飼料混合機的混合機理及工作性能的評定

飼料混合機的混合機理及工作性能的評定何延東;王宇;高連興【摘要】混合是生產配合飼料和混合飼料的關鍵工序,其目的是將配合后的各種物料在外力作用下相互摻合，使各種飼料能夠均勻分布.飼料混合機作為混合工序的主導設備，其工作性能顯得尤其重要.為此，介紹了我國典型飼料混合機的混合機理以及混合性能的評價指標體系，討論了混合均勻度的表示方法和測定方法，分析了飼料混合機的發(fā)展前景.【期刊名稱】《農機化研究》【年(卷)，期】2006(000)002【總頁數(shù)】3頁(P64-66)【關鍵詞】畜牧學;飼料混合機;評述;混合機理;混合均勻度【作者】何延東;王宇;高連興【作者單位】沈陽農業(yè)大學,工程學院，沈陽,110161;沈陽農業(yè)大學,工程學院，沈陽110161;沈陽農業(yè)大學,工程學院，沈陽,110161【正文語種】中文【中圖分類】S817.12+4物料在混合機中的運動是復雜的，以攪拌混合最為常見。其混合作用主要有剪切混合、對流混合、擴散混合、沖擊混合和粉碎混合5種。5種混合方式在每一個混合過程中都同時存在，但起主導作用的是剪切混合、對流混合及擴散混合方式。雙軸槳葉式混合機的內部結構如圖1所示。機內并排裝有兩個轉子，轉子由轉軸和多組槳葉組成，每組槳葉有兩葉片。大部分槳葉呈45°安裝在軸上，只有一根軸最左端的槳葉和另一根軸最右端的槳葉與軸線的夾角小于其它槳葉，其目的是讓物料在此處獲得更大的拋幅而較快地進入另一個轉子的作用區(qū)。兩軸上的槳葉組相互錯開，其軸距小于兩槳葉長度之和。轉子運轉時，兩根軸上的對應槳葉端部在機體中央部分形成交叉重疊，但不會相互碰撞?；旌蠙C工作時，機內物料呈現(xiàn)多方位的復合運動狀態(tài)：一是沿轉子軸方向的對流混合；二是剪切混合，即由于物料內有速度梯度分布，在物料中彼此形成剪切面，使物料之間產生相互碰撞和滑動，從而形成剪切混合；三是特殊的擴散混合，在其機體中部一線區(qū)域，即兩轉子反方向旋轉所形成的運動重疊區(qū)，由于兩轉子的相向運動使該區(qū)域物料受旋轉槳葉作用比在其他區(qū)域強兩倍以上。此外，被一側槳葉提起的物料，在散落過程中，物料相互摩擦滲透，在混合機中央部位形成了一個流態(tài)化的失重區(qū)，使該區(qū)域的固體物料的混合運動像液體中的分子擴散運動一樣，形成一種無規(guī)則的自由運動，充分進行擴散混合?；旌献饔幂p而平和，摩擦力小，混合物無離析現(xiàn)象，不會破壞物料的原始物理狀態(tài)。圓錐形行星混合機的內部結構如圖2所示。當曲柄轉動時，通過曲柄與齒輪的傳動，使螺旋軸在圍繞圓錐形筒體公轉的同時又進行自轉，致使物料不僅上下翻動，而且還繞著筒體四周不斷轉動并在水平方向混合。由于外殼為錐形，因此上下部的運動速度不同，同一高度層的運動速度也不一樣，使得物料之間存在相對運動，從而達到混合的目的。因此，該混合機工作時主要是擴散混合，而且混合作用強，混合時間短，最終的混合質量較好。此外，混合料的粒徑、密度、散落性及物料在混合筒內的充滿系數(shù)都不會對混合機的正常工作產生明顯影響。臥式環(huán)帶式混合機主要由機體、螺旋軸、傳動部分和控制部分組成，如圖3所示。機體為槽形，其截面有O型、U型和W型3種。其中，U型混合機應用最普遍。在U型混合機中，又以單軸雙螺旋最為常見（如圖3所示）。該機的內夕卜螺旋分別為左、右螺旋，使物料在混合機內按逆流原理進行充分混合。