氣吸式蛋殼膜多級清選裝置研究

遲 媛 王明久 陳博超 林萌萌 遲玉杰

(1.東北農業大學工程學院，哈爾濱 150030；2.東北農業大學食品學院，哈爾濱 150030)

0 引言

2021年我國禽蛋產量為3 409萬t，按照蛋殼質量占禽蛋質量的11%換算[1]，將會產生375萬t廢棄的蛋殼，而蛋殼和蛋膜在食品、醫藥、輕化工業、飼養業等領域有很大的利用價值[2-5]。清選是將分離后的蛋殼和蛋膜混合物分開并實現分別收集。文獻[6]設計了之字形重力空氣分級機，在氣流和重力的共同作用下，葵花籽殼較輕向上運動，葵花籽粒較重沿鋸齒形通道壁下落，最終使葵花籽殼與籽粒分開并分別被收集。文獻[7]對水平流型分級機進行分析，粗、細顆粒混合物在分級裝置內受到了水平氣流的作用，使其在重力和曳力的共同作用下呈弧線下落，最后粗、細顆粒分別落在不同位置上并被收集。文獻[8]利用振動篩振動蛋殼、膜混合物，輕的、大的蛋膜留在上部皮帶上，重的、小的蛋殼落到底部皮帶上，再通過皮帶傳送到各自的收集袋里。文獻[9]設計了旋風式氣流清選裝置，利用旋風分離器的流場特性，使漂浮速度大的蛋殼沿著筒壁螺旋向下運動，漂浮速度小的蛋膜沿中間柱狀區域向上運動，實現了蛋殼和蛋膜的清選。目前研究的蛋殼膜清選裝置存在蛋膜清潔率低、功耗大、結構復雜等問題。

本文設計氣吸式蛋殼膜多級清選裝置，通過計算流體力學-數字高程模型(CFD-DEM)耦合的方法對氣吸式多級清選裝置進行仿真，研究清選室進口擋板的位置、數量等結構參數對清選室流場特性、蛋殼膜軌跡的影響，并采用正交試驗和綜合評價相結合的方法，探究喂入量和吸風機連接口風速對蛋膜損失率和清潔率的影響，以期為蛋殼膜清選提供理論依據和技術參考。

1 氣吸式多級清選裝置結構與原理

1.1 結構

氣吸式蛋殼膜多級清選裝置的結構示意圖如圖1所示，其主要由清選室、負壓室、進口擋板、內壁擋板、內壁、入料口、進氣口、下出口、吸風機連接口組成，入料口與負壓室相鄰可減小渦流對下落的蛋殼、膜混合物的阻礙作用，下出口與空氣相通，可消除出口的渦流，有利于蛋殼的下落。

圖1 氣吸式多級清選裝置結構示意圖Fig.1 Structure sketches of multi-aspirator device1.入料口 2.進氣口上擋板 3.進氣口下擋板 4.進氣口 5.下出口 6.清選室 7.內壁擋板 8.內壁 9.內壁出氣口 10.負壓室 11.吸風機連接口

1.2 工作原理

蛋殼、膜混合物從入料口下落到氣吸式多級清選裝置的傾斜擋板上并沿擋板向下滑落，最終會滑落到擋板的下邊緣，在蛋殼、膜向下滑落的過程中蛋膜顆粒會被錯流風攜帶到負壓室。但在清選過程中蛋殼、膜顆粒間存在相互作用，導致蛋殼、膜在第1次經過錯流風區后不能完全分開，即部分蛋膜會隨著蛋殼繼續向下運動。由于清選裝置內的擋板形成了6個錯流風區域，所以繼續向下運動的蛋殼、膜混合物會受到錯流風的多次作用，進而使蛋膜從清選室運動到負壓室并隨氣流一同經過清選裝置與吸風機連接口后進入吸風機，最后蛋膜從吸風機的排氣口排出并被收集，蛋殼在清選裝置下出口被收集。

