食品工廠機械與設(shè)備第二章2.2PPT課件

食品工廠機械與設(shè)備第二章 物料輸送機械,后彎葉片,適用于中壓及較高壓強的通風(fēng)機。,食品工廠機械與設(shè)備第二章 物料輸送機械,前彎式葉片,在一定的輸氣壓強下與后彎及徑向的相比較，其葉輪的直徑和轉(zhuǎn)速可以小些，但出口速度較大，損失也較大，故效率一般較低。,食品工廠機械與設(shè)備第二章 物料輸送機械,多而短前彎葉片,如果前彎葉片多而短（如圖2. 57-（2）所示），則所產(chǎn)生的風(fēng)壓較低，而風(fēng)量卻較大。一般離心式通風(fēng)機的葉輪多為前彎式，主要是為了減小通風(fēng)機的尺寸和盡可能降低轉(zhuǎn)速。,食品工廠機械與設(shè)備第二章 物料輸送機械,徑向葉片,徑向葉片應(yīng)用于風(fēng)壓較低的場合。,食品工廠機械與設(shè)備第二章 物料輸送機械,2軸流式通風(fēng)機,軸流式通風(fēng)機的結(jié)構(gòu)與軸流泵相似，如圖2. 58所示， 安裝：通常裝在需要送風(fēng)的室內(nèi)的墻壁孔或天花板上。因為通風(fēng)機所產(chǎn)生的風(fēng)壓不高，若裝上導(dǎo)管和氣道，必增加阻力。軸流式通風(fēng)機的葉輪常固定在電動機轉(zhuǎn)軸上，而電動機則裝在通風(fēng)機的殼內(nèi)或殼外。 效率一般較高，范圍在6065。 風(fēng)壓通常在255Pa以下，但有高達(dá)980Pa的。,食品工廠機械與設(shè)備第二章 物料輸送機械,軸流風(fēng)機的結(jié)構(gòu),在機殼內(nèi)裝有一個迅速旋轉(zhuǎn)的葉輪，葉輪上固定有數(shù)片作扭曲狀的葉片。工作時空氣沿軸向在葉片間流動。,食品工廠機械與設(shè)備第二章 物料輸送機械,2旋轉(zhuǎn)式鼓風(fēng)機,與旋轉(zhuǎn)泵相似，其主要部件是一個或一對旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子。其性能特點是風(fēng)量不隨阻力大小而改變，俗稱“硬風(fēng)”。 特別適用于要求穩(wěn)定風(fēng)量的工藝過程。 主要缺點是在壓強較高時，泄漏量大，磨損較嚴(yán)重，噪音大。 使用場合：輸氣量不大，壓強在 10 200kPa 范圍。 羅茨鼓風(fēng)機：最常用的一種，其構(gòu)造和作用原理與羅茨泵相似，如圖2.60所示。,食品工廠機械與設(shè)備第二章 物料輸送機械,（三）風(fēng)機的選擇,一般步驟為： 首先根據(jù)所需輸送的氣體性質(zhì)（如潔凈氣體、含塵氣體、腐蝕性氣體等）從可選的風(fēng)機樣本中確定適用的風(fēng)機型式； 然后根據(jù)需要的吸入口狀態(tài)的風(fēng)量及出系統(tǒng)所需的實際風(fēng)壓，將實際風(fēng)壓換算成標(biāo)示工況風(fēng)壓； 最后從廠商提供的風(fēng)機綜合特性曲線圖選取適當(dāng)?shù)娘L(fēng)機型號。,食品工廠機械與設(shè)備第二章 物料輸送機械,常風(fēng)機型號與用途,常用型號有 4-72型和4-62 型 屬中、低壓風(fēng)機，可用于通風(fēng)和氣體輸送。 