新型SLD流态化速冻机设计

1、新型SLD流态化速冻机设计公司标准化编码QQX96QT-XQQB89Q8-NQQJ6Q8-MQM9N天津工业大学毕业设计（论文）题目：新型SLD500流态化速冻机设计2017年6月6日这次设计的内容是新型SLD500流态化速冻机，薯条一类食品为主要冻品。 这种速冻机的冻结能力是500kg/ho主要是通过网带运送物品经过制冷区域进 行速冻，一般的入料温度是15C,出料温度是-18。设计内容主要分为库体 部分，支撑部分，进出货栏部分和挡风部分，以及蒸发器，网带，电机，振动 装置的选择，最后进行传动系统和电控系统的设计。流态化速冻机冻品经振动布料机均匀送入速冻机不锈钢输送网带上，经传 动进入速冻库内

2、冻结，随着气流速度的增加，食品层开始松动，当压力降达到 一定数值时，食品颗粒不再保持静止状态，部分颗粒悬浮向上，造成床层膨 胀，空隙率增大，即形成流化床；在此流化床上受由下而上的强冷风吹浮处在 悬浮状态下的冻品各面均受到冷风绕流，来实现冻品的快速冻结，形成单体速 冻，使冻品迅速依次实现冷却、表层冻结、深层冻结三个阶段，从而获得高品 质的速冻食品。因此该速冻机具有速冻效率高，能耗低，冻品质量好等特点。关键词：冻结能力：气流速度；悬浮：快速冻结；单体ABSTRACTThe design of the content is a new type of SLD500 fluidized quick-f

3、reezing machine, fries a class of food as the main frozen. This ability to freeze freezer is 500kg / h. After cooling mainly frozen region conveying articles through the mesh belt, the feed temperature is generally 15 , the material temperature is -18 . The design content is divided into the part of

4、 the reservoir, the support part, the access section and the wind section, and the choice of the evaporator, the net belt, the motor and the vibration device, and finally the design of the transmission system and the electronic control system.Fluidized quick-freezing machine frozen goods by the vibr

5、ation of the machine evenly into the freezer stainless steel conveyor belt, the drive into the frozen frozen, with the air velocity increases, the food layer began to loose, when the pressure drop to a certain value, Food particles no longer remain in a static state, part of the particles suspended

6、upward, resulting in bed expansion, porosity increases, that is, the formation of fluidized bed; in the fluidized bed by the bottom of the strong cold wind blowing in the suspended state Of the frozen products are surrounded by cold air to achieve the rapid freezing of frozen products, the formation

7、 of single quick- frozen, so that frozen products in turn quickly to achieve cooling, surface freezing, deep freezing three stages, so as to obtain high- quality frozen food. Therefore, the quick-freezing machine has the characteristics of quick freezing efficiency, low energy consumption and good q

8、uality of frozen products.Keywords: freezing capacity; airflow velocity; suspension; rapid freezing; monomer第一章绪论1课题背景1国外速冻机研究情况1国内速冻机现状及前景1研究内容、目的和意义2研究内容2研究目的3研究意义3制冷负荷3第二章 新型SLD500流态化速冻机整体设计3库体设计4库体4库门5底架5支撑架设计6龙门7离心风机封板8离心风机封板支架10离心风机电机支架10托轨11蒸发器参数计算与选型12蒸发器12水盘13进出货栏设计14进货栏框架14进货栏前罩板15进货栏侧罩板16

9、出货栏框架17出货栏前罩板18出货栏侧罩板18地脚18网带计算与选型19导风设计与风机选型21离心风机21回风网21上封板22振动系统设计与选型24振动装置24振动轴24第三章 新型SLD500流态化速冻机控制系统设计26机械系统26机械系统说明26机械系统原理图2699113558123-、/9-X-刖 §流态化速冻机根据冻品以及产量的不同分为：一段式，二段式。一段式流 态化单体速冻机是物料在整个冻结过程中始终在一条网带上进行流态化运动， 因此适用于容易破碎食品单体速冻，如：芦笋，草莓等等。二段式流态化单体 速冻机是食品在冻结过程中分成两区段进行，第一区段为表层快速冻结，在脉 冲振