夕卜圈螺旋葉片使物料沿螺旋軸向一個方向流動，內圈螺旋則使物料向相反方向流動，使物料成團地從料堆的一處移到另一處，很快地達到粗略的團塊狀的混合，并在此基礎上有較多的表面進行細致的、顆粒間的混合，從而達到均勻混合?；旌蠙C的生產率用每小時生產量（t/h）來表示。通過測定一個混合周期的時間和已知的額定批次，混合質量計算即可。其中，混合周期的時間由3部分組成，即進料時間、卸料時間及純混合時間。在正常生產情況下，用秒表測定混合機的混合周期，即時記錄從混合機出料門第1次開啟（或關閉）到第2次開啟（或關閉）所需要的時間。計算混合機的生產率的公式為式中一混合機生產率（t/h）；—額定批次混合質量（kg）;一混合周期（min）。2.2.1混合均勻度的概念混合均勻度指的是混合物中各種組分均勻分布的程度，即混合物中任意單位容積內所含某種組分的粒子數(shù)與平均含量的接近程度。目前公認的表達混合均勻度的方法是利用統(tǒng)計學上的變異系數(shù)，即％值。2.2.2混合均勻度變異系數(shù)的表達飼料混合均勻度通常以其不均勻率（即其混合均勻率變異系數(shù)%）表示。它是指粒度相同的基本組分和檢測組分（示蹤劑）經攪拌混合后，檢測組分存在于幾個混合子空間內的顆粒m的離散程度。以（=1,2，…，）表示對第個混合子空間的測量結果，單位是測量單位（如顆粒數(shù)目、mg或光密度值等）。飼料混合均勻度的樣本變異系數(shù)為式中一混合物樣本的標準差；一混合物樣本的平均值。變異系數(shù)表示的是樣本的標準差相對于平均值的偏離程度，是一個相對值。當前，國內夕卜通用的規(guī)范是：合格的混合產品＜10%，優(yōu)秀的混合產品＜5%。如果飼科混合產品〉20%，則無論是產品質量還是成本，都無法接受。2.2.3混合均勻度的測定方法國家標準(GB5918-86)規(guī)定混合均勻度的測定按甲基紫法進行。即以甲基紫色素作為示蹤物，將其預先混合于飼料中，再用比色法測定樣品中甲基紫含量，作為反映飼料混合均勻度的依據(jù)。殘留率是混合機排料后殘留在混合室內的物料質量與混合機額定批次混合質量的百分比。其計算公式為式中一殘留率(％)；一混合室內殘留物料質量(kg);—額定批次混合質量(kg)。目前，我國混合機均向著混合精度高、速度快、殘留量小、低耗高效、系列化和適用范圍廣等方向發(fā)展。國夕卜流行的翻轉式雙軸槳葉式混合機是在普通雙軸槳葉式混合機基礎之上研制而成的，其進出料口合二為一，卸料時機體翻轉180°，實現(xiàn)了快速無殘留卸料，它將為國內飼料行業(yè)掀開嶄新的一頁。由于固體物料混合實驗操作復雜，混合機理受到動量傳遞、能量傳遞和質量傳遞等諸多因素影響，混合機的混合機理仍帶有很大的經驗性。因此，有關混合機混合機理的論述只是一個定性的探討，有關定量分析還有待于進一步的實驗研究。在用甲基紫法測定混合均勻度時，由于出廠的甲基紫甲基化程度不一樣，色調可能有差別，因此必須混合后才有可比性。同時，如果飼料中含有苜蓿粉等含葉綠素的組分，則不能用甲基紫法，使用時要用到分光光度計，這也在一定程度上限制了甲基紫法的應用。盡管現(xiàn)已存在其它的測定方法，但是都有著某種缺陷。鑒于上述原因，還需要更加深入地研究一種更加簡便、安全的測定方法。【相關文獻】饒應昌.飼料加工工藝與設備[M].北京:中國農業(yè)出版社,1996.沈在春.農產品加工機械與設備[M].北京:中國農業(yè)出版社,1993.任廣躍，王紅英，于慶龍，等.臥式混合機的混合機理、結構性能特點及發(fā)展前景分析[J].飼料工業(yè),2