

S——轮圈厚度（径向测得），m

b——轮圈宽度，m

v——轮圈圆周速度，设计计算时取1.0m/s

实际速度由v=计算，n为扬送轮的转速，一般为2～3r/min；D为轮圈直径，m

ρ——甜菜在提菜斗中的密度，kg/m3

带水式扬送轮ρ=（kg/m3），n为水菜比

分水式扬送轮ρ=500～600（kg/m3）

K——生产不均衡系数，取0.7～0.8

φ₁——提菜斗填充系数

分水式扬送轮φ₁=0.7

带水式扬送轮φ₁=0.8～0.9

φ₂——轮圈有效空间利用系数，可按下列经验公式计算：

式中 L——轮圈上小斗之间的距离，m

S——轮圈径向厚度，m

（2）需用功率计算

①分水式扬送轮的功率计算

式中 N——所需功率，kW

G——甜菜质量流量，kg/s

g——重力加速度，取9.807m/s2

η——机械效率，取0.3～0.4

H——扬送高度，m

②带水式扬送轮的功率计算

式中 N——所需功率，kW

G₁——甜菜质量流量，kg/s

G₂——流送水质量流量，kg/s

H₁——甜菜扬送高度，m。H₁=0.8（D-2S）

H₂——流送水扬送高度，m。H₂=0.65（D-2S）

g——重力加速度，取9.807m/s2

η——机械效率，取0.5～0.6

二、干法输送设备

（一）给料器

在干法输送过程中给料器对均衡下菜起到缓冲和保障作用，如图1-11所示，它主要由甜菜储斗、脊形缓冲板和复合带式输送机组成。

甜菜储斗由钢板对接焊制，底部横向焊有多根钢管，钢管的作用一是将储斗两侧横向加固连接，二是减轻输送带直接承受的压力，三是输送带运行时拨动甜菜。脊型缓冲板的下沿安装在储斗内的钢管上，两端与贮斗连接，它的主要作用是减缓输送带承受的压力，将甜菜分流，使甜菜从输送带的两侧落到输送带上，随着输送带的移动甜菜被均匀分布到输送带上。复合带式输送机位于储斗下方，在输送带的表面上等间距横向安装钢制防滑挡条，挡条的两端与输送带两侧的传动链相连接，电动机经减速器通过链轮传动带动传动链运行。钢制挡条不仅能防止甜菜与输送带发生打滑，同时提高输送带的抗拉强度。甜菜卸入储斗后，经缓冲板两侧落到输送带上，随着输送带的运行，甜菜被均匀输出，输送带的线速度一般在0.5～1.0m/s间调节。

（二）除土机

甜菜干法输送的除土设备主要有纵向螺旋辊除土机和横向爪轮片组或梅花轮片组除土机。生产实践证明爪轮片组除土机对杂土分离优于梅花轮片组除土机。

1.纵向螺旋辊除土机

纵向螺旋辊除土机如图1-12所示，主要由正反向螺旋辊，螺旋辊托架和传动装置组成。甜菜进入螺旋辊除土机后，随着正反向螺旋辊的转动，甜菜被不断翻动推进，使甜菜表面的泥土脱落，泥土经螺旋辊间的空隙落入收集斗排出，甜菜进入下一工序。螺旋辊的轴颈为150～200mm，螺旋直径超出轴径30～50mm，一般由圆钢围成。

2.横向爪轮片组除土机

爪轮片组除土机如图1-13所示，主要由爪轮片组、机架和传动装置组成。每组爪轮由多片爪轮片定位安装在轴上，与轴一起转动，相邻两组的轮爪相互交错。甜菜进入后随着爪轮的转动，甜菜被不断弹起、翻动并向前推进，使甜菜表面的泥土不断脱落，杂土随爪轮的转动，被带入爪轮组间的间隙排出，甜菜进入下一工序。梅花轮片组除土机与爪轮组除土机的区别在于用六瓣梅花片替代爪轮片。

（三）带式输送机

带式输送机应用非常广泛，在甜菜糖厂中主要用来输送甜菜、菜丝、砂糖、滤泥、废粕、煤及石灰石等。它是一种连续输送机械，具有输送能力稳定、输送距离长、安装维修方便、运行安全可靠等优点。

1.结构

带式输送机如图1-14所示，主要由输送带、托辊、鼓轮、机架和传动装置构成。

输送带起到牵引与承载作用，一般采用橡胶与帆布硫化叠加制成，也可采用聚乙烯带或钢带。

托辊分为承载带托辊和空载带托辊，即上托辊和下托辊。下托辊为单节直线型托辊，上托辊分为单节直线型、两节V型和三节槽型。常见的槽型托辊如图1-15所示，其中C型托辊可减轻物料对皮带的冲击，D型托辊可调节皮带跑偏。托辊主要由固定轴、转动辊、滚动轴承组装而成。

鼓轮分为主动鼓轮和从动鼓轮，出料端为主动鼓轮，进料端为从动鼓轮，鼓轮的宽度要比输送带的宽度宽出100～200mm。鼓轮由轮轴和转鼓组装而成，通过轴承安装在机架上。

传动装置由电动机、变速器和联轴器组成。输送带的运行是靠鼓轮与输送带之间的摩擦力来实现的，为防止打滑必须调整好输送带的适宜张弛度，通常采用螺旋弹簧、重锤或配重车等张紧装置来调节输送带的张弛度，如图1-16所示。