10、动装置的作用下，食品颗粒互不粘黏，然后进入笫二区段进行深层冻结， 完成食品颗粒完全冻结。流态化单体速冻机是颗粒状，片状，条状或块状等果蔬食品单体快速冻结 的最佳选择，如：草莓，薯条，青刀豆，史豆，豌豆，辣椒，黄瓜，板栗，玉 米粒，蒜基，胡萝卜，冬笋，菜花，香菇等等。随着人民生活水平的调高，生活节奏的加快，人们对速冻食品的需求越 来越强，为此研制各种新型速冻机来满足市场需求。本次设计就是进行新型 SLD流态化速冻机的设计，充分发挥出流态化速冻机的优点。其中需要对速 冻机的外形尺寸进行计算，如库体，网带的长度，蒸发器的蒸发面积，画出 零件图与装配图。最后对传动路线，电路进行设计，画出传动图，电路图

11、， 完成本次设计。第一章绪论课题背景国外速冻机研究情况国外冷库行业发展较快的国家主要有日本、美国、芬兰、加拿大等国。日 本是亚洲最大的速冻食品生产国，-20 C以下的低温库在冷库中占80%以上。 70年代以前国外冷库普遍采用以氨为的集中式制冷系统，70年代后期逐渐采用 以为制冷剂的分散式制冷系统口。美国和加拿大占80%以上的冷库都以使用 R717为制冷剂2。80年代以来，分散式制冷系统在国外发展很快，冷却设备 由逐步取代了，贮藏水果冷库中近1/3为气调库，在冷库建造方面土建冷库正 向预制装配化发展，自动化控制程度比较高。比较着名的装配式冷库的制造商 如芬兰的辉乐冷冻集团（HUURRE）,其库板

12、HE-3由无氟绝缘聚氨酯板和两层镀 锌的钢层组成，轻便易拆卸，施工期短、气密性好、空间利用率高。近年来，国外新建的大型果蔬贮藏冷库多是果品气调库，如美国使用气调 贮藏苹果已占冷藏总数的80%；法国、意大利也大力发展该项技术，气调贮藏 苹果均达到冷藏苹果总数的50%70%以上；英国气调库容达22万3日本、意 大利等发达国家已拥有10座世界级的自动化冷库。国内速冻行业现状以及发展趋势随着人们生活节奏的加快，速冻食品逐渐在人们的生活占据了一席之地。 这种起源于美国的速冻食品在便捷、保鲜方面具有强大优势，因此速冻产品、 速冻食品发展十分快速，这也带动着我国速冻机等速冻设备快速发展。目前速 冻设备产业规

13、模在迅速发展。尽管我国速动设备受全球经济影响，在2008年有所低落过，但是近几年已 经重新发展起来。经过调整之后，我国的速冻设备产业正处于快速发展时.期， 这与我国速冻食品的市场规模尚有较大发展空间相关。但是面对良好的发展前景的同时，也要清醒的认识到，目前我国速冻设备 发展中存在的问题，尤其是在技术领域与国际水平的差距。在进口速冻机价格 昂贵，使得企业难以承受这样的支出背景下，提升自主研发能力，实现高科技 速冻机的国产化就显得十分重要。如带流化床的速冻机、义螺旋速冻机、液氮 喷淋速冻机等，都是我国应当积极开发的速冻设备。对于我国速冻食品产业来说，速冻设备的应用能够更好的推动产业健康、 快速发展

14、。手工操作与机械加工相比，更容易有微生物污染、规格大小不一、 单体质量不一、成型不良等问题。因此利用速冻机等机械化自动化生产线，来 进行成型、填制、包装、密封、热烫、冷却等工序，就显得十分重要。如果我 国能够在这些设备领域实现国产化，不仅是速动设备产业的一次大发展，也是 速度食品的一次发展机遇。研究内容目的和意义研究内容本次设计的新型流态化速冻机是菜类（根、茎、叶）、菇类（蘑菇）、水 果类（荔枝）、颗粒类（青刀豆）等食品单体快速冻结中最佳的选择。其中， 最适合小颗粒状水产品速冻，如：虾仁、扇贝丁等。新型流态化速冻机是实现 食品单体速冻最为理想的方法。所谓流态化单体速冻是指使均匀置于网带上的 菜

