雙孢菇真空預冷畢業(yè)設計說明書

1、<p><b>　　摘 要</b></p><p>　　雙孢蘑菇的采摘、儲存、運輸過程中的保鮮一般都是采用冷藏方式。儲存和運輸環(huán)節(jié)的冷藏已經(jīng)有比較成熟的設備，采摘后到冷庫過程的冷藏也有相應的設備，但由于本人接觸較少，對設備構造及原理和應用不是很了解。為此，我試圖將雙孢蘑菇進入冷庫前應用到的真空預冷技術應用到畢業(yè)設計中，從而形成雙孢蘑菇真空預冷裝置的設計理念。</p>

2、<p>　　本文闡明了果蔬真空預冷裝置的原理、組成、特性及優(yōu)點；給出了基本設計參數(shù)的確定方法及計算公式, 可供專業(yè)人員設計參考。將雙孢菇儲藏真空預冷技術應用到雙孢菇采收的過程中, 提出了蔬菜田間真空預冷裝置的設計理念。設計以10000kg/車、處理量500kg /次為例, 介紹了真空預冷裝置各主要部件的設計方法。</p><p>　　關鍵詞：雙孢蘑菇、真空、預冷裝置、設計</p><

3、;p><b>　　Abstract</b></p><p>　　Agarics’ picking, storage, transport process is usually adopts refrigeration fresh way. Storage and transport links have been developed comparatively mature equip

4、ment, and after being picked to cold storage process of refrigeration equipment, there are corresponding, but because I contact less, on the equipment structure and principle and application is not very understanding The

5、refore, before agarics getting into refrigerated storage room we'll attempt to make the vacuum pre-drying cold technol</p><p>　　The thesis not only stated the principle and combinations and features and

6、advantages of vegetable vacuum precooling device, but also gave the designable ways and the formulas for calculating the basic parameters, which can be refereed to by designer. Will one pair of vacuum storage precooling

7、technology is applied to one pair in the process of collecting, and put forward the vegetables in the field of vacuum precooling device design idea. Design with 10000 kg/car, productivity 500 kg/time for a</p><

8、;p>　　Key words: Agaricus bisporus、vacuum cooling、forecooling installation</p><p><b>　　第一章 引 言</b></p><p>　　1.1 課題的背景和意義</p><p>　　本文設計依據(jù)的基本理論是將少量產(chǎn)品的水分蒸發(fā)，并使產(chǎn)品溫度降到所需程度，

9、真空預冷技術的發(fā)展順應了食品趨向高營養(yǎng)保鮮的潮流，滿足了人們對食用天然食品的要求。預冷是一種將采摘后的蔬菜溫度快速降下來的方式，使種植者能在農(nóng)產(chǎn)品最佳成熟的時機收獲，從而可以滿足消費者的最大的品質需求。本文主要介紹真空預冷的工作原理及其裝置的結構設計，真空預冷裝置主要由真空系統(tǒng)、制冷系統(tǒng)和控制系統(tǒng)組成，本文也詳細的介紹了真空預冷裝置的真空室、蒸發(fā)器和冷凝器的設計，并對控制系統(tǒng)作以簡單的描述。真空室是該裝置的重要部件，文中對其壁厚和結構作

10、了詳細的設計計算。真空泵是該系統(tǒng)裝置的主要動力設備，它的主要作用是保持真空室的真空度，從而使得產(chǎn)品達到降溫的目的。</p><p>　　果蔬采摘后立即預冷，可有效降低其呼吸強度、抑制自身養(yǎng)分消耗，大大延長有效貯存期，對果蔬保鮮和提高人們的生活水平具有極為重要的意義。它的直接效果是：(1)使果蔬能進行遠途運輸；(2)減少銷售地可食用部分的損失；(3)容易形成果蔬的相同性銷售和質量標準化。預冷方法可分為強制通風預冷、

11、壓差預冷、真空預冷和冷水預冷4種方式。其中真空預冷是以上4種預冷方法中使果蔬干耗最小、預冷速度最快、能量利用系數(shù)最高的一種預冷方法。其基本原理是:水在真空狀態(tài)下沸點較低，蒸發(fā)時將需要大量的熱量，當把果蔬置于密閉容器時，降低容器內(nèi)的壓力，果蔬表面的水分蒸發(fā)旺盛，帶走大量的熱量而使果蔬本身溫度迅速降低。由于在這種預冷方式中，果蔬是自我冷卻，又由于果蔬個體之間容易形成均勻的壓力分布，使真空預冷方法具有高效、快捷的特點，它是目前國外應用最為廣泛

12、的一種預冷技術。我國當前正處于真空預冷技術的起步階段，了解當今世界真空預冷設備的技術進展情況，明確開發(fā)這種先進設備的關鍵技術，對我國真空預冷技術的開發(fā)和利用將具有重要的意義。</p><p>　　1.2 真空預冷技術的發(fā)展</p><p>　　果蔬預冷是指水果蔬菜在收獲后的短時間內(nèi)盡快降低其品溫，減少其呼吸熱，防止其流通過程中由于呼吸熱而引起的品質下降，保持其鮮度，從而便于冷藏保管和低溫運

13、輸。例如草莓，試驗表明采摘后在不同溫度下貯存，其壽命如表1-1所示。</p><p>　　表1-1 草莓采摘后在不同溫度下的壽命</p><p>　　可見，采摘后盡快降溫，溫度越低，貨架壽命越長。再如，菠菜、茼蒿等軟質蔬菜在30℃中存放，其維生素C及其他成分的含量隨時間的延長而逐漸減少，經(jīng)24h后，會減少到原含量的1/10。果蔬采摘后所處溫度高，則呼吸量大，鮮度顯著降低。例如龍須菜，0℃時

14、二氧化碳發(fā)生量為44mg/kg·h，而21℃時則增大為222mg/kg·h。所以，預冷處理對保持果蔬品質非常重要而不可缺少，并且越來越被重視，已列入國家“九·五”攻關重點研究課題——“生鮮商品物流冷鏈關鍵技術與示范工程”。因此，預冷裝置的設計與研究非常必要。本文著重分析真空預冷裝置的工作原理、性能特點及設計方法，以供專業(yè)設計人員參考。</p><p>　　早在60年代初到70年代初，

15、西方發(fā)達國家就進行了真空預冷技術的系統(tǒng)研究工作，該技術和設備已達到了相當成熟的水平。日本從1966年開始真空預冷技術的研究，到1971年，預冷白菜等葉類果蔬才打開了東京的果蔬消費市場，并使真空預冷設備在日本的全國果蔬生產(chǎn)基地得到應用。從此人們逐漸形成了吃新鮮的預冷果蔬的習慣，也使日本真空預冷技術及設備逐步趨向成熟。我國從80年代中期才開始進行真空預冷技術和設備的研究工作。1990年廣州市科委為實施菜籃子工程，從日本引進了一臺真空預冷設備

16、，委托廣州制冷設備研究所消化吸收，并設計出我國第一臺真空預冷設備。但由于受國內(nèi)市場條件所限，當時未能推廣開來。上海食品研究所1995年從國外引進了一臺真空預冷設備，并對許多果蔬品種進行了實驗研究，積累了大量的實驗數(shù)據(jù)。在國內(nèi)高校，已先后有合肥工業(yè)大學、東北大學、西南交通大學、中國農(nóng)業(yè)大學、上海海運學院等對真空預冷技術或設備進行了研究。他們大多數(shù)研究的重點是設備的設計與開發(fā)問題，而對真空預冷機理和果蔬真空預冷過程傳熱傳質的特性研究較少。對

