小型流态化单体速冻机设计

./天津工业大学毕业设计〔论文题目：小型流态化单体速冻机设计姓名：学院：专业：指导教师：职称：2014年6月5日.摘要根据设计任务书的要求,本设计说明书针对小型流态化单体速冻机的设计及其传动系统、电控系统、制冷系统的设计进行说明。主要内容包括小型流态化单体速冻机库体部分设计、支撑部分设计、进出货栏部分设计、所需电机、蒸发器、风机型号以及附属设备的选择、传动系统和电控系统设计。设计说明书主要包括小型流态化单体速冻机整体设计和控制系统〔传动系统、制冷系统、电控系统等两部分。小型流态化单体速冻机整体设计主要是库体部分、支撑部分、进出货栏部分和蒸发器部分。根据需要,选择所需参数来进行尺寸计算和型号选择等,从而画出装配图。控制系统则根据冻结能力、冻结时间、耗冷量和焓差等来进行设计。此外,根据不同需求可以设计出不同冻结能力的流态化式单体速冻机。关键词：小型流态化单体速冻机；整体结构；传动系统；电控系统；.ABSTRACTAccordingtotherequirementsofthedesigntask,thedesignspecificationforthedesignoftheminiaturefluidizedIQF<IndividualQuickFreezing>machine,transmissionsystem,electriccontrolsystemandrefrigerationsystemisexplained.ThemainpartofthedesignincludestheminiaturefluidizedIQFhangarbody,supportingpart,partofstockbarandshipbar,selectthemodelsofdesiredmotor,evaporator,blowerandancillaryequipment,thedesignofthetransmissionsystemsandtheelectriccontrolsystem.ThedesignspecificationincludestheminiaturefluidizedIQFmachineoveralldesignandthecontrolsystems<transmissionsystem,coolingsystem,electriccontrolsystem,etc.>intwoparts.ThewholeminiaturefluidizedIQFmachineisdesignedprimarilybodyportion,supportingportion,portionofstockbarandshipbar,andevaporatorportion.Ifnecessary,selectthedesiredparameterstocalculatethesizeandselectthemodel,whichdrawassemblydrawing.Thecontrolsystemisbasedonthefreezeability,freezetime,coolingconsumptionandenthalpypoortodesign.Inaddition,accordingtothedifferentneedscanbedesignedindifferentfreezeabilityofminiaturefluidizedIQFmachine.Keywords：theminiaturefluidizedIQFmachine;overallstructure;thetransmissionsystem;theelectriccontrolsystem;.目录TOC\o"1-3"\h\u10373第一章绪论 1129501.1小型流态化单体速冻机介绍 1241351.2小型流态化单体速冻机特点 1148391.3小型流态化单体速冻机组成 25455第二章小型流态化单体速冻机整体设计 3225282.1库体部分 4291662.1.1库体 475682.1.2库门 541162.1.3底架 5294982.2支撑部分 622742.2.1龙门 7320122.2.2离心风机封板 8270952.2.3离心风机封板支架 10198522.2.4离心风机电机支架 10210852.2.5托轨 11270222.3蒸发器部分 12211812.3.1蒸发器 12276062.3.2水盘 13163312.4进出货栏部分 14201252.4.1进货栏框架 1422412.4.2进货栏前罩板 15211102.4.3进货栏侧罩板 16187242.4.4出货栏框架 17299912.4.5出货栏前罩板 18242332.4.6出货栏侧罩板 18164922.4.7地脚 18193202.5网带部分 19142782.6导风部分 21120892.6.1离心风机 2196602.6.2回风网 21137722.6.3上封板 22195212.7振动部分 2442622.7.1振动装置 24228042.7.2振动轴 2430756第三章小型流态化单体速冻机控制系统设计 26180063.1机械系统 2623630机械系统原理图 2620655机械系统说明 26.268493.2电气控制系 29142633.2.1电气控制原理图 29242293.2.2电气控制说明 31252093.3冷源系统 315197第四章小型流态化单体速冻机其他设备型号选择 334434第五章小型流态化单体速冻机系列化 35172675.1产品系列化 35203405.2系列化表格 3810869结论 4110709参考文献 424669附录 437770谢辞 76.前言随着人民生活水平的不断提高,生活节奏的进一步加快,在饮食方面需要节省时间,为此人们对速冻食品的需求越来越高,为此研制节能高效的食品速冻设备,以满足市场的需要。但目前,速冻装置存在着被冷冻的食品温度、冷冻速度、机械运行速度之间的匹配不合理问题。如何以最优的方式保证机械运行速度与食品冷冻要求,生产出低能耗、高产出的节能型速冻装置是生产厂家较关心的问题之一。为此,企业开发研制小型流态化单体速冻机的设计。与传统的速冻装置相比,小型流态化单体速冻机具有所冻食品不粘连,蒸发温度与速冻室内温度差减小,融霜周期延长等优点。该课题是企业实际课题,使学生更好了解企业发展现状和发展前景,将所学知识更好的投入实际生产工作当中去。.第一章绪论1.1小型流态化单体速冻机介绍小型流态化单体速冻机是菜类〔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。小型流态化单体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。与普通的慢速冷藏保鲜相比,流态化单体速冻可以是所冻的食品的晶格、水分析出、内部排列组合等因素不变化。