15、类、菇类、颗粒类等食品，在强烈的冷气流自下而上的作用下，使食品呈现 “流态化”运动，并在此运动中被快速冻结的过程。由于这种强烈的冷气流与 食品相互充分作用，食品层内的传热十分迅速，使食品在短时间内迅速完成冷 却、表层冻结、深层冻结三个阶段，从而实现食品单体快速冻结的目的。与传统的速冻机相比，新型流态化速冻机能够使冻品不粘连，更好的形成 单体。采用上吹风的冻结方式，能够高效地快速冻结并且达到节能的目的（减 少冻品直接耗冷量、电机耗冷量、机械耗冷量、维护耗冷量、开门跑冷量 等）。其可靠性好，维护操作简单，自动化程度高。研究目的食品是人类赖以生存的重要物质基础。随着我国经济的发展和人民生活水 平的提

16、高，人们更多关心食品的品质。在人类的食物结构中大部分食品属于易 腐食品，常温下容易滋生微生物，其至腐烂、变质。所以食品的保存至关重 要，而低温是目前保存食品的最好方法，通过对食品原料的化学成分的了解， 掌握食品冷冻冷藏原理，有利于更好的在低温下保证食品的品质。研究意义民以食为天，在科技十分发达的当今社会，生活节奏越来越快，因此速冻 食品就有着越来越大的比重。防止食品的腐败，对于动物性食品来说，主要是 降低温度，防止微生物的活动和生物的化学变化；对于植物性食品来说，只要 是保持适当温度，控制好果树的钺呼吸作用，以保持食品的良好品质。在现代 社会，利用速冻技术来保持食品的新鲜程度，满足顾客的要求，

17、适应紧张快速 的社会活动是十分有意义的。制冷负荷制冷负荷定义冷间的制冷负荷就是为维持冷间低温单位时间需取出的热量。由于外界 环境温度，食品储藏量，食品加工季节和操作等的差异，制冷负荷是不相同 的。制冷负荷的计算冷库制冷量的冷间冷却设备负荷应按下式计算：Qq=Q1+PQ2+Q3 十 Q4+Q5Qq 一冷间冷却设备负荷（干卡/小时）：Q1 一围护结构传热量（干卡/小时）；Q2货物热量（千卡/小时）；Q3 一通风换气热量（千卡/小时）；Q4 电动机运转热量（干卡/小时）；Q5 一操作热量（干卡/小时）；P负荷系数（千卡/小时）。冷库冷却间和冻结间的负荷系数P应取，其它冷间取lo冷库制冷量的冷间机械负

18、荷应分别根据不同蒸发温度按下式计算：Q j二（nl EQ1+N2IQ2+N3 £ Q3+N4 £ Q4+N5 £ Q5） R式中Qj 一机械负荷（干卡/小时）；nl 一冷库的围护结构传热量的季节修正系数；n2 一货物热量的机械负荷折减系数；n3 一同期换气系数，一般取同时最大换气量与全库每日总换气量的比 数”大时取大值）；n4 一冷库冷间用的电动机同期运转系数；no 一冷库的冷间同期操作系数；R一冷库的制冷装置和管道等冷损耗补偿系数，一般直接冷却系统 取，间接冷却系统取。冷库制冷量中围护结构传热量的季节修正系数（nl）, 一般应根据生产 旺季出现的月份，按附录三规

19、定采用。当全年生产无明显淡旺季区别时，应取 lo冷库制冷量中货物热量的机械负荷折减系数（n2）应根据冷间的性质确定，冷加工间和其它冷间应取1;冷却物冷藏间宜取冻结物冷藏间宜取。第二章 新型SLD500流态化速冻机整体设计新型SLD500流态化速冻机主要是由蒸发器，网带，进出货栏，库体，支撑 部分，导风部分和振动部分组成。下面会对几个部分分别详细介绍。下图是整 机结构示意图： -=r. IMHI* MM i£niKa图2整机示意图库体设计库板采用双面不锈钢自熄阻燃型聚氨酯夹芯隔热板，面板厚度不锈钢板, 库板厚度150mm。板内保温材料采用自熄阻燃型硬质聚氨酯符合以下指标：1、容重要求，

20、40kg/ni3 （非整板平均容重，为随即切块抽检容重）；2、导热系数3、抗压强度要求：墙板、顶板为150200kpa,地面力300kpa；4、吸水率W4%；尺寸稳定性VI% （-30, 48h）：自熄性W7秒下图是库体结构示意图：图2-1库体结构图库体库体长、宽、高是根据冻结能力、冻结时间、入料密度、网带宽度、蒸发 器宽度和入网面高度等参数计算推导得出的。计算公式如下：（单位：mm） 库体长L二冻结能力X冻结时间/60/入料密度/网带宽度库体宽W二网带宽度+蒸发器宽度+2000库体高H二入网面高度+1100因此，根据表2-1-1中参数可以计算出库体长、宽、高。即：L=4167mm,归3940

