食品输送技术装备.doc

第一章 食品输送技术装备第一节 液力输送技术装备 低粘度 如:水 粘度高低的不同 高粘度 如:果酱 具有腐蚀性 如:果汁1特点：种类繁多，形制差别大 易于氧化 微生物滋生繁殖 除了完成输送要求，必须保证卫生，易于清洁2 分类 叶片式泵 叶轮高速旋转运动 如:离心泵 轴流泵 漩涡泵 往复式泵 活塞柱塞的往复运动 如:活塞泵 柱塞泵 旋转式泵 转子的挤压 如:滑片泵 齿轮泵 二 离心泵的原理与结构 （一） 工作原理 杂技中的杂耍之一 旋转中的两碗中酒水洒不出来原理: 灌满水的水泵开动，叶片旋转 离心力 液体被甩向四周 进入壳 压差的作用下内减速 形成离心压力 排出 叶轮中心处形成真空 不断吸入 天不排除液体的位置。 注意：“气缚现象”即泵内充有空气，虽启动离心泵，但不能输送液体。（二） 基本构成泵体 泵盖 轴 叶轮 轴承 密封圈 （三） 分类 单吸 图1-3 1 按液体吸入叶类的方法分 双吸 图1-4 单级 2 按叶轮级数分 多级 同一轴上装两个以上叶轮的泵（四）离心泵的主要部件 1 叶轮 作用 ：提高液体的静压能和动能 闭式类型 半闭式 开式 双吸2 泵壳 注意：叶轮在壳内顺涡形通道逐渐扩大的方向旋转。 作用：通道逐渐扩大，叶轮抛出的液体流速逐渐降低，能量损失逐渐减少，使部分动能转化为静压能。3 轴封装置（五） 泵的性能系数计算1 泵的压头 定义：单位重量液体通过泵所获得的能量增值 工程单位：以米为单位，用H表示。（1）系统两端液面高度差， h=h0+hs(2) 作用于系统两端压的差值， (3) 阻力损失 hf=hfs+hfD (4) 两端进出口的液体速度差 一般可忽略， (5) 由伯努利方程可得泵的压头为 H=h+ + 2 泵的流量qv =3 泵的功率和效率 Pe=Hqvg = 100%4 泵的安装高度要使泵工作安全可靠，必须正确选择泵的安装高度，指标有：（1）吸上真空度 容器液面和泵吸入口处截面 hs= - -hfs 当e， hfs ps 变化不大时，hs正比于，即pe下降，hs上升。 当pe下降 Pv 液体沸腾 气蚀 损坏泵吸上真空高度：Pe Pv时达到气蚀临界值 选择 手册中Hsp（由）Ps=10mH2O,水温20oC条件下获得的，注意： 若条件不符，应进行修正 此时泵的允许安装高度hsp为 （1-15）（2）气蚀余量 指泵吸扣处单位液体所具有的超过气化压力能的含量 （m）气蚀含量 （m） (m)允许气蚀含量和允许吸上真空图的关系由下式泵的允许安装高度，按气蚀含量表示 (m) (1-18)安全起见，1-15，1-18计算高度应减去0.51.0m 三，往复泵的原理与结构（一）原理与特点小孩子玩的水枪 （用竹筒做的）间歇工作农村用的泵泵井1 结构：活塞，吸入阀，排除阀2 原理：利用活塞的往复运动，容积不断改变，将液体交替吸入并排出缸体，从而实现液体输送目的。3 特点：活塞对液体直接做功，将能量以压力能的形式，直接传给液体，与叶片泵有着本质的区别。流量：只与泵的几何尺寸和活塞往复次数有关，与压头无关。压头：与泵的几何尺寸无关，只与泵体强度和原动机的功率有关，可达任何压头。安装高度：吸上高度也有一定的限制，但泵内无需充满液体流量体调节：不能用管？ 阀门调节,一般采用回路调节装置。注意：瞬时流量不均匀，奇数缸比偶数缸脉动少图1-18 i缸数4 应用：小流量高压头的场所，也是和输送高粘度液体。（二）柱塞泵应用：干制粉状的食品的压力喷雾干燥及液体食品的高压均质，压力要求高达数千倒数万千帕（三柱塞泵）（三）计量泵四 转子泵的原理与机构（万用输送泵）1 原理：2 特点：结构简单，便于清洗，可产生较高的压头。3应用：五 其他泵的原理与结构 （一）齿轮泵 1 原理：随着齿轮的不断旋转，工作容积交替扩张和缩小从而完成吸入和压出液体的输送任务。 2 应用：压头高，输送粘度大而不含杂质的液体，如酱油类，糖浆等。 3 注意：齿轮泵的旋向。