17、真空預冷裝置的基本要求與所有制冷裝置一樣，首先是要能夠可靠地完成預冷過程，在此基礎上要求具有</p><p>　　1.3 真空預冷的原理</p><p>　　真空冷卻是利用降壓來降低水的沸點，靠水分蒸發(fā)帶走果蔬產(chǎn)品熱量的冷卻方法。在一個大氣壓下，水的沸點為100℃，降低大氣壓時，水的沸點也隨之降低。試驗表明，氣壓613Pa(4.6mmHg)時，水的沸點為0℃。低壓下果蔬蒸發(fā)旺盛，果蔬放在密

18、閉的真空容器內(nèi)，降低氣壓，果蔬本身水分蒸發(fā)，帶走大量蒸發(fā)潛熱而被預冷。表1-2顯示了水的沸點與蒸汽壓及蒸發(fā)熱的關系。例如，水分在2℃時蒸發(fā)，必須降壓706Pa(5.3mmHg)，被帶走2485KJ/kg的氣化潛熱。真空冷卻靠蒸發(fā)果蔬產(chǎn)品自身的水分冷卻到規(guī)定溫度，對單位重量表面積較大的葉菜類——菠菜、萵苣等有特效，最適用，冷卻速度快、時間短。例如雙孢蘑菇重量W=0.5kg，比熱C=3.96KJ/kg，初溫t1=30℃，終溫t2=5℃，下降

19、溫度Δt=30℃-5℃=25℃，則除去氣化潛Q=WCΔt=49.5kJ。</p><p>　　試驗表明：雙孢蘑菇真空冷卻，水分平均蒸發(fā)1%，溫度下降6.3℃。由于使用真空裝置，靠真空容器內(nèi)的壓力同果蔬的蒸汽壓的壓力差使水分從果蔬中蒸發(fā)，其蒸發(fā)量同蒸汽壓差成正比。真空預冷裝置使用的操作壓力為533～667Pa(4～5mmHg)，必須使果蔬處在不受凍結、低溫傷害的壓力、溫度范圍內(nèi)。100g蔬菜真空預冷，蒸發(fā)1g水分，

20、品溫約降低5℃，例如23℃的菠菜下降20℃達3℃時，要蒸發(fā)掉4%的水分。對菠菜、蕃茄、毛豆、甜玉米真空預冷，抽真空約15 min，到真空度為666.61～799.93Pa時，菠菜與毛豆冷卻到2℃，甜玉米冷卻到7～8℃，而蕃茄仍為21～22℃，因為蕃茄果肉厚實，水分不易蒸發(fā)，宜真空加水冷卻。</p><p>　　表1-2 水的沸點與飽和蒸汽壓及蒸發(fā)熱的關系</p><p>　　1.4 幾種典

21、型的預冷方法</p><p>　　根據(jù)預冷方法的不同，預冷裝置可分為冷風冷卻式、冷水冷卻式和真空冷卻式(其中冷風冷卻式又包括強制通風式和差壓通風式)。冷風冷卻式是利用制冷裝置產(chǎn)生的冷風(冷空氣)作冷媒，在果蔬之間通過熱傳遞冷卻；冷水冷卻式是將冷水作為冷媒的冷卻方法；真空冷卻式是利用降壓來降低水的沸點，靠水分蒸發(fā)帶走果蔬產(chǎn)品熱量的冷卻方法。此處主要介紹風冷和真空預冷。</p><p>　　1

22、.4.1 風冷——壓差預冷</p><p>　　強制通風和差壓通風預冷應是在普通冷庫基礎上發(fā)展起來的，不同的主要是其氣流循環(huán)和組織。冷藏庫的制冷能力小、風量小。預冷速度非常慢，一般預冷時間需24小時以上。經(jīng)研究統(tǒng)計數(shù)字表明，對于新鮮蔬菜類產(chǎn)品溫度每降10℃，食品的單位時間的呼吸熱量降低約一半。所以如果預冷時間較長，將會較大程度的影響產(chǎn)品的質量，為提高產(chǎn)品的質量降低產(chǎn)品損耗，縮短產(chǎn)品的預冷時間而開發(fā)出快速預冷法—差

23、壓通風預冷。這種預冷方法采用專門的快速預冷裝置，使用高速強制冷風，使產(chǎn)品在較短時間內(nèi)預冷到預定溫度，提高產(chǎn)品質量。</p><p>　　差壓通風預冷是利用差壓風機將冷風強制通過容器內(nèi)部，同蔬菜直接進行熱交換的預冷方式。因此包裝容器須有通氣孔，只有通風孔一致的容器方可在一起堆碼。通風方法有中心抽吸式，側面抽吸式，隧道式。與強制通風預冷相比，其預冷速度快，預冷均勻，能夠對所有的水果、蔬菜進行預冷。差壓通風預冷時間約3

24、～5小時，其經(jīng)常采用的氣流組織方式是：</p><p>　?。?）普通差壓通風預冷</p><p>　　冷風從冷風機排出，由導風板引人頂蓋，通過頂蓋到達預冷室的右端，下降到人口空間，接著冷風從箱子堆的冷風道，經(jīng)過箱子的通氣孔，進人被預冷產(chǎn)品的充填層內(nèi)部，冷風在此把產(chǎn)品預冷后，通過冷風返回通道到達出口空間，最后返回冷風機，把原來的強制通風預冷設備，經(jīng)過這樣的改造，作為差壓通風預冷設備，用同樣

25、的制冷機可以獲得相當大的效益。</p><p>　　（2）帶靜壓箱的差壓預冷</p><p>　　差壓通風預冷設計和實施的關鍵問題是“壓差”的形成，即箱子兩側形成的壓力差，由于空氣流經(jīng)貨物箱體的壓力降較大，普通冷風機的風壓相對較小，對于貨物碼堆較厚時，冷風就不能正常的通過既定設計的氣流通道，預冷效果較差。為此改進為帶靜壓箱的預冷方式。靜壓箱的主要組成為一個差壓風機和一個前面裝有差壓孔板的箱

26、體，風機坐于其上，風機采用靜壓較大的軸流風機，進風口在箱體內(nèi)，出風口在箱體外，空氣由前面差壓板孔吸人箱體，由差壓風機送出箱外。靜壓箱與貨物箱的排放方式主要有兩種，一種是直交型差壓通風預冷方式，一種是U字型差壓預冷方式。不論是直交型或U字型，其氣流循環(huán)都是一部分先通過貨物箱體，再經(jīng)過差壓孔板進人靜壓箱體，經(jīng)差壓風機送出箱體與冷風機送出的冷空氣混合后再進入貨物箱體一部分經(jīng)預冷器預冷后被冷風機送出與差壓風機送出的熱空氣混合后再進人預冷器。因此