21、mm, H=2850mm。此计算得出的库体长、宽、高为理论值，实际库体长、宽、高为 Li=4500mm,=3940mm, H尸2850mm库体材料采用双面不锈钢聚氨酯保温板容重240kg/m3,厚度150mm。库板 内外平板且库体四个外侧面（包含顶、底板的端、侧面）拉丝；库板表面无划 伤、磕碰等缺陷。端板、底板不锈钢封严，偏心钩拼板，仅侧、顶板锁钩扳手 口在外面。下表是SLD500库体相关尺寸：库板厚m150底板屋蒸发器下）JTUTl150底板长（蒸发器下）min2065底板厚（网景不）JIUTl200底板长网带下）mn1875理库体长min4167库体长mm4500库体宽mn3940库体高J

22、TOTl2850表2-1-1 库体尺寸库门库门尺寸分别为1350X600 （1槿）和900X600 （1-），此为通用件非计 算得出。库门采用双面不锈钢聚氨酯保温板，厚度150mm,且每槿门上各两把锁。大门 设置36V, 40W/M门加热，小门25W/M,门边双皮口。底架设计底架底架长、宽与实际库体长、宽有关，随着实际库体长、宽变化而变化。其 长、宽满足下式：（单位：mm）底架长L：二实际库体长U-310底架宽W产实际库体宽Wx-325M=网带宽度+90N尸风机数量其中:L尸4500mm, W:=3940mm,网带宽度= 1100mm即：底架长4190mm,底架宽 %二3615mm, W3=l

23、 190mm, N尸3如图2-1-2所示，结构尺寸的固定值（非计算得出）已在图中标出，此情 况后文不再说明。材料规格分别为碳槽钢60X40X共长50米，碳槽钢 120X53X共长12米，碳板厚10X40共长5米图2-2-1库体底架支撑架设计龙门龙门的设计满足了后续振动和运输过程，它的材料为不锈钢304方管，不 锈钢304矩形管和不锈钢304扁钢。如图2-3-1,由于底架倾斜，龙门两端立柱随着斜率变化。因此先要求出 底架斜率。推导过程如下：（单位：mm）63 W3 +1033.5W3+1033.5因此:由此可知，也与有关，也就是与网带宽度有关。同理可得:压二，H3=1470mm图2-3-1 龙门

24、离心风机电机支架离心风机电机支架是为支撑离心风机所用电机而做的。其所用材料为不锈 钢304方管40X2与厚1mm的不锈钢304板。下图为离心风机电机支架：蒸发器底架蒸发器底架是为了支撑蒸发器而设计的，它的尺寸满足蒸发器的放置，材料为 不锈钢方管和不锈钢板。下图为其示意图：25001180图2-3-3 蒸发器底架托轨托轨分为上边托轨和下边托轨，分别用来支撑上下运行的网带。45图2-3-4 上边托轨,201.5IIIIL1?图2-3-4 下边托轨蒸发器参数计算与选型蒸发器, elelslnnQEIEIelB。=«0 = = =«=«-，、，、歹 p=Agl=EInrn

25、 UO3333235o = = QQQ = = QQn0 = = = = Q«Q = =««= = = > D = mo = = mo = = oo图2-4-1蒸发器蒸发器选型与材料：1氟系统蒸发器采用？19铝管外穿铝翅片；2外壳采用304不锈钢制作；3框架与不锈钢四周封严，留过水孔，避免导风短路；4保压，要求管内干净、干燥，无水分、无杂质。5配用高效节能低噪音离心风机，风筒为不锈钢，风叶为防锈铝合金，电 机为全封闭低温防潮防水电机，运转平稳。6采用手动冲霜操作方式，冲霜淋水装置在蒸发器上部，冲霜均匀、快 速、彻底，冲霜排水管避免结冰堵塞排水及风循环，设防冲