1.3 結構參數

清選裝置進氣口和內壁出氣口尺寸會對清選裝置內氣流流場分布產生影響，是清選裝置的關鍵結構參數。吸風機連接口處氣流流量Q計算公式為[10]

(1)

式中s——蛋殼、膜混合物的喂入量，取0.05～0.50 kg/s

φ——蛋膜顆粒占混合物質量分數，取3.043%[11]

δ——攜帶蛋膜顆粒氣流中蛋膜顆粒質量分數，取20%

ρ——空氣密度，取1.2 kg/m3

(2)

式中l——內壁出氣口長度，mm

b——內壁出氣口寬度，mm

通過試驗測得蛋殼、膜混合物中蛋殼顆粒粒徑為0.4～2.4 mm，蛋膜顆粒粒徑為1.7～4.0 mm，此粒徑范圍內蛋殼漂浮速度為3.7～4.3 m/s，蛋膜漂浮速度為1.1～1.8 m/s。內壁出氣口處氣流速度應大于蛋膜顆粒漂浮速度，小于蛋殼顆粒漂浮速度，即1.8 m/s

表1 氣吸式蛋殼膜多級清選裝置主要參數Tab.1 Main parameters of multi-aspirator device for collecting eggshells and eggshell membranes

1.4 蛋殼、膜顆粒碰撞分析

采用速度矢量分解的方法對三維顆粒碰撞進行建模，蛋殼膜顆粒碰撞示意圖如圖2所示，圖中v1為蛋膜顆粒碰撞時速度，v2為蛋殼顆粒碰撞時速度。顆粒碰撞時碰撞方向具有不確定性，因此以碰撞時的切平面為基礎建立局部坐標系ouvw，便于碰撞時顆粒的速度分析，但分析碰撞后顆粒速度對清選效果的影響是在全局坐標系oxyz中進行的，所以利用歐拉角將局部坐標系中的速度轉化為全局坐標系中的速度，轉換矩陣為

(3)

(4)

式中α——xy平面與uv平面的交線與x軸的夾角，(°)

β——z軸與w軸的夾角，(°)

γ——xy平面與uv平面的交線與v軸的夾角，(°)

θ——兩顆粒在uv平面上相對速度與v軸夾角，(°)

v1,x0、v2,x0——碰撞時蛋膜、蛋殼顆粒在x軸上的速度，m/s

v1,y0、v2,y0——碰撞時蛋膜、蛋殼顆粒在y軸上的速度，m/s

v1,z0、v2,z0——碰撞時蛋膜、蛋殼顆粒在z軸上的速度，m/s

v1,u0、v2,u0——碰撞時蛋膜、蛋殼顆粒在u軸上的速度，m/s

v1,v0、v2,v0——碰撞時蛋膜、蛋殼顆粒在v軸上的速度，m/s

v1,w0、v2,w0——碰撞時蛋膜、蛋殼顆粒在w軸上的速度，m/s

圖2 蛋殼膜顆粒碰撞示意圖Fig.2 Diagram of collision between eggshells and eggshell membranes particles

根據動量守恒和角動量守恒定律可獲得碰撞后蛋膜、蛋殼顆粒在全局坐標系中z軸上的速度為

(5)

(6)

式中m1——蛋膜顆粒質量，g

m2——蛋殼顆粒質量，g

v3——兩顆粒碰撞時在z軸上蛋膜顆粒相對于蛋殼顆粒的速度，m/s

e1——蛋膜碰撞恢復系數

e2——蛋殼碰撞恢復系數

2 清選過程數值模擬

2.1 清選裝置網格劃分

使用CATIAV5R21軟件對氣吸式多級清選裝置進行三維建模，然后將模型導入到ICEM 19.2軟件中進行網格劃分，采用六面體結構網格并劃分邊界層，網格總數為5萬，網格質量在0.55以上，內角角度在32°以上，網格質量滿足要求。