8-18 型和9-27 型 屬于高壓通風(fēng)機，主要用于氣體輸送。,食品工廠機械與設(shè)備第二章 物料輸送機械,風(fēng)機綜合曲線圖,標(biāo)示一系列風(fēng)機最高效率點附近一段風(fēng)量-全風(fēng)壓性能曲線的圖。,食品工廠機械與設(shè)備第二章 物料輸送機械,曲線上方的數(shù)字組合意義,表示風(fēng)機型號 ，這些數(shù)字分別表示風(fēng)壓、比轉(zhuǎn)速、工況壓強和風(fēng)機葉輪的直徑。例如：風(fēng)機型號“9-27-101No.5”的意義為： 9壓強系數(shù)（數(shù)值越大，壓強越大）， 27比轉(zhuǎn)速， 101風(fēng)機性能曲線的工況壓強為標(biāo)準(zhǔn)大氣壓（101.3kPa）， No.5離心風(fēng)機的葉輪直徑為50cm。,食品工廠機械與設(shè)備第二章 物料輸送機械,二、壓縮機,壓縮機是用于壓縮氣體的機械設(shè)備。 壓縮機在食品工廠中的用途 壓縮機類型 （一）往復(fù)式壓縮機的結(jié)構(gòu)原理 （二）壓縮機的選擇與使用,食品工廠機械與設(shè)備第二章 物料輸送機械,壓縮機在食品工廠中的用途,食品工廠不乏需要壓縮空氣或其它氣體的場合。例如，罐頭反壓殺菌、氣流式噴霧干燥、蒸汽壓縮制冷、熱泵蒸發(fā)等許多工藝都要使用壓縮機。,食品工廠機械與設(shè)備第二章 物料輸送機械,壓縮機類型,壓縮機的形式種類繁多, 但至今為止，食品工業(yè)中最常見的仍然屬往復(fù)式壓縮機。 往復(fù)式壓縮機又名活塞式壓縮機，有多種類型。常用往復(fù)式壓縮機的分類見表2- 4,食品工廠機械與設(shè)備第二章 物料輸送機械,（一）往復(fù)式壓縮機的結(jié)構(gòu)原理,單級往復(fù)式壓縮機的主要構(gòu)成（圖2. 62）。 壓縮機的理論輸氣量 壓縮機的實際輸氣能力與余隙系數(shù) 多級壓縮,食品工廠機械與設(shè)備第二章 物料輸送機械,多級壓縮,要求高壓縮比時，可采用多級壓縮，就是把兩個或幾個氣缸串聯(lián)起來，氣體經(jīng)過多次的壓縮和冷卻，壓強逐級升高到所要求的最終壓強。在多級壓縮過程中，氣體的體積逐級減小，因而氣缸容積也逐級減小。圖2. 63為雙級壓縮機的示意圖。 在同樣壓縮比下，所用級數(shù)愈多，所消耗的壓縮功愈小。但級數(shù)增加，投資亦增加。每增加一級，零部件輔助設(shè)備將成比例增加。級數(shù)過多在經(jīng)濟上是不合算的。因而隨終壓的不同，多級壓縮的級數(shù)有一個合理的范圍，參閱表2- 5。,食品工廠機械與設(shè)備第二章 物料輸送機械,食品工廠機械與設(shè)備第二章 物料輸送機械,食品工廠機械與設(shè)備第二章 物料輸送機械,壓縮機的實際輸氣能力與余隙系數(shù),由于安全原因，活塞與氣缸底之間總留有一定的余隙。并且, 由于氣體是可壓縮流體，壓縮終了時留在余隙內(nèi)的高壓氣體，會在吸氣時首先膨脹至與吸氣壓強相等，然后才開始吸入機外氣體，因此，壓縮機的實際輸氣能力，不會像輸送液體那樣與容積和活塞往復(fù)頻率成線性關(guān)系。