26、霜水飞溅措施。根据耗冷量选择蒸发器型号。新型SLD500流态化速冻机所用蒸发器的参数 如表2-4-1：理论蒸发面积m21235实际蒸发面积m31273蒸发器数里台1单蒸发器面积m21273单蒸度器长mm4167单蒸发器总宽mm1900单蒸发器高mm1060单台蒸发器总列数距6016单台蒸发器总排数距603010片距列数列1414片距列额列020注距列隅列2蒸有效直管长mm3900管直径mm19表2-4-1 蒸发器参数单台蒸发器管表面积m2112单台蒸发器翅片表面积m£1161排笆总长mm1916供回单管长40 a31.91管总容积mJ0.39供液口径mm4>22回气口径mm4&

27、gt;57供回管各数2单股当里冷吨RTC1117. 29入水压kg/ cm2>3冲霜上水口径mm*42冲霜下水口径mm*75X2表2-4-1蒸发器参数进出货栏设计进货栏结构库体实际高度和进出货长度设计为固定值，方便整个速冻机系列化，只有 宽度根据是网带宽度而变化的。其函数关系如下：（单位：mm）W5=网带宽度+50W6=网带宽度+266W二网带宽度+166%二网带宽度-60即：W5= 1150mm, W6= 1366mm, W：= 1266mm, W3 1040mm。其组成材料为不锈钢50X3工业管、不锈钢50X5角钢、不锈钢50X2方 管和不锈钢40X10扁钢以及超高分子量聚乙烯耐磨条

28、。下图为进货栏结构示意图：图2-5-1进货栏进货栏的结构是考虑到和库体的衔接以及进货，出货的高度统一设计的， 其中多余的横向栏杆是考虑电机的放置和结构稳定性。进货栏组装轴进货栏组装轴由链轮，轴承座，轴，和白丙轮组装而成，电机带动链轮传 动，运输冷冻食品进入库体。下图为进货栏轴组装图：2。6遍（5个丽然布）图2-5-2进货栏组装轴网带减速机底座图2-5-2减速机底座网带减速机底座是根据电机尺寸设计的，电机在底座上可以相对滑动，来 满足工作要求，因为受力不大，采用铸铁工艺加工。另外，底座上需要加防震 装置，预防电机脱落。本次设计的电机底座具体尺寸如上图所示。出货栏结构图2-5-4出货栏出货栏框架和

29、进货栏框架相似，唯一的区别就是出货栏下部要放置传动所 需的电机和减速器，因此出货栏比进货栏多了一根与减速器相连接的传动轴。所用材料为不锈钢50义3工业管长，不锈钢,40义2工业管长，不锈钢 50X5角钢和超高分子耐磨条。出货栏组装轴2020图2-5-2出货栏组装轴出货栏组装轴和进货栏组装轴相似，唯一的区别就是出货栏组装轴在轴的同一 边安装两个链轮，一个和进货栏链轮连接，另一个和减速机连接。中间的白丙 轮平均放置，使网带能够水平放置不倾斜。前罩板进货栏和出货栏都有前罩板。前罩板和侧罩板都是用来将进货栏表面封 堵。W9二网带宽度+288其中：网带宽度=1100mm即：Wk 1388mm其材料规格为

30、白丙板296X700mm的2件，不锈钢304板厚展开长684X821mm, 684X 366mm, 684X H91mm 各 1 件，白丙板厚 10mml305)< 1191mm 的1件。图2-5-6 前罩板侧罩板进出货栏都有侧罩板，且尺寸一样，都是根据龙门尺寸设计°侧罩板（上）分 左右各1件，侧罩板（下）4件。材料规格为侧罩板（上）：不锈钢304板厚 2mm展开长583X810mm的2件，白丙板厚10mm 296X700mm的2件，附不锈平 板义的2件。侧罩板（下）：不锈板厚2件，白丙板厚10mm684><366mm、 684义821mm 各 2 件。下图为侧罩板:?0Q1110700一 §CD »' «图2-5-7侧罩板（上）图2-5-9 地脚网带计算与选型网带总长二(实际库体长+进货长+出货长+入出网面高)X2 其中：实际库体长二4500mm,进货长=500mm,出货长二700mln,入出网面高二1600mm 即：网带总长二13700mm网带在不同的温度工况下，网带会随温度膨胀，温度越高网带越长，反之 亦然。因此，网带在温差较大的工况下运转时，要根据膨胀参数来计算。L=LXPX (T-TJ 其中：L二网带膨胀长度L二网带使用长度二网带工作温度T尸网带环境温度P二膨胀系数(mX