（二）滑片泵1结构：主要工作部件，是一个带有径向槽而偏心装置在泵壳中的转子。2 原理：（三）螺杆泵1 结构：定子，转子，偏心2 原理：泵运动 转子O1以偏心围绕O2回转，密闭腔自吸入端形成，并以不变的容积向排出端运动。3特点：连续均匀，平稳，压力较高，自吸性较好，结构简单。4 应用：高粘度的液体食品如糖蜜，果肉，巧克力糖浆等。 第二节 气力输送技术装备 一 气力输送原理与分类 连接 降落伞 吸尘器（一） 原理：风机使管道内形成一定速度的气流，将散落物料，按一定的管路送一出输送到另一处，称为气力输送。 如面粉，大米1. 颗粒在垂直管中的悬浮 颗粒受力：（1）重力 Ws (2) 浮力 Fa (3) 空气阻力 Fs当下降达：Ws= Fa+ Fs 自由沉降 自由沉降速度：V自由空气速度V自由 悬浮速度 V自由 气流带走输送 气流的输送速度垂直管中 气流速度 颗粒的悬浮速度-气流输送的流体力学条件2 颗粒在水平管中的悬浮（较复杂）（1）气流为湍流运动状态 气流本身有垂直方向的分量 使悬浮（2）湍流状态的气流气速差-压力差-悬浮（3）颗粒的自旋运动（二）气力输送特点1 优点 （1）卫生，减小损耗 （2）结构简单，易于自动化 （3）输送线路易选择，布局灵活 （4）输送生产率高，减小物料的卸料成本 2缺点 （1）动力消耗大 （2）管线已磨损 （3）输送物料有限制，如不易输送成块板结物料。（三）分类1 吸送式 P0.1MPa特点：与1相反（1）低压压送式 P50KPa(2)中压压送式 P=0.1MPa（3）高压压送式 P=0.1-0.7MPa3 混合式特点：综合了以上两者的优点，既可以几处吸料，又可同时输送到几处，且输送距离较长，缺点代粉尘的空气可通过风机使工作条件变差4 循环式（四）几个物理参数的影响1 粒度 2 物料的重度 影响气力输送装置尺寸和能量消耗的大小。3物料的湿度 与输送可靠性有很大关系 湿度应给以限制4 物料的温度 不超过其发火点 以防止粉尘爆炸。二 气力输送的动力设备（一）风机 1 离心式 ：结构，工作原理及性能曲线与离心泵基本相似，P15KPa应用低压，大风量的输送2 回转式 ：结构简单，压力变化时，风量变化很小，工作稳定，噪音大，要求空气中含尘较少。3 往复式：低转速就可得到高压空气，性能稳定可靠，特别压力变化时，风量变化很小，很适合风力输送。4 选择要求： A满足系统要求的工作压力和风量，并尽可能的降低效率。 B 排风量受工作压力的影响尽可能少。 C能在一部分含尘气体中可靠的工作D输送食品物料，严禁空气中有油等杂质E安全，可靠，稳定，操作，维修方便F结构紧凑，尺寸小，重量轻。5风力选择， 根据分析计算系统总压力损失和需要的总风量进行P机=（1.051.2）PQ机=1.1Q气由Q机P机在风机样式中选择合适的规格（二）其它，自修三 气力输送设备的配套设备（一）供料器 把物料连续的供给输料管中并造成一定的浓度比。1，吸送式接料器 用于向负压输料管中送料 适用于流动性较好的颗粒状及？块状物料2 压送式供料器 （1）喷射式 ： 料斗底部静压等于或低于气压 （2）叶轮式 ： 用于中，低压 正压气力输送装置中，奋力状或小块状物料（二）输料管 设计选择要求 A密封性好 B运动阻力小 C装卸方便，具一定的灵活性 D力求缩短管道的长度 E不能污染被输送物料管道： 50300mm钢管内径按空气流量和所取气流速度进行计算，在按国家标准选定（三）分离器（四）闭风器四 气力输送系统的设计 （一）设计依据 根据条件 设计确定系统的组成形式 输料管和气力输送设备的规格尺寸 计算需求 风量 选风机 压力损失 电动机1，生产规模及工作机制2 物料的性质，形状和尺寸3 厂房结构形式和工艺设备的布置4 工艺流程和输送量5 采用设备的规格和性能6 其它（二）基本参数的确定1 物料输送量 即气力输送装置的生产率 G t/n or Kg/h (以重量计)Q m3/n or m3/s (以体积计)考虑输送量的波动 G计=G(贮备参数) 1.05 表1-52 输送浓度M. 