27、，帶靜壓箱的差壓通風預冷方式中的氣流組織分為兩部分循環(huán)，兩股循環(huán)氣流相互混合交叉，其關鍵設備為冷風機和靜壓箱，冷風機主要是提供冷量，以便帶走貨物的熱負荷，靜壓箱是提供空氣循環(huán)的動力，保證冷風通過貨物箱體，從而達到快速預冷的目的。在這里必須強調一點冷風機的風量和風壓與</p><p>　?。?）床吸式差壓預冷庫</p><p>　　床吸式差壓預冷庫在庫外裝了一個風道，空氣經(jīng)碼堆的貨物外側流向

28、中心，然后下行進人氣流通道，經(jīng)冷風機預冷后，被送風機送往庫內(nèi)。這種設計就巧妙的把空氣的預冷與貨物的冷風循環(huán)統(tǒng)一起來，而且這種差壓預冷庫從冷庫建筑伊始，就采用了其特有的方式。</p><p><b>　　1.4.2真空預冷</b></p><p>　　真空冷卻是在減壓條件下，使蔬菜表面的一部分水迅速蒸發(fā)，由于水在蒸發(fā)過程中吸熱而使蔬菜達到冷卻的目的。真空預冷和前三種方法

29、在傳熱機制上有所不同，前三種方法中熱量首先通過導熱方式從物品的中心傳遞至外表面，然后主要靠對流從外表面放熱至冷卻介質，溫差是驅動力，因而溫度分布從物品中心到表面是逐漸遞減的，降溫速度慢。而對于真空預冷，一般情況下降溫速率取決于被冷物品的表面積與體積之比和真空室的抽氣速度。當真空處理室的壓力降低時，相應水的飽和蒸發(fā)壓力也降低，水從被冷物品表面蒸發(fā)出來，熱量從物品釋放給了水蒸氣，而物品本身得到了迅速冷卻。這四種方法各有利弊，而以真空冷卻的優(yōu)

30、點最多、效果最好、對保護環(huán)境最有利、技術含量最高，是冷鏈循環(huán)中首選的現(xiàn)代化預冷方式。</p><p>　　真空預冷主要用于果蔬的冷卻加工，它是一種利用葉菜纖維間隙中的水分蒸發(fā)潛熱而進行冷卻的方法。其具體做法是將新鮮的蔬菜裝人真空倉內(nèi)，用真空泵排氣，使蔬菜周圍保持適當?shù)恼婵斩?，讓水分從葉菜表面蒸發(fā)，隨著水分的不斷蒸發(fā)，將不斷地吸收汽化潛熱，使果蔬的中心溫度迅速冷卻至需要的溫度。</p><p&g

31、t;　　在常壓下將水加熱到100℃開始沸騰，溫度降至0℃時結冰。壓力降低時水的沸點也降低。例如，當大氣壓力為2400帕時其沸點為20℃；613.28帕時沸點為0℃。依據(jù)水隨壓力降低其沸點也降低的物理性質，將預冷食品置于真空槽中抽真空，當壓力達到一定數(shù)值時，食品表面的水分開始蒸發(fā)，吸收氣化潛熱，使食品自身被冷卻的方法稱為真空預冷方法。真空預冷方法的優(yōu)點是：</p><p>　?。?）食品表面含有大量水分，由于其品溫

32、較高因而其水蒸汽分壓力也發(fā)生變化。在大氣壓力下水分蒸發(fā)比較緩慢，在真空狀態(tài)下由于阻力減少蒸發(fā)速度加快，因此食品冷卻速度快。食品初溫為35℃降至3℃時約需20分鐘。</p><p>　?。?）在真空槽內(nèi)由于各點壓力均勻，所以食品預冷均勻。</p><p>　?。?）冷卻能力大。包括裝卸時間每小時可以運行兩次。</p><p>　?。?）預冷清潔衛(wèi)生，無交叉污染。<

33、;/p><p>　　真空預冷過程分為兩個階段，第一階段從一個大氣壓抽至果蔬初溫所對應的飽和水汽壓力。這個過程真空泵主要是抽出空氣，果蔬的溫度變化不大。第二階段，由初始溫度對應的飽和蒸汽壓力至終溫所對應的飽和蒸汽壓力。隨著壓力下降，水汽不斷蒸發(fā)，直至達到所需的溫度，整個冷卻過程結束。</p><p><b>　　真空預冷的特點：</b></p><p&g

34、t;　?。?）降溫速度快 一般葉菜從常溫降至冰點以上所需時間大約在30分鐘以內(nèi)。</p><p>　?。?）溫度均勻 經(jīng)真空預冷后的蔬菜其中心溫度和表面溫度一致，對于果蔬延長保鮮期十分重要。</p><p>　?。?）處理量大 由于預冷速度快，因而蔬菜的處理量大，可根據(jù)實際需要選定不同的預冷設備。最大型的真空預冷設備每小時預冷葉菜可達8噸左右，日處理可達100噸左右，完全可以滿足大批量生產(chǎn)

35、的要求。</p><p>　?。?）經(jīng)真空預冷處理過的蔬菜清潔衛(wèi)生度高 在真空處理過程中可殺死蔬菜葉、莖部分的昆蟲小動物從而提高蔬菜的衛(wèi)生標準</p><p>　?。?）真空冷卻能保持食品原來的色澤和形狀失重只有2%左右，而一般風冷損失可達15%左右，并因此產(chǎn)生萎蔫現(xiàn)象。</p><p>　　1.5 本課題的設計對象</p><p>　　設計

36、以10000kg/天、處理量500kg/次為例，介紹了真空預冷裝置各主要部件的設計方法，其中主要是真空預冷室的設計方法。蔬菜的采摘、儲存、運輸過程中的保鮮一般都是采用冷藏方式。儲存和運輸環(huán)節(jié)的冷藏已經(jīng)有比較成熟的設備，但田間采摘后到冷庫過程的冷藏還未有相應的設備。為此，我們試圖將蔬菜進入冷庫前的真空預冷技術應用到蔬菜采收的過程中，形成蔬菜真空預冷室的設計理念。</p><p>　　隨著生產(chǎn)力的發(fā)展，人們生活水平的

37、提高，對蔬菜質量的要求就會越高。我國由于受設備條件及成本的限制，蔬菜加工貯藏中很少采用真空預冷工藝，而在歐美日等發(fā)達國家，為獲得高品質的蔬菜，已把真空預冷作為蔬菜采摘后的第一道工序。與之相比，我國還有一定的差距，真空預冷工藝已被提到議事日程，真空預冷裝置具有潛在的市場效應。本文闡明了果蔬真空預冷裝置的原理、組成、特性及優(yōu)點；給出了基本設計參數(shù)的確定方法及計算公式，可供專業(yè)人員設計參考。</p><p>　　第二章

38、 真空預冷裝置</p><p>　　2.1真空預冷裝置的組成</p><p>　　真空預冷裝置主要由真空車廂、捕水器、真空泵、制冷機組等部件組成。捕水器即冷槽是為了使蒸發(fā)了的水蒸氣凝縮，由冷卻盤管和作為冷源的制冷機組成。搬運裝置由托盤填塞機構、位置修正機構及連接內(nèi)部輥式傳送機的連通傳送機組成。視規(guī)模不同而分別采用自動或手動方式?？刂葡到y(tǒng)由監(jiān)視和控制整個真空預冷裝置的儀器儀表組成，以使整個裝