壓縮機的實際輸氣能力qv,可用下式表示：,送氣系數(shù),食品工廠機械與設(shè)備第二章 物料輸送機械,送氣系數(shù),送氣系數(shù)（a）實際上是壓縮機氣缸的有效利用系數(shù)，與壓縮比（排氣端高壓與吸氣端低壓之比值）、溫度等因素有關(guān)，其值總是小于1。 送氣系數(shù)隨壓縮比的增大而減小，甚至增大到某一極限時，a可為0，即余隙中氣體在吸氣行程終止時才膨脹到與進(jìn)氣壓強相同。此時，因壓縮機不能吸氣而無法工作。 另一方面，壓縮比過高，壓縮后氣體溫度過高，會使氣缸內(nèi)的潤滑油黏度降低、發(fā)生分解從而進(jìn)入氣缸，甚至在缸內(nèi)燃燒，造成氣缸或活塞損壞。,食品工廠機械與設(shè)備第二章 物料輸送機械,單級單缸單作用式壓縮機的理論送氣能力,食品工廠機械與設(shè)備第二章 物料輸送機械,單級往復(fù)式壓縮機,由氣缸、活塞、進(jìn)氣和排氣閥等構(gòu)成 低壓氣體由氣缸內(nèi)往復(fù)運動的活塞通過吸氣閥吸入，經(jīng)過壓縮后的高壓氣體由排氣閥排至貯氣罐，或直接與高壓管路相連接。,食品工廠機械與設(shè)備第二章 物料輸送機械,（二）壓縮機的選擇與使用,選用壓縮機步驟： 根據(jù)用途（主要是由氣體性質(zhì)決定）壓縮機的種類； 根據(jù)生產(chǎn)能力確定壓縮機的排氣量； 根據(jù)工藝要求確定壓縮機的排氣終壓。 壓縮機選型 壓縮機使用,食品工廠機械與設(shè)備第二章 物料輸送機械,壓縮機使用,因往復(fù)式壓縮機排氣量是間歇的，輸氣不均勻，所以必須在排氣出口處安裝貯氣罐。貯氣罐還能使氣體夾帶的油沫、水沫發(fā)生沉降分離，分離出的油、水可定期從罐底放出。貯氣罐安裝有壓力表、安全閥等附件，此為安全監(jiān)控所需要。壓縮機氣體入口處要安裝氣體過濾器，以免灰塵、鐵屑等固體物吸入增加氣缸、活塞的磨損。 壓縮機的排氣量，可通過吸入管閥門開度調(diào)節(jié)，也可通過將部分排氣回送到吸入管再循環(huán)的方法進(jìn)行調(diào)節(jié)。此外，還可用改變壓縮機余隙大小或改變工作氣缸數(shù)的方法進(jìn)行調(diào)節(jié)。圖2. 64為壓縮空氣裝置系統(tǒng)圖。,食品工廠機械與設(shè)備第二章 物料輸送機械,食品工廠機械與設(shè)備第二章 物料輸送機械,選取壓縮機類型,在選取壓縮機類型時，可按要求的種類、排氣量、終壓等條件，從壓縮機廠商提供的產(chǎn)品目錄中，選用合適的型號。產(chǎn)品目錄中還提供了壓縮機的級數(shù)、轉(zhuǎn)速、活塞沖程、氣缸數(shù)目、軸功率、電動機功率等性能指標(biāo)，供設(shè)計人員選用時參考。,食品工廠機械與設(shè)備第二章 物料輸送機械,壓縮機的終壓確定,選擇壓縮機的終壓時，除了需要滿足工藝氣體壓強要求以外，還應(yīng)考慮輸氣管道壓力損失。管道的壓力損失可根據(jù)流體力學(xué)原理計算出。,食品工廠機械與設(shè)備第二章 物料輸送機械,壓縮機排氣量的確定,應(yīng)考慮氣體在貯存和輸送管道中的泄漏損失，同時，為了供氣安全，還應(yīng)有一定的余量。所以。