单位时间内输送物料量与气流量之比M = = （1-26）若G物一定 M升高 则Q气降低 管径降低 风量，动量消耗降低 M升高 则压力损失上升 工作效率 堵塞 合适 参阅表1-6 表1-7参数值 小麦 M=3-10; 普通面粉 M=0.5-4 细粒质面粉M=6-203,输送气流密度气 气 下降 功耗下降 易堵塞 气 上升 摩擦上升 功耗上升气 应能够防止物料在管道中堵塞和破损的最低速度 参图表 1-8 1-9（三）设计程序1 调研 明确设计任务 掌握设计依据2 根据条件，特点合理选择装置组合形式，不知管道网络满足系统压力损失最小的条件3 绘制经论证后确定的气力输送装置网络草图4 确定工作参数 输送量 悬浮速度 输送浓度 气流速度 空气流量 管道直径5 选择和设计各主要设备的形式，材料及结构尺寸6 进行系统压力损失计算7 由计算的总风量和总压力损失选择合适的风机，并计算其功率的选配电机8 确定其他各辅助构件，设备及安装位置。 第三节 振动输送技术装备一 振动输送原理与分类（一）原理振动输送机 利用振动技术对松散物料进行中 远距离输送的输送机械原理 槽体向前振动运动能量传给物料物料加速运动物料与槽运动方向相同“向后”物料受惯性作用继续前进受阻力落到前面的槽上 槽体从物料下向后以上动作反复进行 物料被输送向前特点工作能力大 能耗低 工作可靠 结构简单 但不宜输送粘性大或发潮的物料应用块状，粒状，粉状物料的输送（二）分类1 按激振器（驱动装置）的形式分类弹性连杆式振动输送机惯性式振动输送机电磁式 与电铃的工作原理相同2 按物料的输送方向分水平及为倾斜振动输送机垂直振动输送机3 按物料在槽内的运动状态分类物料作滑行运动的振动输送机物料作抛掷运动的振动输送机 二 振动输送生产设备（一）结构1 振动器 机械式 电磁式 气动式2 输送槽与平衡底架（平衡槽体的惯性力，并向下传给基础的动载荷）3 主振弹簧与隔振弹簧（二）弹性连杆振动输送机 偏心连杆 特点：受力小 气动转距低 动力消耗小 被广泛应用 图1-60（三）惯性振动输送机（四）垂直螺旋式 图1-63第四节 螺旋输送技术装备一 螺旋输送的原理与分类（一）原理 绞龙（带螺旋片的轴）在封闭的料槽内旋转，推动物料沿料槽横向运动 1 特点：结构简单 紧凑 横断面尺寸小工作可靠 易于维修 成本低廉实现密封运输 物料输送方向可逆实现混合 搅拌 加热 冷却等多种工艺因摩擦消耗功率较大，对物料具有破碎作用、已破损。 2 应用：距离较短 摩擦性小的粉状 颗粒状及小块状散粒物料的输送 （二）、分类 1 按转速分 慢速：水平或小倾角的水平输送 快速：大倾角的倾斜或垂直 2 安装形式 移动 固定 3 工作倾角 立式 倾斜式 倾斜角在20-90之间 水平 水平式倾斜角小于20 4 螺旋叶片 实体 带式 齿型 叶片面型 二 主要设备 (一)结构组成 料槽 转轴 螺旋 轴承 传动装置1 螺旋 形式 左旋 右旋 应用 实体螺旋：小颗粒式粉状物料 带式螺旋：快装式粘滞性物料 齿形或叶片：韧性或可压缩性物料2 轴 轴承 料槽 （二）水平螺旋输送机 下面分析其工作原理 以0点处放一个质点A为例 物料无摩擦时的绝对速度 Vn 物料有摩擦时的绝对速度 Vf1 轴向输送速度vz=vfcos(+)vf =vn/cosvn =v0sinv0 =r= vz= 讨论：当1-ftg0，则vz0 无法轴向输送 只有1-ftg0，则90- 才能实现轴向输送注意：螺杆叶片内径处的升角最大 故确定时应按此条件进行核对。（三） 垂直螺旋输送机 原理：物料在垂直螺旋旋转叶片较高转速的带动下，产生很大的惯性力，压向四周，产生较大摩擦力，足以克服因重力在螺旋上的下滑分力，同时在叶片的推动作用下以螺旋形轨迹上升到达提升的目的。 