39、置在最佳情況下運行。</p><p>　　圖2-1 為真空預冷裝置的系統(tǒng)圖</p><p><b>　　2.1.1真空容器</b></p><p>　　真空室是真空設備的主要部件之一。真空設備的生產(chǎn)工藝過程都是在真空室中進行的。真空室中裝有不同的部件，可以完成各種不同的工藝要求。如真空室中有蒸發(fā)金屬的部件，就可以蒸鍍金屬薄膜。各種真空設備的真空

40、室盡管完成的工藝過程各不相同，但大多數(shù)真空室都是由筒體、封頭、門、冷卻水套、法蘭、管道等組成。</p><p>　　由于使用要求不同，真空室有圓筒形、圓錐形、盒形等。大多數(shù)的真空室是圓筒形的，原因是制造容易且強度好。真空室除采用板材制造外，對于直徑較小的真空室亦可用熱軋無縫鋼管制造。圓筒體焊制后應進行整形和矯治。根據(jù)需要，真空室可以做成立式的或臥式的。</p><p>　　真空容器是用來收

41、容果蔬產(chǎn)品的器具，設有自由輥傳送器、鏈條傳送器等裝置。目前普遍使用的冷藏車廂材料有多種，即硬質聚氨脂泡沫、硬質聚苯乙烯泡沫、不銹鋼等。我們采用不銹鋼結構，工藝簡單，結構結實，耐腐蝕，真空度要求高。各種材料適用的真空度見下表。</p><p>　　表2-1 各種材料適用的真空度</p><p><b>　　2.1.2 捕水器</b></p><p&g

42、t;　　捕水器又稱冷槽，冷槽通過制冷機的冷卻作用把蔬菜蒸發(fā)出的水蒸氣再冷凝成水而排除。因為使用真空泵直接抽走水蒸氣會使水蒸氣溶于潤滑油中，使?jié)櫥瑮l件惡化。加大磨損和油耗，且泵體縫隙的密封性變差，降低真空泵的性能，所以必須通過冷槽，用水的形式收集水蒸氣，防止水蒸氣進入真空泵，只把非冷凝性氣體通過真空泵排氣。另外若直接由真空泵抽走水蒸汽則需要真空泵具有巨大的排氣量。</p><p>　　僅1g水在壓力p條件下成為蒸汽

43、時則容積為</p><p>　　式中　V——水蒸氣容積，L/g</p><p>　　T——操作狀態(tài)的絕對溫度，K</p><p>　　p——操作壓力，×133.32Pa</p><p>　　各壓力狀態(tài)下，1g水變成水蒸氣所占容積見下表。</p><p>　　表2-2 1g水變成水蒸氣所占容積</p>

44、;<p>　　例如：當P=533Pa(4mmHg)時，V=236L/g。如此大的排氣量對實際裝置既不經(jīng)濟又不能保證短的時間。</p><p>　　冷槽的冷卻盤管的表面溫度t1應比相當于容器內(nèi)操作壓力p2的飽和溫度t2低，即：相當于盤管表面溫度的飽和壓力必須保持低于操作壓力。然而，如果操作壓力降低，則粘性流向分子流轉化，無論如何降低t1也不會使水蒸氣的捕集率上升很多。試驗表明，當p1/p2=0.55時

45、水蒸氣捕集率可達最大值，例如，操作壓力p2為813.3Pa(6.1mmHg)時，p1=0.55×6.1=488Pa(3.36mmHg)則冷卻盤管表面溫度t1=3.7℃為適宜。即使t1再低于此溫度對提高水蒸氣捕集率也沒什么意義。</p><p>　　冷槽的冷卻盤管多采用光滑管，少用翅片管。其傳熱系數(shù)k可采用1200～3300KJ/mh℃。</p><p><b>　　盤管

46、的傳熱面積</b></p><p>　　式中　F——傳熱面積，m</p><p>　　Q——冷卻傳熱量，kJ/h</p><p>　　k——傳熱系數(shù)，kJ/mh℃</p><p><b>　　—傳熱溫度差，℃</b></p><p><b>　　2.1.3 真空泵</b

47、></p><p>　　真空泵為真空系統(tǒng)的必備部件，選用時應根據(jù)不同規(guī)格的真空預冷裝置及具體情況進行確定，如旋片真空泵組，水環(huán)增壓泵組，水蒸氣噴射泵組等。真空車廂用真空泵排氣，當室內(nèi)壓力達到蔬菜的飽和蒸氣壓時，來自蔬菜的水分，開始迅速蒸發(fā)，蔬菜被蒸發(fā)潛熱冷卻，這種蒸發(fā)水蒸氣經(jīng)由冷藏機組冷卻的蒸發(fā)器，95%的水蒸氣被凝結成水而被除去。</p><p>　　真空預冷室裝載蔬菜后，為了保持

48、蔬菜的新鮮度，可以等收集了一定重量的蔬菜(約以500kg為單位)，便裝車真空預冷保存，過一段時間后等另一些蔬菜收集完后再裝車保存，直到裝滿，這樣可以更有效、合理地充分利用資源。抽氣時間可按30min內(nèi)抽到預定真空度來計算泵的抽氣速度，從而選擇泵的大小。若按10min來計算則需要較大功率和體積的真空泵和相應較大的動力裝置；另一方面燃油消耗大，總車的生產(chǎn)成本增加，這都會引起不必要的資源浪費。</p><p>　　2.

49、1.4 制冷機組</p><p>　　（1）基于真空預冷室的特點，本設計選用獨立發(fā)動機式的機械壓縮機制冷機組。對于小型間歇式或連續(xù)式真空預冷裝置，制冷機組應選擇水冷或風冷氟利昂制冷機組，考慮我國的氣候一般選擇氟利昂風冷機組。</p><p>　?。?）制冷機組的制冷量計算</p><p>　　以每次處理量為500kg蔬菜為例說明設計原則。根據(jù)實驗，蔬菜的水分每蒸發(fā)1

50、%，溫度下降5.5℃。設水的蒸發(fā)潛熱為0.7kW/kg，則冷凍機的熱負荷Q′可用下式計算：</p><p>　　式中：T—蔬菜起始溫度(℃)；30℃</p><p>　　T—蔬菜最終溫度(℃)；3℃</p><p>　　W—蔬菜的重量(kg)。500kg</p><p>　　2.1.5 制冷量校核</p><p>　　

51、制冷機組的選擇方法除了計算法，還有類比法。類比法就是參考同類級別冷藏汽車的制冷量作為本車制冷機的選擇依據(jù)。類比的要素有隔熱車廂的容積、總傳熱系數(shù)及漏氣倍數(shù)等影響車廂制冷負荷的參數(shù)。此方法不能十分準確地計算出制冷量，只是做大概的判斷，具有一定的局限性。</p><p>　　漏氣倍數(shù)是隔熱車廂每小時泄漏的空氣體積與車廂容積的比，反映了隔熱車廂的氣密封性能。漏氣倍數(shù)越小，車廂密封性就越好；反之，車廂的密封性就差；漏氣倍

