食品工厂机械与设备 第二章22

食品工厂机械与设备——第二章物料输送机械后弯叶片适用于中压及较高压强的通风机。食品工厂机械与设备——第二章物料输送机械前弯式叶片在一定的输气压强下与后弯及径向的相比较，其叶轮的直径和转速可以小些，但出口速度较大，损失也较大，故效率一般较低。食品工厂机械与设备——第二章物料输送机械多而短前弯叶片如果前弯叶片多而短（如图2.57-（2）所示），则所产生的风压较低，而风量却较大。一般离心式通风机的叶轮多为前弯式，主要是为了减小通风机的尺寸和尽可能降低转速。食品工厂机械与设备——第二章物料输送机械径向叶片径向叶片应用于风压较低的场合。食品工厂机械与设备——第二章物料输送机械2．轴流式通风机轴流式通风机的结构与轴流泵相似，如图2.58所示，安装：通常装在需要送风的室内的墙壁孔或天花板上。因为通风机所产生的风压不高，若装上导管和气道，必增加阻力。轴流式通风机的叶轮常固定在电动机转轴上，而电动机则装在通风机的壳内或壳外。效率一般较高，范围在60％~65％。风压通常在255Pa以下，但有高达980Pa的。食品工厂机械与设备——第二章物料输送机械轴流风机的结构在机壳内装有一个迅速旋转的叶轮，叶轮上固定有数片作扭曲状的叶片。工作时空气沿轴向在叶片间流动。食品工厂机械与设备——第二章物料输送机械（二）鼓风机鼓风机的形式通常有：1．离心式鼓风机2．旋转式鼓风机食品工厂机械与设备——第二章物料输送机械1．离心式鼓风机也主要由机壳、叶轮和机座构成。叶轮通常是多级的。多级叶轮由几个叶轮串联而成。气体通过一级叶轮后，风压有所增加，从一级叶轮出来再进入下一级叶轮，风压又有所增加（见图2.59）。一般离心式鼓风机的排气压强并不太高，因此，串联的叶轮数也不太多。由于风压要求更高，因而在构造上与通风机有显著差别。例如，叶轮的圆周速度比通风机高就是其一。食品工厂机械与设备——第二章物料输送机械2．旋转式鼓风机与旋转泵相似，其主要部件是一个或一对旋转的转子。其性能特点是风量不随阻力大小而改变，俗称“硬风”。特别适用于要求稳定风量的工艺过程。主要缺点是在压强较高时，泄漏量大，磨损较严重，噪音大。使用场合：输气量不大，压强在10~200kPa范围。罗茨鼓风机：最常用的一种，其构造和作用原理与罗茨泵相似，如图2.60所示。食品工厂机械与设备——第二章物料输送机械（三）风机的选择一般步骤为：首先根据所需输送的气体性质（如洁净气体、含尘气体、腐蚀性气体等）从可选的风机样本中确定适用的风机型式；然后根据需要的吸入口状态的风量及出系统所需的实际风压，将实际风压换算成标示工况风压；最后从厂商提供的风机综合特性曲线图选取适当的风机型号。食品工厂机械与设备——第二章物料输送机械常风机型号与用途常用型号有4-72型和4-62型属中、低压风机，可用于通风和气体输送。8-18型和9-27型属于高压通风机，主要用于气体输送。食品工厂机械与设备——第二章物料输送机械风机综合曲线图标示一系列风机最高效率点附近一段风量-全风压性能曲线的图。食品工厂机械与设备——第二章物料输送机械曲线上方的数字组合意义表示风机型号，这些数字分别表示风压、比转速、工况压强和风机叶轮的直径。例如：风机型号“9-27-101No.5”的意义为：–9——压强系数（数值越大，压强越大），–27——比转速，–101——风机性能曲线的工况压强为标准大气压（101.3kPa），–No.5——离心风机的叶轮直径为50cm。食品工厂机械与设备——第二章物料输送机械二、压缩机压缩机是用于压缩气体的机械设备。压缩机在食品工厂中的用途压缩机类型（一）往复式压缩机的结构原理（二）压缩机的选择与使用食品工厂机械与设备——第二章物料输送机械压缩机在食品工厂中的用途食品工厂不乏需要压缩空气或其它气体的场合。例如，罐头反压杀菌、气流式喷雾干燥、蒸汽压缩制冷、热泵蒸发等许多工艺都要使用压缩机。