2.2 仿真模型及參數設定

氣吸式多級清選裝置涉及氣體-固體顆粒兩相流動，因此使用CFD-DEM耦合方法進行仿真，其中氣相由Fluent 19.2求解，顆粒相由EDEM 2018求解，耦合模型包括Lagrangian模型和Eulerian模型，為提高計算精度采用Fluent 19.2中的Eulerian多相流模型[13-16]。因為在清選過程中蛋殼、膜顆粒之間會發生相互作用，且蛋殼、膜顆粒間相互作用具有隨機性，所以選擇基于Eulerian-Lagrangian模型的離散元方法(CFD-DEM)。通過預試驗仿真提取多次數值模擬后蛋膜損失率和清潔率數據，最終確定吸風機連接口風速為4.5、5.5、6.5 m/s，3種吸風機連接口風速時顆粒運動規律相同，故下文取速度平均值5.5 m/s作為清選裝置數值模擬時的吸風機連接口風速。

Fluent采用Pressure-Based求解器，湍流模型設置為RNGk-ε模型并選擇標準近壁面函數。Fluent軟件中邊界條件設置：入料口、下出口和進氣口設置為壓力進口，表壓為0 Pa；吸風機連接口設置為速度出口，風速為5.5 m/s；進氣口水力直徑為27.0 mm，入料口水力直徑為50.0 mm，下出口水力直徑為120.0 mm，吸風機連接口水力直徑為96.0 mm。EDEM軟件中接觸模型選用Hertz-Mindlin模型，入料口類型設置為virtual，進氣口和吸風機連接口類型設置為physical，蛋膜密度為409.0 kg/m3，蛋殼密度為2300.0 kg/m3，蛋膜彈性模量為328.95 MPa，蛋殼彈性模量為40.12 GPa[17]，重力加速度設置為9.81 m/s2，仿真步長為Rayleigh time step的23%。

2.3 模型無關性論證

由于本試驗中粉碎后的蛋殼、膜呈不規則片狀且其厚度很小，所以用EDEM軟件對蛋殼、膜進行填充建模時，一個蛋殼、膜顆粒需要由幾百個小直徑的球體顆粒填充組成[9]，導致耦合仿真時計算速度大大降低、顆粒工廠產生的顆粒數量較少，進而使蛋殼、膜顆粒與蛋殼、蛋膜、壁面之間的相互作用減少，導致蛋膜損失率的數值模擬結果低于實際值。文獻[18-21]利用斯托克斯直徑公式將不規則顆粒轉化為球形顆粒。本文擬采用斯托克斯直徑公式將不規則顆粒轉化成與顆粒密度相同、沉降速度相同的球體，則可以增加顆粒工廠產生的顆粒數量，進而增加蛋殼、膜顆粒與蛋殼、蛋膜、壁面之間的相互作用，減小數值模擬誤差，斯托克斯直徑公式為[22]

(7)

式中dp——斯托克斯直徑，mm

vst——顆粒漂浮速度，m/s

μ——空氣動力粘度，取1.79×10-5Pa·s

g——重力加速度，取9.81 m/s2

ρp——顆粒密度

將上文蛋殼、膜顆粒的粒徑及其漂浮速度代入式(7)可得到轉化成球體的蛋殼、膜顆粒直徑，蛋殼顆粒直徑為0.2 mm，蛋膜顆粒直徑為 0.3～0.4 mm。在相同初始條件下采用蛋殼、膜填充模型和斯托克斯球體模型進行數值模擬，獲得兩種模型的蛋殼、膜運動規律，如圖3所示，兩種模型的速度、運動軌跡變化趨勢十分相近。如圖4所示，采用高速攝像提取顆粒的實際運動軌跡與用斯托克斯模型仿真獲得的顆粒運動軌跡變化趨勢相似。由以上分析可知斯托克斯球體模型能更加真實地模擬蛋殼、膜的顆粒運動，所以選用斯托克斯球體模型進行數值模擬。