52、數(shù)對車廂的總傳熱系數(shù)有較大的影響。對一般隔熱車廂來說，車廂漏氣對車廂總傳熱系數(shù)的影響為10%，而對密封不好的車廂，則可能達到30%，甚至更多。因此，選擇制冷機時要考慮漏氣倍數(shù)的影響。</p><p>　　另外，還可以通過計算冷藏汽車隔熱車廂的熱負荷來校核制冷機組的制冷量，從而選擇合適的制冷機組。</p><p>　　在進行熱負荷計算時，首先要計算隔熱車廂的平均傳熱系數(shù)。</p>

53、<p>　　1)隔熱車廂平均傳熱系數(shù)的計算隔熱車廂的各隔熱廂壁(前、側、頂、底和后門)除骨架部分外，均由內(nèi)外蒙皮和隔熱層組成，可以看作是材質均勻的多層壁，作為只有一個熱量方向的單元熱流體計算其傳熱系數(shù)。而骨架區(qū)域部分的傳熱系數(shù)可采用熱流法和有限差分法求得，但這種方法計算較繁雜。在實際工程應用中，可采用簡化的方法計算車廂的平均傳熱系數(shù)，即把隔熱車廂的各隔熱廂壁看作是沒有骨架的由內(nèi)外蒙皮及隔熱層組成的多層結構來計算其傳熱系數(shù)，

54、再根據(jù)車廂骨架的多少，乘以車壁傳熱結構系數(shù)而求得。</p><p>　　2)冷藏汽車隔熱車廂的熱負荷計算使用時，其隔熱車廂的熱負荷有以下幾項：</p><p>　　a)車廂壁傳遞的熱量Qa；</p><p>　　b)車廂縫隙泄露傳遞的熱量Qb；</p><p>　　c)太陽輻射的熱流量Qc；</p><p>　　d)車

55、廂內(nèi)裝載貨物的發(fā)熱量Qd；</p><p>　　e)開門時傳入的熱量Qe；</p><p>　　f)車廂內(nèi)照明燈、風機等產(chǎn)生的熱量Qf.</p><p>　　因此，冷藏汽車在運輸中的制冷熱負荷Q應是上述各項熱量之和，即</p><p>　　Q=Qa+Qb+Qc+Qd+Qe+Qf</p><p>　　2.1.6 發(fā)動機的

56、選擇</p><p>　　真空泵與壓縮機的動力取于專用發(fā)動機。對于機械冷凍循環(huán)方式，需要壓縮機轉速一定，故多采用專用發(fā)動機方式?？筛鶕?jù)壓縮機的功率、真空泵的功率以及總傳動效率為0.9來計算選擇發(fā)動機的總輸出功率。</p><p>　　2.1.7 控制系統(tǒng)</p><p>　　為了使真空預冷裝置能正常運行，需設置真空計、溫度指示調節(jié)計、壓力計、電流計、電壓計等控制儀器

57、儀表，并把它們裝在操作控制儀表盤上。按照預定的日程表及操作程序，可以完成多種模式的真空冷卻作業(yè)。如采用微型計算機及定序器等則可實現(xiàn)全自動運行。</p><p>　　2.2 真空預冷裝置的運轉方式</p><p>　　真空預冷裝置的運轉方式有串聯(lián)式、均壓式及連續(xù)式三種?？筛鶕?jù)其特性及實際需要而分別采用。</p><p><b>　　2.2.1 串聯(lián)式<

58、/b></p><p>　　串聯(lián)式真空預冷裝置具有一臺真空容器，冷卻同搬入搬出呈串聯(lián)狀態(tài)，如圖2-2所示，其工序如下。</p><p>　　搬入(8min)→減壓(10Pa→4×10Pa，12min)→冷卻(4×10Pa→8×10Pa，10min)→搬出(8min)。由于只有一臺真空容器，所以必須在結束全部搬出工作之后，下次的搬入才能進行。此種形式系統(tǒng)最

59、簡單，但周轉所需時間較長，作業(yè)效率較低。</p><p><b>　　2.2.2 均壓式</b></p><p>　　此式具有兩臺真空容器，如圖2-3所示。在對No.1真空容器進行冷卻時，把果蔬產(chǎn)品搬入No.2容器內(nèi)。在No.1容器冷卻完畢時，打開均壓閥，使No.1和No.2容器均壓，No.2容器的排氣初期壓力不是大氣壓而是均壓壓力，這樣可以縮短排氣時間，節(jié)約電力、節(jié)

60、省能源，冷卻與搬入搬出交替進行，提高了作業(yè)效率。但冷卻運轉時，會使真空泵閑置。</p><p>　　圖2-2 串聯(lián)式真空預冷裝置</p><p>　　V.C.真空容器 C.冷槽 P. 真空泵 R.冷凍機</p><p>　　圖2-3 均壓式真空預冷裝置</p><p>　　V.C. 真空容器 C.冷槽 P. 真空

61、泵 R.冷凍機</p><p>　　圖2-4 連續(xù)式真空預冷裝置</p><p>　　V.C. 真空容器 C.冷槽 P. 真空泵 R.冷凍機</p><p>　　圖2-5 連續(xù)式真空預冷裝置的運行程序</p><p><b>　　2.2.3 連續(xù)式</b></p><p>

62、　　此式不使真空泵閑置，并能實現(xiàn)連續(xù)運行，如圖2-4所示。此種方式將延長果蔬水分開始蒸發(fā)的時間，形成水分的急劇蒸發(fā)。其運行程序如圖2-5所示。為實現(xiàn)連續(xù)運行，各工序都要給予足夠時間，各工序都要有嚴格的時間限制，才能保證自動順暢地按工序連續(xù)運行。</p><p>　　2.3 噴霧式真空預冷</p><p>　　前已述及，真空預冷是靠蒸發(fā)果蔬自身的水分而達到降低其溫度的冷卻方法。這對于單位質量

63、表面積較大的葉菜類果蔬特別有效，而且冷卻速度遠大于其它預冷方法。然而，對單位質量表面積較小的果菜類和根菜類來說，冷卻效果不太理想。一方面是由于果蔬表面由于水分蒸發(fā)降低溫度后，果蔬內(nèi)部熱導系數(shù)較低，使其內(nèi)部溫度很難在較短的時間內(nèi)降下來，而且，低壓壓力較難向食品內(nèi)部滲透，果蔬內(nèi)部不能象葉菜類果蔬那樣得到迅速冷卻因此，這就涉及到果蔬預冷方法的選擇原則問題，適宜的方法應是食品面的傳熱速率與其內(nèi)部傳熱速率相當。對于果菜類果蔬和根菜類果蔬來說，如果

64、勉強用普通真空預冷方法冷卻，必將造成冷卻速度提高不大、干耗迅速增加、果蔬質量嚴重降低的后果。因為真空預冷是靠水分蒸發(fā)而冷卻的，在相同的時間內(nèi)，與其它預冷方法相比，真空預冷方法的干耗最大。</p><p>　　為了保持真空預冷冷卻速度快的優(yōu)點，又要克服其時間長、干耗大的弊端，在果蔬表面加水，讓其代替果蔬水分蒸發(fā)，這就是真空加水預冷技術。它是通過真空室中的噴淋裝置向果蔬噴水，抽真空時水分蒸發(fā)吸熱對果蔬進行間接冷卻的方