2.计算

（1）带式输送机输送能力计算

式中 G——输送能力（单位时间内输送的物料质量），kg/s

A——日加工甜菜量，t/d

a——被输送物料量对甜菜加工量的质量比

K——生产不均衡系数，取0.7～0.8

F——被输送物料在输送带上的横截面积，m2

直型带F=0.04B2，槽型带F=0.0876B2，B为输送带宽度，m

v——输送带的线速度，m/s，根据物料特性在1.0～2.0m/s范围内设定

ρ——被输送物料的密度，kg/m3。甜菜取400kg/m3，菜丝取350kg/m3，压粕取500kg/m3，砂糖取900kg/m3

C——倾斜角度修正系数，如表1-2所示

带式输送机在输送不同物料时允许倾斜的角度如表1-3所示

（2）输送带宽度计算 由式（1-25）得，被输送物料的截面积

所以输送带宽度B为：

①输送带为直型输送时：

②输送带为槽型输送时：

（3）带式输送机所需功率计算

式中 N——输送机所需功率，kW

G——输送能力，kg/s

g——重力加速度，取9.807m/s2

L——输送机的长度（两鼓轮的轴心距离），m

H——提升高度，m

K——与L和G有关的系数，如表1-4所示

（四）螺旋输送机

螺旋输送机在甜菜糖厂中广泛用于甜菜、废粕、滤泥、糖膏等物料的输送。具有结构简单、横断面尺寸小、可多点进料和多口排料、运行安全可靠、制造成本低等优点。其缺点是物料和机械部件磨损大，消耗功率高。

1.结构

螺旋输送机如图1-17所示，主要由U形槽体、转动轴与固定在轴上的螺旋叶片和传动装置组成。U形槽体的两端由端板封闭，上部可加盖活动盖板。转动轴穿过端板两端由安装在端板上的滚动轴承和止推轴承密封支撑，轴的首端与传动装置的减速器输出轴联结。物料从螺旋始端槽体的上部进入，在螺旋末端槽体的下部排出，螺旋输送机输送物料是靠螺旋叶片的连续旋转和螺旋叶片与物料间的滑动将物料逐渐向前推进。当螺旋机过长时，可在中间增设轴承吊架避免转动轴发生颤动。

2.计算

（1）输送能力计算

式中 G——螺旋输送机输送能力，kg/s

A——日加工甜菜量，t/d

a——被输送物料量对甜菜加工量的质量比

K——生产不均衡系数，取0.7～0.8

D——螺旋直径，m。输送甜菜时不小于0.6m

d——轴直径，m。指螺旋机内物料输送内径，如转动轴为方轴时按轴边长的3.54倍计算，如转动轴为圆轴时按叶片直径的0.2倍计算

S——螺距，m/r。指螺旋叶片每圈的间隔距离，一般为叶片直径的0.5～0.7倍

n——螺旋旋转速度，r/min

φ——装填系数，如表1-5所示

ρ——被输送物料的密度，kg/m3

（2）所需功率计算

式中 N——螺旋输送机所需功率，kW

G——输送能力，kg/s

μ——阻力系数，如表1-5所示

L——水平输送距离，m

H——输送高度，m

η——机械效率，取0.6

g——重力加速度，取9.807m/s2

甜菜糖厂螺旋输送机计算参数如表1-5所示

（五）斗式提升机

斗式提升机在甜菜糖厂中主要用于提升甜菜、干粕、糖、煤等干物质。具有占地空间小、设备与建筑投资少的优势，缺点是安全运转率较低，维修难度大、环境差。

1.结构

斗式提升机如图1-18所示，主要由料斗、链条（或传送带）、驱动鼓轮、转向鼓轮、张紧装置、机壳、机架与传动装置组成。料斗按一定间距链接在链条上，链条由驱动轮带动运行，驱动轮在上方，转向轮在下方，两轮通过轴承安装在机架上，转向轮的轴承架与张紧装置相连接，通过移动转向轮的上下位置来调整链条的张紧程度。斗式提升机的运行部件一般用机壳封闭，机壳上设有活动门以便于观察运行情况。传动装置由电动机和减速器组成，在带动驱动轮运转时需安装逆向止行棘轮，以防停机时料斗发生逆行。

斗式提升机的卸料方式有两种，即“离心式”和“重力式”，如图1-18所示。离心式卸料需要料斗有较大的运行速度，物料受离心力的作用于顶端切线射入接料斜槽，接料斜槽需安装在不妨碍料斗运行的位置收集物料。重力式卸料是在驱动轮的下方安装一个惰轮，使链条下行时向内弯曲，加大料斗翻转角度，使物料靠重力作用卸出。

2.计算

（1）提升能力计算

式中 G——提升能力，kg/s

A——日加工甜菜量，t/d

a——被提升物料量对甜菜加工量的质量比

K——生产不均衡系数

V——料斗的单斗容积，m3

φ——料斗的装填系数

ρ——被输送物料的密度，kg/m3

v——料斗的提升速度，m/s

重力卸料取0.3～0.6m/s

离心卸料则v=，m/s；R为链轮半径，m

l——料斗间距，m。

H——上下鼓轮的轴心距离，m

D——鼓轮上链沟直径，m

n——提升机料斗的数量

甜菜糖厂斗式提升机计算参数如表1-6所示。

（2）需用功率计算

式中 N——斗式提升机所需功率，kW

G——提升能力，kg/s

H——提升高度，m

η——提升机机械效率，取0.2～0.3

g——重力加速度，取9.807m/s2