圖3 兩種模型的蛋殼、膜運動規律Fig.3 Eggshells and eggshell membranes movement diagrams of two models

圖4 高速攝像提取的顆粒軌跡與用斯托克斯模型仿真顆粒軌跡對比Fig.4 Particle trajectories extracted by high-speed camera compared with those simulated by Stokes model

2.4 仿真結果與分析

2.4.1進氣口有無擋板對清選性能的影響

圖5為進氣口沒有擋板時蛋殼、膜的運動軌跡，在清選過程中蛋殼、膜主要受到重力、曳力和支持力的作用，重力起到使蛋殼、膜向下運動的作用，曳力起到推動蛋殼、膜沿氣流方向運動的作用，支持力是蛋殼、膜落在擋板上時受到擋板的作用力。蛋殼下落時與內壁擋板無接觸，則蛋殼在清選過程中只受到重力和曳力的作用且重力起主要作用，所以大部分蛋殼以弧形軌跡直接運動到清選室下出口，少量的蛋殼與清選室的壁面碰撞后落在內壁擋板上，然后再向下滑動，最后在清選裝置的下出口被收集；直徑為0.3 mm的蛋膜下落時與內壁擋板無接觸且蛋膜密度較小，則蛋膜在清選過程中只受到重力和曳力的作用且曳力起主要作用，所以蛋膜隨氣流從清選室運動到負壓室并進入吸風機而被收集，但直徑為0.4 mm的蛋膜下落時受到的曳力較小，導致蛋膜落在內壁擋板和內壁的交接處，蛋膜在重力、曳力、支持力的作用下達到平衡狀態，蛋膜不能從清選室運動到負壓室，因此蛋膜損失嚴重。

圖5 進氣口無擋板時蛋殼、膜隨時間變化的軌跡Fig.5 Trajectories of eggshells and eggshell membranes with time when air inlet without baffles

圖6 進氣口雙擋板時蛋殼、膜隨時間變化的軌跡Fig.6 Trajectories of eggshells and eggshell membranes with time when air inlet with double baffles

圖6為進氣口雙擋板時蛋殼、膜的運動軌跡，通過進氣口擋板和內壁擋板對蛋殼、膜的交替作用，使蛋殼、膜在清選室的運動時間變長，每個錯流風區的氣流對蛋殼、膜的作用時間也相應延長，從而減小了蛋膜的損失率。由于蛋殼在豎直向上方向的速度分量小于蛋殼的漂浮速度，故蛋殼在整個過程中曲折下落；在錯流風區氣流的作用下，蛋膜具有水平向右和豎直向上的速度分量且豎直向上的速度分量大于蛋膜的漂浮速度，故蛋膜可在錯流風區從清選室運動到負壓室，但由于顆粒間存在相互作用，向下運動的蛋殼對蛋膜的向上運動產生一定的阻礙作用，導致少部分直徑為0.3 mm和0.4 mm的蛋膜不能在第1次經過錯流風區時從清選室運動到負壓室，即少部分蛋膜隨蛋殼一起向下運動，由于氣吸式多級清選裝置具有6個錯流風區，未進入負壓室的部分蛋膜可進行多次清選，從而降低蛋膜損失率。

2.4.2進氣口擋板位置對清選性能的影響

進氣口單擋板時，空氣也會從進氣口進入清選室并起到清選作用，且清選裝置結構相對簡單一些，為探究進口擋板數量與擋板位置對清選裝置內流場特性與蛋膜損失率和清潔率的影響，對采用進氣口下擋板、進氣口上擋板和進氣口雙擋板的清選室的流場進行數值模擬。

圖7 進氣口采用下擋板、上擋板和雙擋板的蛋殼、膜軌跡Fig.7 Trajectories of eggshells and eggshell membranes when under baffle,upper baffle and double baffles were used for air inlet respectively