65、法。加水過程又分抽真空前預加水和抽真空中加水兩種方法。試驗表明，后一種加水方法的冷卻效果高于前一種加水方法，特別是對番茄的冷卻效果更為明顯。在這種方法中，噴水時刻是在真空室壓力約為1.33Pa時，噴水多次，每次約10s。</p><p>　　圖2-6為美國真空加水冷卻裝置實例，噴霧時間，視品種不同可持續(xù)5～6min，真空加水的冷卻效果高于不加水和預加水的冷卻效果，特別是蕃茄真空加水預冷，效果明顯。</p&g

66、t;<p>　　圖2-6 噴霧式真空預冷裝置</p><p>　　2.4 真空預冷裝置的特性</p><p>　　果蔬真空預冷靠蒸發(fā)產(chǎn)品本身的水分來達到規(guī)定的冷卻溫度。冷卻時間因產(chǎn)品的種類、部位的不同而不同，一般可為20～30min。冷卻放熱量、冷卻溫度差同蒸發(fā)水量成正比，如式(1)所示</p><p><b>　?。?）</b>

67、</p><p>　　式中　Q——冷卻放熱量，KJ/h</p><p>　　G1——蒸發(fā)或冷凝水量，kg/h</p><p>　　r——水的蒸發(fā)潛熱或冷凝潛熱，KJ/kg</p><p><b>　　t——冷卻時間，h</b></p><p>　　cp——果蔬定壓比熱，KJ/ kg·℃&

68、lt;/p><p>　　G2——果蔬冷卻處理量，kg/ h</p><p>　　t1——果蔬初溫，℃ </p><p>　　t2——果蔬終溫，℃</p><p>　　實際運行中，水分隨容器內(nèi)壓力變化而快速蒸發(fā)，熱負荷是變化的，呈非穩(wěn)態(tài)負荷，加上浸入熱，動力熱，則(1)式應擴大20%，為</p><p>　　Q=1

69、.2 (2)</p><p>　　試驗表明，果蔬品溫下降1℃，可蒸發(fā)0.18%的水分，真空預冷幾乎不受初溫的影響，放入初溫不同的產(chǎn)品，冷卻完了時，均保持相同的終溫。</p><p>　　圖2顯示了萵苣真空預冷和濕球溫度的關系。最初ts急劇下降，5min時達最低，在6min以前快速上升，再下降。容器內(nèi)壓力達到果蔬飽和蒸氣壓時，水分開始蒸發(fā)。此

70、點為閃點(flashpoint)，產(chǎn)品閃點以后被緩慢冷卻，品溫下降。冷卻完了時，品溫和濕球溫度差為1～2℃。</p><p>　　當果蔬具有包裝時，如果包裝物開設孔洞，則水分蒸發(fā)而產(chǎn)生的水蒸氣可以由孔洞溢出，不妨礙真空預冷?？傊?jīng)真空預冷的果蔬具有如下特點：</p><p>　?、脔r度和味覺好，市場價格高，有利銷售。</p><p>　?、诶鋮s速度快，一般只需20

71、～30min，且與收獲的時間無關。如用冷藏庫冷卻則需10～12h，且只能處理早上收獲的果蔬。</p><p>　?、劾鋮s均勻，迅速、清潔。</p><p>　?、苋コ乃謨H占重量的2%～3%，故重量基本不減，且因處理的時間短，不會產(chǎn)生局部干枯變形。</p><p>　　⑤即使在雨中收獲的果蔬，表面的水分也在真空狀態(tài)下被排除，胡蘿卜等水洗過的蔬菜同樣可排除表面的水分

72、，輸送過程中不會引起損傷。</p><p>　?、拚婵疹A冷的果蔬，由于鮮度保持時間長，適合較長時間貯藏及長途運輸，具有廣闊商業(yè)前景。</p><p><b>　　2.5 經(jīng)濟性分析</b></p><p>　　采用真空預冷保存蔬菜，不但速度快，其鮮度也會比其它的方式大幅度地提高，其經(jīng)濟效益是很可觀的。目前世界上已有40多個國家正受益于真空預冷設

73、備，許多超市、高檔酒樓已擺上了真空預冷和氣調保鮮的水果、蔬菜，甚至花店出售的鮮花也采用真空預冷處理。我們的改裝設計是在普通輕型載貨汽車底盤上改裝而成的，載貨汽車售價為5萬多元。田間真空預冷車的真空車廂采用聚苯乙烯隔熱夾心板拼裝，每平方米要150元左右，制造安裝整個車廂大約要5000元，一個小的單缸柴油機售價約為1200元，真空泵的售價約為3500元，運輸車制冷機組的售價約為3萬元，總共大約要4萬元的材料費，</p><

74、;p>　　另外還要一些人工費和雜費，估計一個真空預冷室要4萬多元。也就是說制造一個真空預冷裝置的價格約為10萬元人民幣。但是隨著改裝技術的成熟和對專用車輛需求的不斷擴大，相信以后的成本會大幅下降。同時有了真空預冷車，農(nóng)民、企業(yè)和個人均將從中受益，其經(jīng)濟效益是很可觀的。</p><p>　　2.6 對發(fā)展我國真空預冷技術和設備推廣的建議</p><p>　　果蔬在真空狀態(tài)下靠內(nèi)部水分蒸

75、發(fā)吸熱使自身冷卻，這是真空預冷的基本機理。然而，果蔬內(nèi)部的傳熱傳質過程的規(guī)律才是設計高效節(jié)能真空預冷設備的基礎。應該用數(shù)學方法，通過建立能量轉換、質量傳遞方程，揭示果蔬內(nèi)部溫度隨時間的變化關系、水的蒸發(fā)速率隨時間的變化關系，因為它是為真空預冷裝置選擇機組和真空設備的先決條件，也是對裝置實施節(jié)能控制的基礎。</p><p>　　真空預冷設備由于其自身的特點不能進行連續(xù)生產(chǎn)，生產(chǎn)效率較低，造成能效比偏大。而且，生產(chǎn)過

76、程中無論是制冷負荷還是抽空負荷變化較大。因此，應考慮引入恰當?shù)哪芰空{節(jié)方法，比如變頻能量調節(jié)技術，使制冷設備和真空設備的負荷適應負荷的變化要求，實現(xiàn)設備的節(jié)能并減少設備的配置數(shù)量，簡化操作程序。優(yōu)化設備的配置，實施合理可靠地程序控制，使設備接近連續(xù)生產(chǎn)方式，提高生產(chǎn)效率。我國是一個農(nóng)業(yè)大國，現(xiàn)在每年的果蔬產(chǎn)量達2億多噸，推廣真空預冷設備應該說沒有問題。但是預冷果蔬對廣大城鄉(xiāng)居民來說還是一個新鮮事物，必須加強科技宣傳力度，使人們真正認識預

77、冷果蔬的優(yōu)點，這是打開預冷設備銷售市場的前提，因為銷售市場的繁榮也是促進設備本身技術發(fā)展的一個強大動力。另外，由于真空預冷設備價格較高，對于我國這樣的發(fā)展中國家，應借鑒日本的經(jīng)驗，采取國家、當?shù)卣?、果蔬生產(chǎn)基地三方投資的方式，以緩解資金的困難，形成良性循環(huán)。我國幅員遼闊，各地季節(jié)差異較大，優(yōu)先發(fā)展移動式的真空預冷裝置，可提高裝置的利用率，盡快收回投資。</p><p>　　第三章 真空室的設計</p>