在選擇壓縮機排氣量時一般應(yīng)比實際需要的用氣量大2030。,食品工廠機械與設(shè)備第二章 物料輸送機械,三、真空泵,（一）真空泵的分類 （二）機械式真空泵 （三）射流式真空泵 （四）真空泵的選擇,真空泵在食品工業(yè)上的有著極為廣泛的應(yīng)用。許多食品單元操作，如過濾、脫氣、成型、包裝、冷卻、蒸發(fā)、結(jié)晶、造粒、干燥、蒸餾以及冷凍升華干燥等都采用真空作業(yè)法。,食品工廠機械與設(shè)備第二章 物料輸送機械,（一）真空泵的分類,表2- 6真空泵分類,食品工廠機械與設(shè)備第二章 物料輸送機械,（二）機械式真空泵,1往復(fù)式（活塞式） 2水環(huán)式真空泵 3油封旋轉(zhuǎn)式真空泵 4羅茨真空泵,食品工廠機械與設(shè)備第二章 物料輸送機械,1往復(fù)式（活塞式）,結(jié)構(gòu)與往復(fù)泵類似，主要由機身、氣缸、活塞、十字頭、曲軸、連桿以及配氣閥七個部分組成。 往復(fù)式真空泵的工作原理與往復(fù)泵相似。它通過曲軸和連桿的作用，使氣缸內(nèi)活塞做往復(fù)運動，達(dá)到吸氣、排氣的目的?；钊鐾鶑?fù)運動時，在其一端從真空系統(tǒng)吸入氣體的同時，另一端則將已吸入氣缸的氣體排出。 往復(fù)式真空泵可直接用來獲得粗真空，其極限壓強一般在1333Pa(即真空度660 mmHg）左右。因此可滿足食品真空濃縮、真空干燥等操作的真空度要求。采用這類泵的優(yōu)點是它具有較大的抽氣速度，例如 W 型系列真空泵的抽氣速率范圍為8770 m3/h。,食品工廠機械與設(shè)備第二章 物料輸送機械,2水環(huán)式真空泵,水環(huán)式真空泵是一種旋轉(zhuǎn)式泵，是一般的粗真空設(shè)備，其特點是可抽吸帶水蒸汽的氣體。食品工業(yè)上常用于真空封罐和真空濃縮等作業(yè)上。 結(jié)構(gòu)：如圖2. 65所示 水環(huán)式真空泵須在不斷通水的情況下才能正常工作，這主要是為了將產(chǎn)生的熱量帶走。 國產(chǎn)SZ系列水環(huán)泵的極限壓強范圍為706516260 Pa（相當(dāng)于真空度范圍638122mmHg），抽氣速率范圍為0.1211.5 m3/min 。,食品工廠機械與設(shè)備第二章 物料輸送機械,食品工廠機械與設(shè)備第二章 物料輸送機械,3油封旋轉(zhuǎn)式真空泵,這類泵都有一旋轉(zhuǎn)的活塞或轉(zhuǎn)子，旋轉(zhuǎn)部分或磨合運動部分都用油來密封，或?qū)⑵渲糜谟拖渲谢虿捎锰厥獾挠脱h(huán)，以達(dá)到油封的目的。 常見型式：旋片式 滑片式 極限壓強：單級0.133Pa ，雙級0.00133Pa。 應(yīng)用：獲得絕對壓強0.0133Pa以下的真空，也常用作其它高真空設(shè)備的前級泵，是目前廣泛使用的一類低真空獲得設(shè)備。,食品工廠機械與設(shè)備第二章 物料輸送機械,旋片式真空泵,旋片式真空泵目前廣泛用作食品冷凍升華干燥真空系統(tǒng)的前級泵,食品工廠機械與設(shè)備第二章 物料輸送機械,4羅茨真空泵,實際上是一種機械增壓泵，其結(jié)構(gòu)和工作原理與羅茨鼓風(fēng)機相同。