圖7為3種情況下清選裝置內蛋殼和蛋膜的運動軌跡，圖8為3種情況下清選裝置的對稱面(由圖1可知)的速度云圖，從圖7、8可知，清選室下出口均無渦流產生，避免了因氣流阻礙蛋殼下落而導致蛋膜清潔率下降，當采用進氣口下擋板和雙擋板時，在錯流風區的氣流速度分布較有層次，當采用進氣口上擋板時，在錯流風區的氣流速度分布較為混亂。結合圖7、8分析如下：當采用進氣口下擋板時，如圖7a和圖8a所示，空氣進入清選室沒有受到上擋板的阻礙作用，導致氣流擴散，但氣流仍沿著進氣口擋板向下運動，當氣流運動到內壁擋板下邊緣處時，由于進氣口擋板與內壁擋板傾斜角度不同，氣流運動方向改變，即氣流沿內壁擋板向上運動，但氣流速度較小無法使蛋膜從清選室運動到負壓室。當采用進氣口上擋板時，如圖7b和圖8b所示，空氣進入清選室時受到上擋板的阻礙作用，增加了氣流沿上擋板向下運動的速度。由于相鄰進氣口上擋板之間的空氣會與沿進氣口上擋板向下運動的氣流相互作用，在進氣口上擋板的下邊緣處形成較強的渦流，進而使沿內壁擋板向上運動的氣流速度下降，即氣流無法使部分直徑為0.4 mm的蛋膜從清選室運動到負壓室。當采用進氣口雙擋板時，如圖7c和圖8c所示，空氣沿著進氣口上下擋板之間的空隙進入清選室，當氣流運動到進氣口擋板下邊緣處時，因為進入清選室的氣流速度與進口擋板周圍空氣的流速差值較小，所以在進氣口擋板下邊緣處形成的渦流較弱，進而使沿內壁擋板向上運動的氣流速度較大且大于直徑為0.4 mm的蛋膜的漂浮速度，有利于使蛋膜從清選室運動到負壓室。

圖8 進氣口采用下擋板、上擋板和雙擋板時清選裝置在對稱面的速度云圖Fig.8 Velocity diagrams of multi-aspirator device in symmetry plane when under baffle,upper baffle and double baffles were used for air inlet respectively

3 清選試驗

3.1 試驗條件

試驗使用東北農業大學提供的海蘭褐雞蛋殼。試驗儀器包括：自行研制的氣吸式蛋殼膜多級清選裝置、雷諾LR-ZJB型手持式風速儀、臺達VFD-M型變頻器、JFSD-100-Ⅱ型粉碎機、沐美M600TB-B型電子天平、篩網、自行研制的旋風式氣流清選裝置[9]。氣吸式蛋殼膜多級清選裝置如圖9所示。

圖9 試驗裝置Fig.9 Test device

3.2 試驗方法

試驗材料制備：先將海蘭褐雞蛋殼進行清洗、干燥、粉碎處理，得到分離的蛋殼和蛋膜混合物，然后使用課題組研制的旋風式氣流清選裝置對其進行清選，調節分選速度使其在蛋膜的漂浮速度范圍內，以獲得純凈蛋膜，調節分選速度使其在蛋殼的漂浮速度范圍內，以獲得純凈蛋殼，蛋膜與蛋殼按質量比1∶31.86進行混合[11]，作為試驗材料。

氣吸式蛋殼膜多級清選裝置試驗步驟：使用變頻器調節風機轉速，進而調節吸風機連接口處的風速，然后將按質量比配好的蛋殼、膜混合物從氣吸式多級清選裝置的入料口喂入，在吸風機排氣口收集蛋膜，在清選室下出口收集蛋殼。收集到的蛋膜中含有極少量的蛋殼，將蛋膜倒入含有濃度為3 mol/L鹽酸的燒杯中，使鹽酸與蛋殼充分反應，反應后燒杯中只留下蛋膜，蛋膜干燥后稱量，得到蛋膜的質量,而蛋殼的質量即為反應前后的蛋膜的質量差。蛋膜的損失率Y1和清潔率Y2計算公式分別為[23]