78、;<p><b>　　3.1 概述</b></p><p>　　真空室是真空設備的主要部件之一。真空設備的生產(chǎn)工藝過程都是在真空室中進行的。真空室中裝有不同的部件，可以完成各種不同的工藝要求。如真空室中有蒸發(fā)金屬的部件，就可以蒸鍍金屬薄膜。各種真空設備的真空室盡管完成的工藝過程各不相同，但大多數(shù)真空室都是由筒體、封頭、門、冷卻水套、法蘭、管道等組成。</p>&l

79、t;p>　　由于使用要求不同，真空室有圓筒形、圓錐形、盒形等。大多數(shù)的真空室是圓筒形的，原因是制造容易且強度好。真空室除采用板材制造外，對于直徑較小的真空室亦可用熱軋無縫鋼管制造。圓筒體焊制后應進行整形和矯治。根據(jù)需要，真空室可以做成立式的或臥式的。</p><p>　　圓筒體的內(nèi)徑D建議選用表8-7中的數(shù)據(jù)。</p><p>　　表3-1 圓筒體內(nèi)徑D單位（mm）</p>

80、;<p>　　本設計要求，滿足每次處理量為500kg，日產(chǎn)10000kg，屬于大中型預處理裝置?？刹捎脠A筒型，真空室采用不銹鋼作材料，內(nèi)壁拋光，外壁涂防銹漆，真空室的半徑：R=1.1m，長度L=6.5m，處理時間小于30min。</p><p>　　3.2 圓筒形殼體計算</p><p>　　按公式計算確定外壓圓筒形殼體壁厚</p><p>　　為了確

81、定真空室的壁厚，應按薄殼理論對真空室進行強度計算。所謂薄殼理論，就是其厚度大大小于它的曲率半徑。實際上薄殼應具有這樣的條件，即</p><p><b>　　S/D≤0.04</b></p><p>　　式中 S——殼體壁厚（mm）；</p><p>　　D——容器內(nèi)徑（mm）。</p><p>　　D取22

82、00mm，帶入上式知，S≤0.04D=88mm。</p><p>　　由上式知，S遠小于圓筒的曲率半徑D(一般是S/D≤0.04)，所以屬于薄殼容器，其強度計算實際上是按薄殼理論受外壓的條件來確定其壁厚，真空室筒體的強度計算如下：</p><p>　　真空室筒體按其長度與直徑不同分為長筒和短筒，二者的判別式為：</p><p>　　Le=1.73(D)

83、 (3-1)</p><p>　　式中： L e—圓筒體的臨界長度(mm)；Di—圓筒內(nèi)徑(mm)；S—筒體壁厚(mm)。</p><p>　　本設計中暫假定壁厚為15mm，將已知量代入(1)式得：Le=46m>6.5m故本設計中的真空室屬于短圓筒，其強度計算如下式：</p><p><b>　　(3-2)</b&

84、gt;</p><p>　　式中：L—短筒筒長(mm)；如下圖所示；</p><p>　　m—安全系數(shù)(6.5～7.5之間取值)。其它符號同(1)式，整理上式，則</p><p><b>　　(3-3)</b></p><p>　　若P取101325Pa，m=7時，則對不銹鋼E=20.1678×104MPa，&

85、lt;/p><p>　　故S0=14.28mm<15mm，因此選用15mm的不銹鋼強度足夠。</p><p><b>　　圖3-1 外壓圓筒</b></p><p>　?。╝）矩形截面；（b）雙壁殼體；（c）角鋼筋；（d）殼體內(nèi)筋；（e）視封頭為筋</p><p>　　3.3 真空室門的強度計算</p>

86、<p>　　各類真空室均設有門，其目的之一是便于在室內(nèi)安裝各種機構，其二是用于取送物料及材料。門通常是由密封法蘭、門板、門鉸鏈、密封圈預緊機構等組成的。門板有凸形的和平板型的，視真空室殼體結構而定。門有圓形和矩形兩種。圓形門易加工，是設計真空室常用形式。矩形門加工密封槽不方便，但有些真空室設計亦常用，如醫(yī)藥及生物制品用的真空冷凍干燥機，生物實驗艙，小型真空鍍膜設備等。圓形門板用標準凸形封頭。門上的法蘭為防止變形影響密封性能，長

87、常采用焊后經(jīng)加工。門的密封槽一般都開在筒體法蘭上。</p><p>　　門的強度按封頭強度計算。</p><p>　　本設計暫考慮真空室門壁厚為15mm，真空室門采用蝶形，其外形圖如圖3-3所示。</p><p><b>　　圖3-2 門示意圖</b></p><p>　?。╝）、（b）為立式真空室；（c）（d）為臥式真

88、空室。</p><p>　　1——法蘭；2——門板；3——鉸鏈</p><p>　　圖3-3 蝶形封頭外形圖</p><p>　　圖3-4 真空預冷裝置結構示意圖</p><p>　　1.真空系統(tǒng) 2.制冷系統(tǒng) 3.控制系統(tǒng)</p><p>　　圖3-5 蝶形封頭類型及計算公式</p><p>

89、　　蝶形封頭的強度計算如下式：</p><p>　　(mm ) (3-4)</p><p>　　式中： P—為絕對壓力，可取為101325Pa；</p><p>　　RB—蝶形封頭球形部分內(nèi)(mm)；為2200mm</p><p>　　r—蝶形封頭圓角半徑(mm)；為330mm</p>&l

90、t;p>　　γ—焊縫系數(shù)，0.7；</p><p>　　M—系數(shù)，M=(1/4)(3+)；1.39</p><p>　　〔σ〕—鋼的許用應力，MPa，293K(20℃)時為144MPa。</p><p><b>　　C—壁厚附加量，</b></p><p>　　C=C1+C2+C3；</p><

91、p>　　式中： C1—鋼板的最大負公差附加量(mm)，一般情況下均取0.5mm；</p><p>　　C2—腐蝕額度，取1mm；</p><p>　　C3—封頭沖壓時拉伸減薄量，取1.5mm；</p><p>　　因此， C=C1+C2+C3=3mm。</p><p>　　代入(4)式得：S=5.58mm<

92、15mm，因此，選用15mm門即滿足其強度要求。</p><p>　　3.4 真空室的密封</p><p>　　在真空設備中，橡膠作為密封材料的應用最為普遍，主要是由于它具有高彈性，較高的耐磨性和適宜的機械強度，因而具有在常溫下密封可靠，可反復拆卸安裝，易于加工，價格低廉的優(yōu)點。缺點是不能承受高溫和低溫的化境條件，與金屬材料密封相比有較大的出氣率和滲透率，通常只能用于低真空和高真空系統(tǒng)，不

93、采取一定的措施不適用于超高真空和及高真空系統(tǒng)的設備中。</p><p>　　為了保證工作真空度，要求真空室的筒體與門之間要嚴格密封，可在真空室與筒體端面處加工一環(huán)形槽，內(nèi)放O型圈作為密封材料，O型槽圈可選用氯丁橡膠作材料，因氯丁橡膠適用于低真空，且放氣率和透氣率均低于普通橡膠，根據(jù)筒體直徑可選用O型圈的型號為：O型圈2300×20。密封圈工作狀態(tài)見圖3-6。</p><p>　　