形成快速冻结要满足以下5个因素：〔1在30min之内,形成5~50mm渗透；〔2温差△T。△T越大,冻结速度越快；〔3风。风速越快,冻结速度越快；〔4导热系数。导热系数越大,冻结速度越快；〔5焓差。焓差越大,冻结速度越慢。〔-18℃与传统的速冻机相比,小型流态化单体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,能够高效地达到快速冻结的目的和达到节能的目的〔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,自动化程度髙。1.2小型流态化单体速冻机特点〔1针对冻品速冻特点设计工艺结构参数,超大有效表面积；单体速冻不粘连,蒸发温度与速冻室内温度差减小,融霜周期延长,充分满足要求；〔2利用-35℃库内温度和隧道下吹风的流化床原理和表层冻结段的振动装置令冻品在悬浮和变频传送网带的共同作用下将产品由+15℃降至-18℃,均匀快速单体冻结,出货自动落料。〔3蒸发器、风机、导风装置、振动装置的有机组合,形成均匀稳定的冻品悬浮与负反馈的流态化床多向单体着风,使冻品的单体冻结更加快速,品质统一；〔4入料口设可调限高的可调挡风保温装置,将产品初步布料均匀并避免冷量散失,导风调节装置可调节风向,控制冷风的均匀性；〔5通长不锈钢挡边和通长不锈钢挡网避免冻品外溢；〔6冷风循环通道畅通,同时可兼其他产品速冻和维护通道；〔7网带张紧装置；大辊子传送链网滚动传送；〔8150mm超厚聚氨酯保温板；0.8mm超厚304不锈钢防撞外侧板材；检修门设有双绞链双门插,耐低温、耐老化、耐油密封双胶条；〔9速冻区内框架结构、支架、支撑、平台、风道板材、网带、导轨骨架、机部件均采用食品级SUS304不锈钢制作〔减速机、电机等标件和特殊件除外；速冻室内设整体焊接不锈钢大水盘；速冻机各角落均易清洗维护；网带慢速运行,其他传动装置均在罩体内,罩体易拆装；设急停安全按扭和安全警示标牌。整机结构符合HACCP安全卫生要求,操作安全可靠,食品安全卫生；〔11大片距高效专用蒸发器,融霜滞后,融霜独立排水,与清洗水排水分开。1.3小型流态化单体速冻机组成小型流态化单体速冻机由机身整体和控制系统两部分组成。小型流态化单体速冻机机身整体可以大概包括为库体部分、支撑部分、蒸发器部分、进出货栏部分、网带部分、振动部分、导风部分和隔网部分等。其所用材料有：不锈钢304方管、不锈钢304矩形管、不锈钢304板、白丙板、碳槽钢、碳角钢、碳圆钢、碳钢板、碳方管、聚氨脂保温板、45钢、3gr13〔马氏体型不锈钢、PVC〔聚氯乙烯、超高分子聚乙烯等。控制系统包括传动系统、电控系统、制冷系统等。第二章小型流态化单体速冻机整体设计小型流态化单体速冻机的设计理念为以所需的基本参数〔初始变量作为基础,进一步利用函数关系式推导出其他尺寸参数〔推导变量。从而可以设计出多种冻结能力的流态化单体速冻机。这里以冻结能力为1000kg/h的流态化单体速冻机为例,基本参数与配置如表2-1所示。表2-1参数与配置项目名称单位参数与配置冻品薯条为主速冻能力kg/h1000进/出货温度℃+15/-18速冻室内温度℃-35冻结时间min14入料密度kg/mm228×10-6网带宽度mm1000入网面高度mm1800传动减速机功率kW1.5振动减速机功率kW3蒸发器尺寸〔L×W×Hmm3720×1060×1830蒸发器数量台2蒸发器有效直管长mm3500风机型号SD8.0-3风机数量台6风机功率kW4进/出口货栏长度mm1000/1000融霜管径mmΦ42×2供/回管径mmΦ22×2/Φ42×2独立/底板排水mmΦ76/Φ57×4入口水压kg/cm2≥2.5图2流态化速冻机总转图2.1库体部分库体依据《室内装配式冷藏库》〔ZBX99003—86、《组合冷库用隔热夹芯板》JB/T6527-2006标准进行生产、制作、安装和验收。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0.6mmSUS304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≥40kg/m3〔非整板平均容重,为随即切块抽检容重；2、导热系数≤0.024w/m.k；3、抗压强度要求：墙板、顶板为150～200kpa,地面≥300kpa；4、吸水率≤4%；尺寸稳定性＜1%〔-30℃,48h；自熄性≤7秒。不锈钢板与聚氨酯之间粘结牢固,两者之间的粘结力应大于98.1N/cm2,采用整体发泡型。库板采用偏心钩连接方式,拼缝打四道胶,工艺洞口及角接处发泡罐缝。图2-1-1库体结构图2.1.1库体库体长、宽、髙是根据冻结能力、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=冻结能力×冻结时间/60/入料密度/网带宽度库体宽W=网带宽度+蒸发器宽度+2000库体髙H=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=8330mm,W=4060mm,H=2900mm。此计算得出的库体长、宽、髙为理论值,实际库体长、宽、髙为L1=8600mm,W1=4000mm,H1=2900mm库体材料采用双面不锈钢聚氨酯保温板容重≥40kg/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。2.1.2库门库门尺寸分别为1600×600〔2樘和1000×400〔2樘,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,且每樘门上各两把锁。两樘大门设置36V,40W/M门加热,两樘小门25W/M,门边双皮口。2.1.3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L2=实际库体长L1-310底架宽W2=实际库体宽W1-325W3=网带宽度+90N1=风机数量其中：L1=8600mm,W1=4000mm,网带宽度=1000mm即：底架长L2=8290mm,底架宽W2=3675mm,W3=1090mm,N1=6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60×40×4.8共长78米,碳槽钢120×53×5.5共长12米,碳板厚10×40共长5米。.图2-1-2库体底架2.2支撑部分.2.2.1龙门图2-2-1龙门〔端如图2-2-1和图2-2-2,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：mmtanα==即：x=因此：H2=1846.6-由此可知,H2与W3有关,也就是与网带宽度有关。同理可得：H3=1787.1-即：H2=1814.3mm,H3=1754.8mm.