所不同的是它用作真空泵，其壓縮比甚大。羅茨真空泵轉(zhuǎn)子間以及與泵殼之間配合較緊密（只有約0.lmm的間隙）。盡管如此，運轉(zhuǎn)時，仍然有氣體會從排出側(cè)通過間隙向吸氣側(cè)泄漏，所以其壓縮效率遠(yuǎn)低于油封機械泵。但是，正因為沒有摩擦接觸，轉(zhuǎn)速才有可能很高（一般10003000r/min)，所以泵的抽速很大。 當(dāng)泵內(nèi)平均壓強降低時，間隙的流導(dǎo)值也隨之降低，從而可提高泵的效率。在壓強6.665Pa、壓縮比約為10的條件下，泵的效率最高。 羅茨真空泵一般須與低真空泵配合使用（見圖2. 67）。,食品工廠機械與設(shè)備第二章 物料輸送機械,食品工廠機械與設(shè)備第二章 物料輸送機械,（三）射流式真空泵,是一類泵體本身沒有運動部件的泵，主要依靠通過噴嘴產(chǎn)生的高速射流來抽真空。 這類真空泵有蒸汽噴射泵、空氣噴射泵、水力噴射泵以及各種擴散泵等。 1蒸汽噴射泵 2水力噴射泵,食品工廠機械與設(shè)備第二章 物料輸送機械,1蒸汽噴射泵,結(jié)構(gòu)如圖2.68所示 工作原理,單級和多級蒸汽噴射泵,食品工廠機械與設(shè)備第二章 物料輸送機械,單級和多級蒸汽噴射泵,蒸汽噴射泵有單級和多級之分。 級數(shù)與真空度關(guān)系 為了提高效率，減少蒸汽消耗量，在多級泵的級間配置冷凝器，以減輕前一級泵的負(fù)荷。 一種三級蒸汽噴射泵的配置,食品工廠機械與設(shè)備第二章 物料輸送機械,單級蒸汽噴射泵,如果從真空區(qū)抽入的氣體與蒸汽混合成的氣體噴出時的壓強高于大氣壓，則可直接排入大氣環(huán)境，這種泵稱為單級蒸汽噴射泵。,食品工廠機械與設(shè)備第二章 物料輸送機械,多級蒸汽噴射泵,如果混合氣體出口的壓強低于大氣壓，則需要由前級泵抽走。因此，多個噴射器聯(lián)在一起就可以構(gòu)成多級蒸汽噴射泵。,食品工廠機械與設(shè)備第二章 物料輸送機械,食品工廠機械與設(shè)備第二章 物料輸送機械,級數(shù)與真空度關(guān)系,需要的真空度越高，噴射泵的級數(shù)越多。 蒸汽噴射泵級數(shù)與能獲得的絕對壓強范圍的關(guān)系見表2- 7。,食品工廠機械與設(shè)備第二章 物料輸送機械,工作原理,具有較高壓強的工作蒸汽進(jìn)入泵后，其壓強和流速沿噴嘴依次迅速降低和升高。在噴嘴內(nèi)，蒸汽流至喉部處其速度已達(dá)到音速。由于蒸汽的可壓縮性，已達(dá)音速的蒸汽流，在噴嘴截面漸擴后仍會繼續(xù)漸增。直到離開噴嘴出口，蒸汽流的速度已經(jīng)超過音速，出口處壓強降得很低，造成真空狀態(tài)，從而可將待抽氣體吸入，與蒸汽在混合室內(nèi)混合?；旌蠚怏w又以一定速度進(jìn)入擴壓管，動能又轉(zhuǎn)變成靜壓能。,食品工廠機械與設(shè)備第二章 物料輸送機械,2水力噴射泵,結(jié)構(gòu)與工作原理 系統(tǒng) 特點,食品工廠機械與設(shè)備第二章 物料輸送機械,水力噴射泵特點,優(yōu)點：（1）兼有冷凝器及抽真空作用，故不必再配置真空裝置；（2）結(jié)構(gòu)單位，不需要經(jīng)常檢修；(3)適用于抽吸腐蝕性氣體。