食品工厂机械与设备——第二章物料输送机械压缩机类型压缩机的形式种类繁多,但至今为止，食品工业中最常见的仍然属往复式压缩机。往复式压缩机又名活塞式压缩机，有多种类型。常用往复式压缩机的分类见表2-4食品工厂机械与设备——第二章物料输送机械（一）往复式压缩机的结构原理单级往复式压缩机的主要构成（图2.62）。压缩机的理论输气量压缩机的实际输气能力与余隙系数多级压缩食品工厂机械与设备——第二章物料输送机械多级压缩要求高压缩比时，可采用多级压缩，就是把两个或几个气缸串联起来，气体经过多次的压缩和冷却，压强逐级升高到所要求的最终压强。在多级压缩过程中，气体的体积逐级减小，因而气缸容积也逐级减小。图2.63为双级压缩机的示意图。在同样压缩比下，所用级数愈多，所消耗的压缩功愈小。但级数增加，投资亦增加。每增加一级，零部件辅助设备将成比例增加。级数过多在经济上是不合算的。因而随终压的不同，多级压缩的级数有一个合理的范围，参阅表2-5。食品工厂机械与设备——第二章物料输送机械食品工厂机械与设备——第二章物料输送机械食品工厂机械与设备——第二章物料输送机械压缩机的实际输气能力与余隙系数由于安全原因，活塞与气缸底之间总留有一定的余隙。并且,由于气体是可压缩流体，压缩终了时留在余隙内的高压气体，会在吸气时首先膨胀至与吸气压强相等，然后才开始吸入机外气体，因此，压缩机的实际输气能力，不会像输送液体那样与容积和活塞往复频率成线性关系。压缩机的实际输气能力qv,可用下式表示：tv,avqq送气系数食品工厂机械与设备——第二章物料输送机械送气系数送气系数（λa）实际上是压缩机气缸的有效利用系数，与压缩比（排气端高压与吸气端低压之比值）、温度等因素有关，其值总是小于1。送气系数随压缩比的增大而减小，甚至增大到某一极限时，λa可为0，即余隙中气体在吸气行程终止时才膨胀到与进气压强相同。此时，因压缩机不能吸气而无法工作。另一方面，压缩比过高，压缩后气体温度过高，会使气缸内的润滑油黏度降低、发生分解从而进入气缸，甚至在缸内燃烧，造成气缸或活塞损坏。食品工厂机械与设备——第二章物料输送机械单级单缸单作用式压缩机的理论送气能力食品工厂机械与设备——第二章物料输送机械单级往复式压缩机由气缸、活塞、进气和排气阀等构成低压气体由气缸内往复运动的活塞通过吸气阀吸入，经过压缩后的高压气体由排气阀排至贮气罐，或直接与高压管路相连接。食品工厂机械与设备——第二章物料输送机械（二）压缩机的选择与使用选用压缩机步骤：根据用途（主要是由气体性质决定）压缩机的种类；根据生产能力确定压缩机的排气量；根据工艺要求确定压缩机的排气终压。压缩机选型压缩机使用食品工厂机械与设备——第二章物料输送机械压缩机使用因往复式压缩机排气量是间歇的，输气不均匀，所以必须在排气出口处安装贮气罐。贮气罐还能使气体夹带的油沫、水沫发生沉降分离，分离出的油、水可定期从罐底放出。贮气罐安装有压力表、安全阀等附件，此为安全监控所需要。压缩机气体入口处要安装气体过滤器，以免灰尘、铁屑等固体物吸入增加气缸、活塞的磨损。压缩机的排气量，可通过吸入管阀门开度调节，也可通过将部分排气回送到吸入管再循环的方法进行调节。此外，还可用改变压缩机余隙大小或改变工作气缸数的方法进行调节。图2.64为压缩空气装置系统图。食品工厂机械与设备——第二章物料输送机械食品工厂机械与设备——第二章物料输送机械选取压缩机类型在选取压缩机类型时，可按要求的种类、排气量、终压等条件，从压缩机厂商提供的产品目录中，选用合适的型号。产品目录中还提供了压缩机的级数、转速、活塞冲程、气缸数目、轴功率、电动机功率等性能指标，供设计人员选用时参考。食品工厂机械与设备——第二章物料输送机械压缩机的终压确定选择压缩机的终压时，除了需要满足工艺气体压强要求以外，还应考虑输气管道压力损失。管道的压力损失可根据流体力学原理计算出。食品工厂机械与设备——第二章物料输送机械压缩机排气量的确定应考虑气体在贮存和输送管道中的泄漏损失，同时，为了供气安全，还应有一定的余量。