图2-2-2龙门〔中龙门〔端分左右各1件,龙门〔中共7件,其材料与规格分别为不锈钢304板厚10×40×40钻φ18钻孔共12件-0.7m2,不锈钢304方管40×2共54米。2.2.2离心风机封板离心风机封板是根据离心风机型号制作,由于其型号相同,所以所做离心风机封板相同。.图2-2-3离心风机封板离心风机封板高度H4是跟底架斜面高度而设计的,因此与其斜面斜率有关。tanα==.即：x=因此：H4=1790-其中：W3=1090mm即：H4=1741.8mm离心风机封板分为宽1005mm和1040mm两种。其中,1005mm的2件〔无风机孔,1040mm的6件。其材料均采用厚度为1.5mm的不锈钢304板。2.2.3离心风机封板支架离心风机封板支架的结构是根据离心风机数量设计,其结构与底架倾斜面一侧要相配合。图2-2-4离心风机封板支架离心风机封板支架采用不锈钢304方管40×2与厚1mm的不锈钢304板焊接而成。2.2.4离心风机电机支架离心风机电机支架与离心风机封板支架结构相似,是为支撑离心风机所用电机而做的。其所用材料与离心风机封板支架相同,为不锈钢304方管40×2与厚1mm的不锈钢304板。.图2-2-5离心风机电机支架2.2.5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。图2-2-6上边托轨〔左和下边托轨〔右.上边托轨和下边托轨均采用厚度2.5mm的不锈钢304板。其长度为2L1,即16.6m。2.3蒸发器部分2.3.1蒸发器图2-3-1蒸发器蒸发器选型与材料：1、蒸发器按供液蒸发温度-40℃设计选型。2、蒸发器采用高效经表面氧化防锈处理的变片距铝翅片铝管,确保结霜均匀,气流通畅,支架风板外壳均采用不锈钢。3、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。4、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,设防冲霜水飞溅措施。根据耗冷量选择蒸发器型号。SLD1000型号的流态化单体速冻机所用蒸发器的参数如表2-2。表2-2蒸发器参数项目名称单位SLD1000蒸发器台数台2理论蒸发面积m²1845.39蒸发面积m²92910片距列数列1214片距列数列0.20片距列数列4蒸发器总列数距0.0616蒸发器总排数距0.0626蒸有效直管长m3.5管径〔厚0.0015m0.019管表面积m²86.91翅片表面积m²842.28蒸发器尺寸长m3.72蒸发器尺寸宽m1.04蒸发器尺寸高m1.83排管总长m1493.70侧供回单管长≦40m28.66其中,10片距列数理论蒸发面积14片距列数蒸发面积20片距列数初始蒸发器数量推导管表面积固蒸发器总列数变量蒸有效直管长变量翅片表面积定蒸发器总排数蒸发器尺寸长值管径排管总长蒸发器尺寸宽侧供回单管长蒸发器尺寸高2.3.2水盘水盘是用来盛装蒸发器蒸发出的水份,通过引流的方法将其排出。其结构与库体底板相贴合。因此,水盘结构与库体实际尺寸相关。〔单位：mmL3=L1-294,W4=W1-294其中：L1=8600mm,W4=3400mm即：L3=8306mm,W4=3706mm水盘内部结构尺寸根据实际情况拟定,拼装结果只需满足L3、W4的尺寸即可。材料为厚度1.5mm和2mm的不锈钢304板。图2-3-2水盘拼接图2.4进出货栏部分2.4.1进货栏框架图2-4-1进货栏框架由于库体实际高度和进出货长度为是固定值,因此进货栏的所有长度、高度尺寸都是固定值,只有宽度根据是网带宽度而变化的。其函数关系如下：〔单位：mmW5=网带宽度+50W6=网带宽度+266W7=网带宽度+166W8=网带宽度-60即：W5=1050mm,W6=1266mm,W7=1166mm,W8=940mm。其组成材料为不锈钢304方管50×2、不锈钢304方管40×2、厚度为5和厚度为10的不锈钢304板。2.4.2进货栏前罩板进货栏前罩板和后面的进货栏侧罩板都是用来将进货栏表面封堵。W9=网带宽度+288其中：网带宽度=1000mm即：W9=1288mm图2-4-2进货栏前罩板其材料规格为不锈钢304板厚2mm展开长591.9×970mm的1件,不锈钢304板厚1mm展开长1320×1568.2mm的1件,白丙板厚10mm1298×1546.2mm的1件。2.4.3进货栏侧罩板图2-4-3进货栏侧罩板其中,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1.5mm展开长458.5×1000mm的2件,白丙板厚10mm278.3×1000mm的2件,厚12mm1220×135mm的2件,附不锈平板278.3×167.5mm的2件。侧罩板〔下：不锈板厚1mm展开长505×1568mm、515×1568.2mm各2件,白丙板厚10mm1546.2×483mm、1546.2×493mm各2件。2.4.4出货栏框架出货栏框架和进货栏框架几乎相似,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。图2-4-4出货栏框架所用材料为不锈304方管50×2mm长22m,板厚10mm1410×108mm和1410×126mm各1件,板厚5mm50×50mm的4件。2.4.5出货栏前罩板与进货栏前罩板的结构、样式、材料与规格完全相同。〔见.6出货栏侧罩板与进货栏侧罩板的结构、样式、材料与规格完全相同。〔见.7地脚地脚为标准通用件,用来支撑进出货栏框架。图2-4-5地脚2.5网带部分网带总长=〔实际库体长+进货长+出货长+入出网面高-0.45×2其中：实际库体长=8600mm,进货长=出货长=1000mm,入出网面髙=1800mm即：网带总长=23370mm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=L×P×<T2-T1>其中：△L=网带膨胀长度L=网带使用长度T2=网带工作温度T1=网带环境温度P=膨胀系数〔0.12mm/<m×°C>即：△L=23.37×0.12×〔15-<-18>=92.55mm因此,网带的实际总长度=L+△L=23370+95.55=23462.55mm。表2-5滚子链主要尺寸和极限拉伸载荷链号节距p排距pt滚子外径d1max内链节内宽b1min销轴直径d2max链板高度h2max极限拉伸载荷<单排>Qmin每米质量<单排>qmmmmmmmmmmmmNkg/m08A12.7014.387.957.853.9612.07138000.6010A15.87518.1110.169.405.0815.09218001.0012A19.0522.7811.9112.575.9518.08311001.5016A25.4029.2915.8815.757.9424.13556002.6020A31.7535.7619.0518.909.5430.18867003.8024A38.1045.4422.2325.2211.1036.201246005.6028A44.4548.8725.4025.2212.7042.241690007.5032A50.8058.5528.5331.5514.2948.2622240010.1040A63.5071.5539.6837.8519.3460.3334700016.1048A76.2087.8347.6347.3523.3072.3950040022.60注：使用过渡链节时,其极限拉伸载荷按表列数值的80％计算。