(4)安裝高度較低，與濃縮鍋的二次蒸汽排出管水平方向直接連接即可；（5）與冷凝器真空泵組合系統(tǒng)相比，獲得相同二次蒸汽排除能力所需的功率消耗小。 缺點：由于循環(huán)冷水中本身帶有不凝性氣體，因此水力噴射泵不能獲得高真空度，并且真空度隨水溫升高而降低。,食品工廠機械與設(shè)備第二章 物料輸送機械,水力噴射泵系統(tǒng),真空濃縮系統(tǒng)中,水力噴射泵一般與循環(huán)水泵、水箱組成如右圖所示的系統(tǒng)，起二次蒸汽冷凝器和抽真空雙重作用。 系統(tǒng)能獲得的真空度與水溫和水與二次蒸汽之比相關(guān)（見圖2. 72）。,圖2. 72水力噴射泵系統(tǒng),食品工廠機械與設(shè)備第二章 物料輸送機械,水溫對水力噴射泵真空影響,可見相對于水與蒸汽之比，溫度對真空度的影響更大些。 因此，為了應(yīng)對冷卻水溫度隨季節(jié)變化而引起系統(tǒng)真空度變化，需要調(diào)整水箱補給冷卻水的補充量。,食品工廠機械與設(shè)備第二章 物料輸送機械,水力噴射泵結(jié)構(gòu)與工作原理,工作原理類似于蒸汽噴射泵，具有一定壓頭的冷水以高速（1530 m/s）射入混合室及擴散室，然后進(jìn)入排水管中。水流在噴嘴出口處于低壓狀態(tài)，因此可不斷吸入二次蒸汽，由于二次蒸汽與冷水之間存在溫差，與冷水混合即凝結(jié)為冷凝水，同時夾帶不凝結(jié)氣體，隨冷卻水一起排出。這樣既達(dá)到冷凝，又能起抽真空作用。,食品工廠機械與設(shè)備第二章 物料輸送機械,（四）真空泵的選擇,真空泵的選擇依據(jù)通常有： 真空度要求 壓強范圍 被抽氣體 系統(tǒng)被抽氣量 國產(chǎn)真空泵的型號編制方法,食品工廠機械與設(shè)備第二章 物料輸送機械,國產(chǎn)真空泵的型號編制方法,已經(jīng)由機械工業(yè)部標(biāo)準(zhǔn)（JB1613-1975）作了統(tǒng)一規(guī)定。其中各種泵的名稱代號分別用字母表示。例如，復(fù)往泵、水蒸氣噴射泵、定片泵、旋片泵、滑閥泵和油擴散泵和增壓泵的字母代號依次為W、P、D、X、H、K和Z。,食品工廠機械與設(shè)備第二章 物料輸送機械, 系統(tǒng)被抽氣量,它是決定選擇某一類型真空泵的主要依據(jù)。真空泵的抽速可由下式求?。?式中 Sp泵的抽速（m3/s） S 真空系統(tǒng)的抽速（m3/s） C 流導(dǎo)即導(dǎo)管或孔口的通導(dǎo)能力（m3/s）,食品工廠機械與設(shè)備第二章 物料輸送機械,被抽氣體,被抽氣體種類、成分、雜質(zhì)情況及系統(tǒng)工作時對油蒸汽有無限制等情況，它在食品生產(chǎn)中往往是正確選擇泵的關(guān)鍵問題。,食品工廠機械與設(shè)備第二章 物料輸送機械,系統(tǒng)正常工作時的壓強范圍,要求泵正常工作時的壓強范圍必須滿足設(shè)備工作時所要求的工作壓強。各種真空泵的壓強范圍如圖2. 73所示。,食品工廠機械與設(shè)備第二章 物料輸送機械,系統(tǒng)對真空度的要求,通常要求泵的極限真空度比設(shè)備要求的真空度高 0.5 1個數(shù)量級。,