庞皓升，关正军

（东北农业大学工程学院，哈尔滨 150030）

随着畜禽养殖业向规模化、集约化发展，畜禽废弃物总量呈逐年增长趋势，用固液分离技术处理畜禽粪便是目前利用畜禽类粪便中的有机成分，改善农业生态环境的重要途径[1-3]。Masse等研究利用固液分离技术改变猪粪的颗粒大小，提高厌氧发酵效率[4]。Harald Anlauf研究了固液分离技术的发展[5]。常志洲等利用螺旋式固液分离机研究了猪粪和牛粪的粒径及养分分布对固液分离效率的影响[6]。关正军等研究利用变轴径变螺距固液分离机对牛粪进行预处理，研究了固液分离工艺参数优化、牛粪分离产物的综合利用、分离液厌氧发酵技术，研究结果表明固液分离在对畜禽养殖粪便预处理中具有重要作用[7-10]。

当前国内的螺旋压榨固液分离机大多采用等轴径等螺距结构，少数采用变轴径变螺距结构的也是凭借经验，没有具体的设计依据，因此，研究分离物料的摩擦与剪切特性在分离过程中的变化[11-13]，以此为依据对原有的固液分离机进行改进，提高固液分离机设计的水平是十分必要的。本文在研究流状物螺旋压榨固液分离装置对牛粪进行资源化综合利用的基础上[14]，探讨改变螺旋固液分离机中轴的直径、螺旋的螺距和螺旋倾角，实现其对含水率和体积不断变化物料进行高效分离效果。

1 试验准备

1.1 螺旋倾角的测定原理

如图1所示，将装有物料的两个相同薄壁圆筒重叠，并在上部加上荷重，上圆筒总重为W，下圆筒固定，仅给上圆筒以水平引力F来切断物料层，测定产生滑动时剪切力F与法向力W之比为常数U，这就是材料力学中著名的库仑（Coulom）公式[15]，即=U。……