(8)

(9)

式中m3——反應后的蛋膜質量，g

m4——喂入混合物中的蛋膜質量，g

m5——收集的蛋膜中含有的蛋殼質量，g

3.3 單因素試驗

根據前期仿真得到的清選裝置吸風機連接口風速范圍，為尋找喂入量的較優范圍，在吸風機連接口風速為4.5 m/s和5.5 m/s的情況下，進行喂入量的單因素試驗，喂入量分別設置為50、100、200、300、400、500 g/s。通過試驗和計算得到蛋膜損失率和清潔率隨喂入量變化的曲線，如圖10所示。

圖10 喂入量與蛋膜清潔率、損失率的關系曲線Fig.10 Relation curves between feeding flow rate and cleaning rate and loss rate of eggshell membranes

由圖10可知喂入量與吸風機連接口風速之間存在交互作用。隨喂入量的增加蛋膜損失率先降低后升高，蛋膜清潔率隨喂入量的增加而增大。喂入量為50～100 g/s時，蛋膜損失率和清潔率較低。喂入量為100～300 g/s時，蛋膜損失率低、清潔率高；喂入量大于300 g/s時，蛋膜損失率和清潔率都較大且蛋膜損失率上升幅度很大、清潔率上升幅度很小。因此選取喂入量100～300 g/s作為正交試驗范圍。

3.4 正交試驗

為進一步分析喂入量和吸風機連接口風速對蛋膜損失率和清潔率的綜合影響，應用兩因素三水平正交試驗方法[24]，選取喂入量、吸風機連接口風速為試驗因素，蛋膜損失率、蛋膜清潔率為評價指標。對影響氣吸式多級清選裝置的工作參數進行優化分析。結合前期數值模擬與單因素試驗結果，取喂入量為100～300 g/s，吸風機連接口風速為4.5～6.5 m/s，最終確定各因素水平如表2所示。

表2 正交試驗因素水平Tab.2 Factors and levels of orthogonal test

試驗結果與極差分析如表3所示，A、B分別為喂入量、吸風機連接口風速水平值。試驗因素對蛋膜損失率Y1影響主次順序為B、A，較優因素水平組合為A1B3，即喂入量為100 g/s、吸風機連接口風速為6.5 m/s；試驗因素對蛋膜清潔率Y2影響主次順序為A、B，較優因素水平組合為A3B1，即喂入量300 g/s、吸風機連接口風速為4.5 m/s。

表3 試驗結果與極差分析Tab.3 Test results and range analysis

應用Design-Expert 8.0.6對試驗結果進行方差分析，結果如表4所示。喂入量和吸風機連接口風速對蛋膜損失率Y1、清潔率Y2影響極顯著(P<0.01)，這是因為蛋殼、膜的運動軌跡由錯流風風速和蛋殼、膜顆粒間的相互作用強度決定。裝置內蛋殼、膜的相互作用強度大時，向負壓室運動的蛋殼、膜受到向下運動蛋殼的阻礙作用強，裝置內蛋殼、膜的相互作用強度小時，向負壓室運動的蛋殼、膜受到向下運動的蛋殼的阻礙作用弱；錯流風風速大時，氣流推動蛋殼、膜運動的能力強，錯流風風速小時，氣流推動蛋殼、膜運動的能力弱。因此高錯流風風速與低強度的相互作用易使蛋膜運動到負壓室，進而降低蛋膜損失率，低錯流風風速與高強度的相互作用可以減少蛋殼運動到負壓室的數量，進而提高蛋膜清潔率。而蛋殼、膜顆粒間的相互作用強度與喂入量正相關，錯流風風速與吸風機連接口風速正相關，所以喂入量和吸風機連接口風速對蛋膜損失率、清潔率影響極顯著。