由于冻结能力为1000kg/h,所以所承受的拉力为10KN,又因为其安全系数为2.5~3,因此所承受的拉力为25KN~30KN。从表2-5中查的,应选取12A以上型号的链条,由于成本问题,选取24A的链条其链中距为1000mm,备用1m。2.6导风部分2.6.1离心风机离心风机是根据动能和势能间相互转换的原理,利用高速旋转的叶轮将气体加速,然后减速、改变流向,使动能转换成势能〔压力。离心风机与轴流风机区别在于改变了风管内介质的流向。气体由轴向进入叶轮,径向流出。流态化单体速冻机采用下吹风方式,离心风机将蒸发器冷却的空气从网带下方向上吹。风机所需风速≥7m/s,风压≥400Pa。图2-6-1离心风机该流态化单体速冻机选取型号为XYL-6.8-00-WX的离心风机,其参数见表2-6。表2-6XYL-6.8-00-WX离心风机参数单机功率kW4单机风量M3/h28000单机全压Pa750风速m/s9.13频率Hz502.6.2回风网为了防止形成流态化时所冻食品从网带上吹跑而进入蒸发器中,在网带和蒸发器之间要加上回风网。L4==其中：N1=6即：L4=2047.5mm图2-6-1回风网其材料为不锈钢304方管40×2mm、不锈网网眼5×5mm丝径1.5mm。件数为。2.6.3上封板在离心风机支架和蒸发器上部要加一层上封板,以保证速冻机内部风的循环正常,流态化正常,不出现跑风、漏风等情况。图2-6-2离心风机上封板图2-6-3蒸发器上封板离心风机上封板总长：L5==其中：N1=6,L1=8600mm即：L5=2150mm离心风机上封板件为。蒸发器上封板应与蒸发器上端完全贴合：L6=3500mm蒸发器上封板件数与蒸发器台数相同。其材料为不锈钢304方管25×2mm,厚0.6mm的不锈钢304板。其中,离心风机上封板：2150×1045mm的4件。蒸发器上封板：3500×1040mm的2件。2.7振动部分2.7.1振动装置振动装置的作用是将所冻食品由固定化状态向流态化状态更好地转变。网带上的食品经振动装置振动,由固定态转化为活跃态,再经下方离心风机流出的冷气流使食品悬浮在空中,形成流态化。图2-7-1振动装置此振动装置结构20套。2.7.2振动轴带动振动装置旋转使网带振动。图2-7-2振动轴其中：〔单位：mmL6=网带宽度-2.2即：L6=997.8mm振动轴种类有3种。其中,最长的轴要安装双排链轮〔3Gr14不锈圆钢φ120长65mm,其余的安装单排链轮〔3Gr13不锈圆钢φ120长40mm,最长的轴要与减速器相连接。L7部分要安装不锈钢无缝管φ45×5mm。振动轴整体采用不锈圆钢φ45。其振动装置总装配如图2-7-3。图2-7-3振动装置装配图第三章小型流态化单体速冻机控制系统设计3.1机械系统3.1.1机械系统原理图图3-1-1传动原理图图3-1-2振动原理图1、传送带链网采用食品级光亮SUS304弹簧不锈钢制作,网面平整,链片、穿轴连接运转灵活,大辊子传送链网滚动传送；2、导轨滑道采用超高分子耐磨聚乙稀材料,确保冻品安全；3、进料口平台设防物料超高超限装置、可调不锈钢挡风保温装置；出料口平台设自动落料；4、传送驱动采用变频减速机,网带运行变频调速,速冻时间任意调节。5、振动装置采用蜗轮蜗杆减速机驱动振动棒形式。3.1.2机械系统说明网带理论运转速度v=库体实际长/冻结时间即：v=8600/14=614.29mm/min由于选取的链条24A所以所用传动链轮型号为24A,选取齿数为11,其参数如表3-1-1。表3-1-1链轮参数表〔单位：mm链号节距滚子直径齿数齿根圆直径节圆直径最大齿顶径最小齿顶径24A38.122.2311113.005135.235160.630145.563所选链条的极限拉伸载荷远远大于实际的拉伸载荷,所以所配套的链轮的强度远远大于实际值。节圆周长=节距×齿数即：C=38.1×11=419.1mm所需转速：n==1.466r/min又由于所用的减速器为变频减速器,因此设定频率为30Hz,最快频率为50Hz。所以最快转速为nmax==2.44r/min选定传动用电机转速n1为1400r/min。i===573.09查表3-1-2,选定减速器为XWED-63,额定功率为1.5kW,传动比为595,转矩为1961N·m。表3-1-2二级减速器型号型号输入功率kW输出轴

径向力传动比385

35×11473

43×11493

29×17595

35×17649

59×11731

43×17841

29×29631.5143519611961196119611961196119617419292648264826482648264826482648842760294136133766441344134413441385276029413613376644134413441344139548102941361337664545495855846425因此,实际最大转速为n实max==2.35r/min由于减速器的频率为10~50Hz。因此,冻结时间可在8.72~43.61min范围内调节。图3-1-3传动轴根据扭转强度条件确定的最小直径为：dmin=其中：P为轴的传递功率〔kWn为轴的转速〔r/min[τT]为许用切应力〔不锈钢304为137MPa即：dmin==58.5mm有键槽处,dmin要增大5%。d键槽=1.05dmin=61.425mm所设计的传动轴校核合格。轴承选用公制外球面带座轴承,结构形式代号为UCP212,内径：60mm,外径：69.8mm,高度：241mm。振动机构采用蜗轮蜗杆减速器,电机转速为1400r/min,振动轴所需输出转速84r/min,因此所需传动比为i==16.67选取蜗轮蜗杆减速器型号为NMRV110,传动比为20,功率为3kW。实际输出转速为n实际==70r/min确定的最小直径为：d振min==24.63mmd键槽=1.05d振min=25.86mm所设计振动轴的最小直径为28mm,因此合格。轴承选用不锈钢菱型轴承座,结构型式代号UCFL208,d：40mm,Bi：49.2mm,a：175mm,e：144mm,b：112mm,Z：51.2mm,i：21mm。图3-1-4UCFL208风机所配电机型号Y-132M-4CD,功率7.5kW。