离心惯性力：是物料提升的前提，转速越高，上升速度越快 临界转速：是物料上升的最低转速n0=30 物料回转半径 m为保证正常工作：实际转速 n=Kn0 K=1.2.3 三 螺旋输送设备的设计 设计前需要明确设计的原始条件：如 输送能力 物料性质 工作环境 布置形式（一）生产能力计算G=3600Av=3600 =60（二）螺旋直径和转速的确定 物料要平稳推移前进 不能被抛起 必须保证物料受切向力小于重力和与槽壁间的摩擦力螺旋轴的极限转速为：n= (r/min) (1-38) B：物料结合特性见表1-16将1-38代入1-36选取K（指物料的特性）按1-39求出D后圆整为标准螺旋直径 尺寸系列 150 200 250 300 400 500 600mm物料的块度与直径有以下关系：分选物料 D(4-106)2k 一般物料 D(8-10) 2k 被输送物料任何截面上的最大尺寸决定标准 D再由表1-16求B，按式1-38求n（注意：K与B相对应）转速n也可选相对的标准系列 20 30 45 60 75 90 120 150 190 r/min圆整后，要有所变化，（与表1-16取得数值）寻找下式再核对 G D c意义同前，但D n 应为圆整后的数值若符合表1-16推荐的范围，可以。否则，重新计算转速，再一次检验步骤：由物理性质 选k 表1-16 计算D 圆整 查B表1-16 转速计算n 转速圆整 由1-40检验 符合要求 结束（三）螺旋节距的的确定 t=0.8D 带式t=D 叶片 t=1.2D(四) 功率计算 计算比较复杂 一般利用实践中得出的阻力系数W0计算1 水平 P0= （Kw） （1-41）2 倾斜 P0= (Kw) (1-42)G输送能力 t/h W0 阻力系数 表1-17 L螺旋输送机的水平投影长度 m H 螺旋输送机的垂直投影长度 ：螺旋输送机的倾角3电机额定功率：p=K电 （Kw） (五)计算实例例：某厂输送机，已知密度=0.6t/m3,物料湿度 100%,输送量 40t/h,水平输送长度L=19m,计算其螺旋直径，电动机功率和有关参数解：1直径和转速 查表1-16 =0.35 K=0.0415 B=75 c=1 实体t=0.8D由式1-39 D=K圆整 取D=0.3m 按1-38 求极限速度 n=圆整 取n=120r/min 按式1-40根据 =由于计算的超过1-16推荐=0.35-0.40的上限，所以D取D=0.40m,则n= 取n=120r/min 再一次 =由于计算的低于推荐值很多，所以，降低n的值，以延长轴的寿命，取n=75r/min =最后确定，D=400mm n=75r/min 2功率计算p0=p= 第五节 其他输送装备与应用一 带式输送原理与设备 （一）原理与分类 1 原理 依靠传送带与驱动滚筒间的摩擦力产生连续运动，同样依靠摩擦力使物料随传送带一起运动，完成输送。 在输送带张力一定的条件下，其所传递的 有效拉力 Ft=S1-S2 由分析可得：S1 = S2 e 所以： Ft=S1-S2 = S2(e-1) S2 松边拉力 摩擦系数 带轮包角 2 特点 结构简单 适应性广 输送速度高输送距离长 能耗低 可连续输送 工作平稳操作简单 安全可靠 易磨损 需大量滚动轴承 3 分类 按输送带的种类 分为：胶带 粮油应用最广 钢带 塑料带按支承装置的形式 分为：平型托辊 槽形托辊 气垫带式 4 应用 块状 颗粒状 及塑性物料水平方向或倾斜不大的方向输送作为选择 检查 包装 清洗或预处理平台 （二）主要构件 1 输送带 既是牵引部件又是承载部件种类 橡胶带 钢带 塑料带要求 强度高 自重轻 挠性好 伸长性好 适应能力强 寿命长 2 驱动装置 构成：电动机 传动装置 驱动滚筒等增加传递功率的方法增加包角，增加松边张力，增加摩擦系数由 Ft=S2(e-1) 可以推出 3 张紧装置 作用：防打滑 ；以保持正常传送功率方法：重锤式 螺旋式 压力弹簧式 4 其它 托辊 装载卸载装置（三） 带式输送机的设计计算 1 输送能力（散状物料） Q=KB2vc (t/n) (1-45)由