表4 方差分析結果Tab.4 Results of variance analysis

由于各試驗因素對蛋膜損失率和清潔率的較優水平組合不一致，需采用綜合評分法[25-26]對試驗結果進行加權分析，損失率隸屬度W1、清潔率隸屬度W2、綜合分數H的計算公式為

(10)

H=0.5W1-0.5W2

(11)

式中W——指標隸屬度

U——指標值

Umin——指標最小值

Umax——指標最大值

綜合分數越高清選性能越好，由表5可知，各個試驗因素對綜合分數的影響由大到小為：吸風機連接口風速、喂入量，較優因素水平組合為A2B2，即喂入量為200 g/s、吸風機連接口風速為5.5 m/s。在吸風機排氣口收集到的蛋膜如圖11所示。

表5 綜合分數分析結果Tab.5 Analysis results of comprehensive scores

圖11 收集到的蛋膜Fig.11 Collected eggshell membranes

試驗通過變頻器調節吸風機轉速進而調節吸風機連接口風速，當吸風機轉速小于額定轉速時為恒轉矩調速，可通過計算獲得清選時吸風機功率，吸風機功率計算公式為

(12)

式中P——吸風機功率，W

T——轉矩，N·m

n——吸風機轉速，r/min

由于吸風機轉矩恒定，由式(12)可得

(13)

式中P1——吸風機額定功率，W

P2——清選時吸風機功率，W

n1——吸風機額定轉速，r/min

n2——清選時吸風機轉速，r/min

吸風機額定功率為1 500 W，額定轉速為2 850 r/min，清選時吸風機轉速為627 r/min，將上述數據代入式(13)得到清選時吸風機功率為330 W。

3.5 試驗驗證

試驗驗證的試驗條件和測試方法與正交試驗完全相同，按照較優因素水平組合A2B2進行試驗，即喂入量為200 g/s、吸風機連接口風速為5.5 m/s，重復做3次試驗取平均值，試驗結果如表6所示，蛋膜損失率為9.4%，蛋膜清潔率為96.3%，證明了較優組合選取的合理性，滿足了蛋殼膜清選的要求。

表6 試驗驗證結果Tab.6 Test results of verification %

4 結論

(1)對蛋殼膜顆粒碰撞模型進行建模，分析顆粒碰撞對蛋殼、膜顆粒運動的影響可得：適當減小蛋膜顆粒與蛋殼顆粒的質量比，減小蛋殼、膜顆粒碰撞時在z軸上的相對速度，有利于蛋膜顆粒向負壓室運動、蛋殼顆粒向下運動，進而提高清選效果。

(2)氣吸式蛋殼膜多級清選裝置的流場數值模擬結果表明，清選室進氣口有擋板比無擋板時的蛋膜損失率小；清選室采用進氣口下擋板時，錯流風區氣流速度分布較有層次但氣流速度較小，無法使蛋膜從清選室運動到負壓室；清選室采用進氣口上擋板時，在進氣口擋板下邊緣處形成較強的渦流，導致部分蛋膜不能從清選室運動到負壓室；清選室采用進氣口雙擋板時，沿內壁擋板向上運動的氣流速度分布較有層次且氣流速度較大，有利于使蛋膜從清選室運動到負壓室。

(3)氣吸式蛋殼膜多級清選裝置功耗較低、蛋膜清潔率較高，影響蛋膜損失率的因素由大到小依次為:吸風機連接口風速、喂入量；影響蛋膜清潔率的因素由大到小依次為：喂入量、吸風機連接口風速。

(4)設計的氣吸式多級清選裝置，在蛋殼顆粒粒徑為0.4～2.4 mm、蛋膜顆粒粒徑為1.7～4.0 mm的情況下，當工作參數為喂入量200 g/s、吸風機連接口風速為5.5 m/s時，蛋膜損失率為9.4%，蛋膜清潔率為96.3%，吸風機功率為330 W。