3.2电气控制系统3.2.1电气控制原理图图3-2电气控制原理图所有电机及配电柜外部电器元器件防护等级不低于IP55,电机采用Y2型防水防潮电机。不锈钢电控柜外形结构美观牢固,门开启角度≥90°元器件排列整齐安装牢固端正。绝缘电阻≥2MΩ,3相5线制耐电压AC380V/50Hz。显示机内温度、传动频率,风机启停,设变频调速、操作启停按钮、急停按钮、备用冷源启停按钮和门加热启停按钮。3.2.2电气控制说明2、库灯和门加热采用36V安全电压,由1台变压器供电开库灯或门加热先打开变压器电源按钮,再开库灯、门加热。3、开机：电源进入电控箱后为2路控制,KM1为网带电机,KM2为振动电机,KM3-KM8-为冷风机,启动设备间隔时间应保持在≥10S。〔注：柜内变频器参数值与风机热过载保护值勿乱调整作好开机前检查和各项准备无误后方可开机〔1合上电控柜主回路开关；合QR2至QR6〔2启动网带传动〔避免在低温状态下启动网带启动震动电机,震动电机受流态化网带电机控制,只有启动流态化网带电机才能启动震动电机。慢慢旋动变频器至所要求频率速度；〔3启动蒸发器风机；依次启动一组风机、二组风机、三组风机4、停机：〔1流态化速冻机：关闭蒸发风机、震动电机、关闭网带传送〔2关闭压缩机后≥10min方可再开机；〔3关闭网带传送后须待机内温度回升至0℃以上30min并确认网带与导轨未粘连方可重开传送。3.3冷源系统图3-3-1冷源设备比泽尔75P机组总装图SLD1000流态化速冻机冷源采用比泽尔3台75HP机组并联组成,采用冷却塔冷却。机组控制为手动自动操作。第一步：开冷却塔风机、水泵。第二步：开启压缩机,电流应在60A-70A。生产结束停机：先停压缩机,3分钟后停冷却塔风机、水泵,最后停止网带。速冷机和压缩机停止,保证给压缩机油加热电源。第四章小型流态化单体速冻机其他设备型号选择表4配套其他设备制冷量〔±40℃340kW额定功率360kW序号品名型号品牌数量1压缩机HSN8591-160BITZER32经济器HOOWK-00633球阀1-5/864排气分气包P-4C1U-BONDA15外置油分离器OVS.670/3ONDA16安全阀1/2"CASTEL37油分止回、截止阀RCH、RVT125-DAMG28背压阀DN12519油冷板换、截止阀190-120、RVT-100-D310油过滤器球阀2-1/8ARRON211油过滤器、芯FD-19217OLX-48WONDA712精效油过滤器、芯FOF-01OLX-38ONDA1213油过滤器STANDBITZER414油流开关STANDBITZER415油路电磁阀视液镜STANDBITZER416喷油嘴截止阀Ф22417油冷却器电磁阀EVR40〔2-1/8DANFOSS118吸气过滤器、芯FEMS-200-100-TONDA1519吸气截止阀RVY100、200-DAMG420供液截止阀RVY-65-D121供液过滤器、芯FD-19221HD-48ONDA522供液视液镜SGI-12SDANFOSS123高低油压表Ф60LR524高低压控制器DNS-D606XMMSAGINOMIYA125压机启动旁通阀截止阀+电磁阀+过滤器126排气压力传感器PT4-30SALCO127吸气压力传感器PT4-07SALCO128检修阀F-T1ONDA1029温度传感器排气、吸气、油JUMO430冷冻油B100300L31回热气FRH-1000ONDA132虹吸罐FHX-400LONDA133储液器E2W-1500LONDA134蒸发式冷凝器ZFLF1260BEIDOU135电控柜PLC本地控制1第五章小型流态化单体速冻机系列化5.1产品系列化小型流态化单体速冻机系列化是指以两种冻结能力流态化单体速冻机为基础,根据其中尺寸结构和型号的差异,从中找出变量和固定值。再从变量中区分出哪些初始变量和哪些推导变量。其中,初始变量是人为规定或选型得出的；推导变量是根据初始变量和固定值之间的函数关系式得出的。利用MicrosoftOfficeExcel表格将固定值、初始变量、推导变量及其推导变量的函数关系式一起写入,再将固定尺寸和变量代号在图纸上标出。通过改变初始变量,可以进一步衍生出一系列不同冻结能力的流态化单体速冻机。表5-1为小型流态化单体速冻机系列化的参数化表格。表5-1参数化表格固定值〔部分名称单位数值入出网面高mm1800入料限高mm100进货长mm1000出货长mm1000含底架库体高Hmm2900网丝直径mm1.50网丝螺距mm4.0010片距列数1214片距列数020片距列数4蒸发器总列数距0.0616蒸发器总排数距0.0626管径〔厚1.5mmmm19蒸发器尺寸宽mm1040蒸发器尺寸高mm1830风机型号XYL-6.8-00-WX单机功率kW4单机风量M³/h28000单机全压Pa750频率Hz50供液口径mmΦ22回气口径mmΦ42入水压kg/cm2≥2.5吹风形式侧吸其余固定值在图纸上标出初始变量名称单位数值〔SLD1000为例冻品薯条为主冻结能力kg/h1000入料温度℃15出料温度℃-18库内温度℃-35冻结时间min14入料密度kg/m28实际库体长L1mm8600实际库体宽W1mm4000网带宽度mm1000传减速机功率kW1.5振减速机功率kW3传减速机型号XWED振减速机型号NMRV蒸发器数量台2蒸有效直管长mm3500风机数量N1台6供回个数个8融霜入水径mmΦ42×4独立排水mmΦ76×2底板排水mmΦ57×4推导变量名称单位函数关系式入料限宽m网带宽度-0.08库体长Lm冻结能力×冻结时间/60/入料密度/网带宽度库体宽Wm网带宽度+3.06焓差kJ/kg出料温度的焓差-入料温度的焓差耗冷量kW冻结能力×焓差×2/3600+装机容量-15装机容量kW传减速机功率+振减速机功率+风机单机功率×风机数量网带总长m〔库体长+进货长+出货长+入出网面高-0.45×2理论蒸发面积m²耗冷量×1000/7/13.5蒸发面积m²翅片表面积+管表面积管表面积m²管径×3.1416×蒸有效直管长×蒸发器总排数×蒸发器总列数翅片表面积m²<0.06×0.06×蒸发器总排数-蒸发器总排数×管径/2×管径/2×3.1416>×2×<<10片距列数×<蒸有效直管长/0.01-1>>+<14片距列数×<蒸有效直管长/0.014-1>>+<20片距列数×<蒸有效直管长/0.02-1>>>蒸发器尺寸长L6m蒸有效直管长+0.22排管总长m蒸有效直管长×蒸发器总列数×蒸发器总排数+0.06×3.1416×<蒸发器总排数-1>×蒸发器总列数/2侧供回单管长m蒸有效直管长×蒸发器总列数/2+0.06×3.14×<蒸发器总列数/2-1>/2进风截面积m²网带宽度×<库体长-0.3>×<1-网丝直径/网丝螺距>风速m/s风机单机风量×风机数量/进风截面积/3600单膨阀冷吨RT耗冷量/供回个数/3L2mmL1-310L3mmL1-294L4mmL5mmL6mm网带宽度-2.2W2mmW1-325W3mm网带宽度+90W4mmW1-294W5mm网带宽度+50W6mm网带宽度+266W7mm网带宽度+166W8mm网带宽度-60W9mm网带宽度+288H2mm1846.6-H3mm1787.1-H4mm1790-5.2系列化表格根据参数化表格计算得出以下四种不同能力的流态化单体速冻机。