所以。在选择压缩机排气量时一般应比实际需要的用气量大20％~30％。食品工厂机械与设备——第二章物料输送机械三、真空泵（一）真空泵的分类（二）机械式真空泵（三）射流式真空泵（四）真空泵的选择真空泵在食品工业上的有着极为广泛的应用。许多食品单元操作，如过滤、脱气、成型、包装、冷却、蒸发、结晶、造粒、干燥、蒸馏以及冷冻升华干燥等都采用真空作业法。食品工厂机械与设备——第二章物料输送机械（一）真空泵的分类分类依据类型、特点、常见真空泵例子真空度/极限压强（Pa）低真空泵（1.33Pa）:往复式、旋转式、水环式、喷射式以及吸附式真空泵中真空泵(10−2~1.33):罗茨真空泵、多级喷射式真空泵等高真空泵(10−6~10−2)各种扩散泵及分子泵超高真空泵(l0−6):离子泵、低温泵等结构机械式:靠机械动作使泵腔工作容积发生周期变化来实现抽气作用,如：往复式真空泵、旋转式真空泵射流式：无机械运动部件，主要靠通过喷嘴的高速射流来抽真空；如：水蒸汽喷射泵、空气喷射泵、水喷射泵以及各种扩散泵等。其他类型：获得高真空、极高真空或高纯洁真空泵的泵；如：吸附泵、分子泵、离子泵、冷凝泵工作原理往复式、旋片式、滑阀式、机械增压式、喷射泵、扩散泵、分子泵、离子泵、冷凝泵等表2-6真空泵分类食品工厂机械与设备——第二章物料输送机械（二）机械式真空泵1．往复式（活塞式）2．水环式真空泵3．油封旋转式真空泵4．罗茨真空泵食品工厂机械与设备——第二章物料输送机械1．往复式（活塞式）结构与往复泵类似，主要由机身、气缸、活塞、十字头、曲轴、连杆以及配气阀七个部分组成。往复式真空泵的工作原理与往复泵相似。它通过曲轴和连杆的作用，使气缸内活塞做往复运动，达到吸气、排气的目的。活塞做往复运动时，在其一端从真空系统吸入气体的同时，另一端则将已吸入气缸的气体排出。往复式真空泵可直接用来获得粗真空，其极限压强一般在1333Pa(即真空度660mmHg）左右。因此可满足食品真空浓缩、真空干燥等操作的真空度要求。采用这类泵的优点是它具有较大的抽气速度，例如W型系列真空泵的抽气速率范围为8~770m3/h。食品工厂机械与设备——第二章物料输送机械2．水环式真空泵水环式真空泵是一种旋转式泵，是一般的粗真空设备，其特点是可抽吸带水蒸汽的气体。食品工业上常用于真空封罐和真空浓缩等作业上。结构：如图2.65所示水环式真空泵须在不断通水的情况下才能正常工作，这主要是为了将产生的热量带走。国产SZ系列水环泵的极限压强范围为7065~16260Pa（相当于真空度范围638~122mmHg），抽气速率范围为0.12~11.5m3/min。食品工厂机械与设备——第二章物料输送机械食品工厂机械与设备——第二章物料输送机械3．油封旋转式真空泵这类泵都有一旋转的活塞或转子，旋转部分或磨合运动部分都用油来密封，或将其置于油箱中或采用特殊的油循环，以达到油封的目的。常见型式：旋片式滑片式极限压强：单级0.133Pa，双级0.00133Pa。应用：获得绝对压强0.0133Pa以下的真空，也常用作其它高真空设备的前级泵，是目前广泛使用的一类低真空获得设备。食品工厂机械与设备——第二章物料输送机械旋片式真空泵旋片式真空泵目前广泛用作食品冷冻升华干燥真空系统的前级泵食品工厂机械与设备——第二章物料输送机械4．罗茨真空泵实际上是一种机械增压泵，其结构和工作原理与罗茨鼓风机相同。所不同的是它用作真空泵，其压缩比甚大。罗茨真空泵转子间以及与泵壳之间配合较紧密（只有约0.lmm的间隙）。尽管如此，运转时，仍然有气体会从排出侧通过间隙向吸气侧泄漏，所以其压缩效率远低于油封机械泵。但是，正因为没有摩擦接触，转速才有可能很高（一般1000~3000r/min)，所以泵的抽速很大。当泵内平均压强降低时，间隙的流导值也随之降低，从而可提高泵的效率。在压强6.665Pa、压缩比约为10的条件下，泵的效率最高。罗茨真空泵一般