94、圖3-6 密封圈工作狀態(tài)圖</p><p>　　(a)自由狀態(tài)；(b)工作狀態(tài)</p><p>　　3.5 法蘭及管道設計</p><p>　　此設計可采用國家或部規(guī)定標準法蘭，使用標準法蘭時不用做計算。下圖供非標準法蘭計算使用。法蘭簡圖見圖3-7。</p><p><b>　　螺栓載荷</b></p>&

95、lt;p><b>　　操作時 </b></p><p><b>　　預緊時 </b></p><p>　　式中 P——設計壓力(MPa)；</p><p>　　H——總的流體靜壓軸向力（N）；</p><p>　　Hp——連接件接觸面壓緊總負荷（N）；</p>

96、<p>　　Dcp——密封圈反作用力作用點直徑（cm），當b0時，Dcp為密封圈接觸面的平均直徑，當b0>0.6cm時，Dcp等于密封圈接觸面外徑減去2b；</p><p>　　b——密封圈有效密封寬度，當b0時，b=b0；當b0>0.6cm時，b=0.79；b0為密封寬度；</p><p>　　m——密封圈系數(shù)；查資料見（表3-2）知，m=3</p>

97、<p>　　y——密封圈比壓；查資料知，y=0.69MPa</p><p>　　——操作時螺栓負荷（N）；</p><p>　　——預緊時螺栓負荷（N）。</p><p>　　表3-2 密封厚度b0，密封圈系數(shù)m，壓力y值</p><p><b>　??；</b></p><p><

98、b>　　圖3-7 法蘭尺寸</b></p><p>　　第四章 真空系統(tǒng)的設計計算</p><p><b>　　4.1 真空泵容量</b></p><p>　　4.1.1 抽氣時間</p><p>　　要求20 min內(nèi)抽到預定真空度，來計算泵的抽速，從而選擇泵的大小。</p><

99、p>　　t=2.3 (4-1)</p><p>　　式中: V—真空室的內(nèi)容積 (m3) ；　</p><p>　　Se—有效排氣速度，(m 3/s) ；</p><p>　　P1—起始壓強，(Pa) ； </p><p>　　P2—極限壓力，(Pa)，5mmHg，670Pa。

100、</p><p>　　本設計中，V既包含真空室的體積，又包含冷凝器的體積，真空室的體積為因為真空室與冷凝器相連通,暫設蒸發(fā)器的內(nèi)徑d=0.5m，長L=3m，故V=V1+V2=26.46+0.59=27.05m3。由(5)式變化得：</p><p>　　Se==113 L/S</p><p>　　4.1.2 機械泵的抽速S</p><p>　　

101、按下式計算，取機械泵的有效利用系數(shù)K=0.8?！?lt;/p><p><b>　　S=</b></p><p>　　據(jù)此，可選X—150型旋片式真空泵，其有效抽速為150L/s，極限真空在氣鎮(zhèn)關可達2Pa，氣鎮(zhèn)開時可達66Pa，符合設計要求。</p><p>　　4.1.3 反算泵的抽氣時間</p><p>　　Se=K&#

102、183;S=120L/S　 　t ==18.83 min</p><p>　　4.1.4 管道的流速</p><p><b>　　U=564L/S</b></p><p>　　4.1.5管道的尺寸</p><p>　　管道尺寸根據(jù)具體尺寸決定，一般盡可能取得短些，此處取管長L=300厘米，包括一個低真空閥，并設此閥

103、道孔較大，對抽速影響不大，可以忽略不計，按下式計算:</p><p>　　因此，選用Ф100的管道遠滿足要求。</p><p>　　4.2. 真空系統(tǒng)的附件</p><p>　　(1)除油霧捕集器。旋轉式油封機械泵耗油較多,為了回收隨排氣時一起飛散到大氣里的潤滑油，一度使用除油霧捕集器,安裝在排氣側,使油吸附在填料中進行回收。</p><p>

104、;　　(2)油水分離器。由蔬菜蒸發(fā)的水分,未被蒸發(fā)而凝結,有時浸入潤滑油，使油變質。為除去與潤滑油混合的水分,一般使用油水分離器，在機械泵中通常使用油水分離器和除油霧捕集器后,潤滑油耗量顯著減小。</p><p>　　第五章 制冷系統(tǒng)設計計算</p><p><b>　　5.1 概述</b></p><p>　　真空室用真空泵排氣，當室內(nèi)壓力達

105、到蔬菜的飽和蒸汽壓時，來自蔬菜的水分，開始迅速蒸發(fā)，蔬菜被蒸發(fā)潛熱冷卻，這種蒸發(fā)水蒸汽經(jīng)由冷凍機冷卻的蒸發(fā)器，95%的水蒸汽被凝結成水而被除去?；谡婵疹A冷室的特點，本設計選用獨立發(fā)動機式的機械壓縮機制冷機組。對于小型間歇式或連續(xù)式真空預冷裝置，制冷機組應選擇水冷或風冷氟利昂制冷機組，考慮我國的氣候一般選擇氟利昂風冷機組。</p><p>　　5.2 冷凍機的容量</p><p>　　根據(jù)

106、實驗，蔬菜的水分每蒸發(fā)1%，溫度下降5.5℃。設水的蒸發(fā)潛熱為0.7kw/kg，則</p><p>　　冷凍機的熱負荷Q′可用下式計算：</p><p><b>　　Q′=</b></p><p>　　這種熱負荷，當達到閃點以后到門打開，在這20min內(nèi)需要的熱負荷，如換算成單位時間內(nèi)，則可按下式計算</p><p>　

107、　Q=Q′=2.1 (5-1)</p><p>　　式中：T—蔬菜起始溫度(℃)；30℃</p><p>　　T—蔬菜最終溫度(℃)；3℃</p><p>　　W—蔬菜的重量(kg)。500kg</p><p>　　若起始溫度為30℃，最終溫度為3℃，將參數(shù)代入(6)式，則得：</p>

108、<p>　　Q=51.34kW。</p><p>　　如用另一種冷凍機熱負荷的計算方法進行計算：</p><p>　　Q=Qv+Qr+Qc (5-2)</p><p>　　式中：Qv—蔬菜熱負荷(kW)；</p><p>　　Qr—蔬菜的呼吸熱

109、(kW)；</p><p>　　Qc—其它熱負荷(kW)。</p><p>　　蔬菜比熱C為38.9KJ/kg℃(0.93kcal/kg℃)，冷凍機的冷卻時間為20分鐘，則：</p><p><b>　　Qv=</b></p><p>　　取Qc為Qr的10%，Qr為Qv的3%，則：</p><p&g

110、t;　　Q=Qv+Qr+Qc=4915kW；選大連冷凍機廠生產(chǎn)的4AV10冷凍機，制冷量為53.49kW，電動機功率為22kW，符合要求。</p><p><b>　　5.3 蒸發(fā)器</b></p><p>　　蔬菜冷卻到3℃，蒸發(fā)器的溫度為-5℃合適，為了避免蔬菜凍傷，蒸發(fā)器的溫度應保持在-3℃左右。</p><p>　　(1)蒸發(fā)器的傳熱系