表5-2SLD型标准流态化速冻机基本参数项单位SLD500SLD1000SLD1500SLD2000SLD3000冻品薯条为主薯条为主薯条为主薯条为主薯条为主冻结能力kg/h5001000150020003000入料温度℃1515151515出料温度℃-18-18-18-18-18库内温度℃-35-35-35-35-35冻结时间min1414141413入料密度kg/m2828282830网带宽度m0.8111.11.1入出网面高m1.81.8入料限高m0.10.1入料限宽m0.720.920.921.021.02进货长m11111出货长m11111库体长m5.218.3312.5015.1519.70库体实际长m5.208.612.7015.4020.00库体宽m3.844.044.044.144.14库体实际宽m4444.14.1含底架库体高m2.902.902.902.902.90焓差kJ/kg276.1276.1276.1276.1276.1耗冷量kW76.69174.39251.28336.78460.17装机容量kW1528.541.253.278网带总长m17.1223.3731.7037.0046.09网丝直径mm1.501.501.501.501.50网丝螺距mm4.004.004.004.004.00传减速机功率kW2.23振减速机功率kW1.53333传减速机型号XWED振减速机型号NMRV理论蒸发面积m²811.581845.392659.083563.794869.49蒸发器台数12346蒸发面积m²92992992982382310片距列数121212121214片距列数0000020片距列数44444蒸发器总列数距0.061616161616蒸发器总排数距0.062626262626蒸有效直管长m3.13.1管径〔厚0.0015m0.0190.0190.0190.0190.019管表面积m²86.9186.9186.9176.9876.98翅片表面积m²842.28842.28842.28745.70745.70蒸发器尺寸长m3.723.723.723.323.32蒸发器尺寸宽m1.041.041.041.041.04蒸发器尺寸高m1.831.831.831.831.83排管总长m1493.701493.701493.701327.301327.30侧供回单管长≦40m28.6628.6628.6625.4625.46进风截面积m²2.455.027.6310.2113.34风机数量3691218风机型号XYL-6.8-00-WX单机功率kWkW44444单机风量M³/h2800028000280002800028000单机全压Pa750750750750750频率HZ5050505050风速m/s9.519.299.189.1410.50供液口径mmΦ22Φ22Φ22Φ22Φ22回气口径mmΦ42Φ42Φ42Φ42Φ42供回各数48121620单膨阀冷吨RT6.397.276.987.027.67.入水压kg/cm2≥2.5≥2.5≥2.5≥2.5≥2.5融霜入水径mmΦ42×2Φ42×4Φ42×2Φ42×2Φ42×2独立排水mmΦ76Φ76×2Φ76×3Φ76Φ76底板排水mmΦ57×4Φ57×4Φ57×4Φ57×6Φ57×6吹风形式侧吸侧吸侧吸侧吸侧吸L2m4.898.2912.3915.0919.69L3m4.9068.30612.40615.10619.706L4m2.562.04751.87671.79131.7058L5m1671.9251.6667L6m0.79780.99780.99781.09781.0978W2m3.6753.6753.6753.7753.775W3m0.891.091.091.191.19W4m3.7063.7063.7063.8063.806W5m0.851.051.051.151.15W6m1.0661.2661.2661.3661.366W7m0.9661.1661.1661.2661.266W8m0.740.940.941.041.04W9m1.0881.2881.2881.3881.388H2m1.81751.81431.81431.81291.8129H3m1.75801.75481.75481.75341.7534H4m1.74341.74181.74181.74121.7412.结论纵向相比,与其他冷藏冷冻方法相比,小型流态化单体速冻机具有保存冻品营养价值,不改变冻品内部化学结构,保持冻品应有水分等优势。可以使解冻之后与解冻之前内部晶格、水分析出、化学排列差异不大。横向相比,与其他传统速冻机相比〔如：隧道式速冻机,螺旋式速冻机等,小型流态化单体速冻机可以使冻品不粘连。如：薯条、青刀豆等小块状食品,可以使其形成单体速冻,不会出现大面积粘连或形成大块球冰块等状况。小型流态化单体速冻机系列化生产是将流态化单体速冻机其系列化生产所需参数和流态化单体速冻机图纸相结合,可以得到多种冻结能力的一整套图纸。从而可以省去重新画相似结构、相似部分的时间,以达到加快工作效率、节省人力物力的效果。同时还可以根据客户的需求来定制所需的流态化速冻机,以达到提供客户多样式选择,更好的产品营销、扩展市场前景,形成行业内优势等特点。参考文献[1]杜英芬王宗札张亮,《流态化速冻装置的节能应用研究》,《冷藏技术》,2010年9月第3期<总第132期>[2]叶水泉,《食品流态化速冻的数值计算》,《冷藏技术》,1995年第3期[3]袁海燕,《食品速冻机的选择与应用》,《第3届中国食品冷藏链新设备、新技术论坛》P142-144[4]徐世琼,《我国速冻设备与冻干设备现状》,《制冷技术》,2005年1期[5]刘贵庆,《液氮喷雾流态化速冻机的研制》,《冷饮与速冻食品工业》,2004年3期[6]徐庆华,《单级离心鼓风机选型与技术研究》,《通用机械》,2012年11期附录2.7TheTimingofthePrimaryMotionsWehaveseeninSection2.6thattheshuttlecannotnormallyentertheshedbeforeabout110°andmustleaveitnotlaterthanabout250°.Itseemssensibletomaketheperiodofheald-shaftdwellcoincideasnearlyaspossiblewiththepassageoftheshuttle,sothattheshedwillbefullyopenwhiletheshuttleispassingthroughit.Withadwellof120°inshedding,thisconditionisverynearlymetifwesetthetappetssothatthehealdscross,orarelevel,at0°,asshowninFig.2.11A.Thistimingisdesirableforweavinglow-twistcontinuous-filamentyarns,whichareeasilydamagedbyabrasionsuchaswouldresultiftheshedwerenotfullyopenduringpartoftheshuttle’spassage.Itisnotalwayspossibletousethistimingforweavingcontinuous-filamentyarnsbecauseotherconsiderations,whichwillbereferredtoinSection2.8.2,mayintervene.InFig.2.11B,thehealdshaftsarelevelat270°,andtheperiodofdwellismorethanhalfoverbythetimetheshuttleenterstheshed.Moreover,theshedbeginstocloseagainbeforetheshuttleishalfwayacrosstheloom.Itisclearthat,althoughtheshuttlewillentertheshedquitefreely,theremustbeseverefrictionbetweentheshuttleandthewarpastheshedclosesonitduringthelatterpartofitspassage.Thistiming,however,iscommonlyusedforweavingcottonandspun-rayonfabrics.Therearetworeasonsforthisapparentlyillogicalprocedure:<a>itimprovesthecoverofthecloth,andbythisismeanttheapparentuniformityofspacingofthewarpthreads,and<b>itassistsinbeating-upandhelpstoachievetheclosepick-spacingrequiredinmanyplaincloths.TheexplanationofthesestatementsisdeferreduntilSection2.8.2becauseitinvolvesconsiderationofthewarpline.2.8TheGeometryoftheWarpShed2.8.1TheSizeoftheShedFig.2.12ThegeometryoftheshedThewidthanddepthoftheshuttlearedeterminedbythediameteroftheweftpackageitisrequiredtohold.Inconsideringthesizeofshedrequiredforagivensizeofshuttle,theimportantdimensionisthedepthoftheshedatthefrontwalliftheshuttle.ThisisCinFig.2.12,inwhichAisthewidthoftheshuttle,Bthedistancefromtheclothfelltoreed,andDthedepthoftheshedatthereed.Duringthepassageoftheshuttle,BandDbothvarybecauseofthemotionofthereed,andDwillalsovaryowingtomovementofthehealdshaftsunlessthepassageoftheshuttlecoincideswiththeperiodofdwell.Fig.2.13Shed-depthcurvesInFig.2.13,thedepthoftheshedatthefrontoftheshuttleisplottedagainsttheangularpositionofthecrankshaftforaparticularloom6.CurveB,whichissymmetrical,wasobtainedwiththehealdshaftssettocrossat0°.Ifweassumethattheshuttleenterstheshedat110°andleavesitat240°,thedepthoftheshedatfrontoftheshuttleasitentersandleavestheshedwillbeasgiveninTable2.6.Table2.6Thedepthoftheshedatthefrontoftheshuttle,expressedasafractionoftheheightofthefrontwalloftheshuttle,iscalledthebendingfactororinterferencefactor.Itindicatestheextenttowhichthewarpthreadsaredeflected,ifatall,bytheshuttle.Abendingfactoroflessthan1.0impliesdeflexion.IfwetaketheheightofthefrontwalloftheshuttleintheloomtowhichFig.2.13relatestobe2.8cm,thebendingfactorswillbeasgiveninTable2.7.Table2.7ThetwoextremecasesareillustratedinFig.2.14,inwhichthedottedlinesrepresentthepositionthetopshedwouldoccupyifitwerenotdeflectedbytheshuttle.Inthisparticularcase,therewouldbesomedeflexionofthewarpbytheshuttleonenteringandleavingwithbothshed-timings.Theamountifbending,however,isquitesmallexceptwhentheshuttleisleavingwithhealdssettocrossat270°.Thequestionarisesastohowmuchbendingcanbetolerated.ReferringtoFig.2.13,weseethatforbothcurvesbendingoccursastheshuttleentersonlybetween110and120°.ForcurveB<healdscrossat0°>,thedeptoftheshedisgreaterthantheheightoftheshuttlebetweenabout120and230°.Asmallamountofbendingoccursbetween230and240°astheshuttleleave.Theseconditionswouldbeacceptableeveninweavinglow-twistcontinuousfilamentyarns.Ifneedbe,aslightincreaseinthedepthoftheshedwouldeliminatebendingaltogether.Fig.2.14ThedeflexionofthewarpCurveArepresentsconditionsthatcouldnotbetoleratedinweavingcontinuous-filamentyarnsbutarequitecommoninweavingcottonyarns.ThereisnomorebendingastheshuttleentersthanwithcurveB,buttheshuttledeflectsthewarpfromabout195°untilitleavestheshedat240°.Bythetimeitleaves,thebendingfactoris0.34asshowninFig.2.14B,anditisclearthattheremustbequitesevererubbingofthewarpbytheshuttleduringthelatterpartofitspassagethroughtheshed.Thiscanusuallybetoleratedinweavingspunyarnsinordertosecurethebenefitsalreadymentioned,namely,betterwarpcoverandmoreeffectivepick-packing.2.8.2TheWarpLineItisusualtosetthehealdshaftssothat,whenthesleyisat180°,thebottomwarpsheet<ADinFig.2.15>isincontactwiththeraceboard,whichisthenamefortheupperfaceofthesley.Theliftofthehealdshaftsisthenadjustedtogivesomeclearancebetweentheupperpartoftheshedandthetopofthefrontwalloftheshuttle.The‘normal’positionofthebackrestwouldthenbewithitstoponthedottedlineAC,whichbisectsangleBAD.ThelengthsofABCandADCarethenequal,andthetensionsintheyarnsinthetopandbottomsheetswillalsobeequal.NotethatthelineACisnotnecessarilyhorizontal;itusuallyinclinesdownwardstowardstherear,asshowninFig.2.15.Fig.2.15ThewarplineItisknownfromexperiencethatitispossibletoobtainacloserpick-spacing<i.e.Atighterpackingofthepicks>ifthebackrestisraisedaboveits‘normal’positionasatEinFig.2.15,providedthatthesheddingistimedsothatthehealdscrosswellbeforebeat-up.TheyarnsABEintheuppershedarenowshorterandthereforeatlesstensionthanyarnsADEinthelowershed.Ineffect,theuppershedisslackandtheloweronetight.Thesituationattheclothfellattheinstantofbeat-upisthenapproximatelyasshowninFig.2.16A.Thepickjustinserted<numbered4>isforceddownwardsbecause,sincewehavestipulatedthatthehealdshaftscrosswellbeforebeat-up,theendsthatpassoveritarenowinthebottomshedandarethereforetight.Conversely,theprecedingpick<numbered3>isforcedupwards,buttoalessextent.Itmayalsobethatpicksfurtherfromthefellareaffectedinthesameway,buttoamuchsmallerextent.Whenthenextpick<5>,whichisnotshown,isinsertedandtheshedhaschangedagain,pick<4>willassumethepositionoccupiedbypick<3>inFig.2.16A,andpick<3>willassumethepositionoccupiedbypick<2>.Everytimebeat-upoccurs,thereisaverticaldisplacementofthepicknearthefellofthecloth.Thepreciseeffectofthismovementisnotknown,butitisknownthatthefinalpick-spacingisnotestablisheduntilthepickshavemovedforwardsomelittledistancefromtheclothfell.Itis,however,clearfromFig.2.16Athatpick<3>and<4>canbeplacedclosertogetherthanwouldbepossibleiftheywereinthesamehorizontal