灌裝機的設計計算
液體產品從貯液槽送往灌裝用的包裝容器一般用的是圓形管道,因此管道尺寸的確 定就需要合理選擇圓管的內徑和壁厚.
25.1圓管內徑的確定
設輸液管的內徑為d,其截面積為A= xd2/4,液體在管內流動的速度為:S=V/A , V為流經管道任意截面上液料的體積流量,那么,輸液管的內徑為:
d=(4V/xS)s • (2-1)
V=W/p=G*Qmax/3600»p - (2-2)
式中:w—重量流量:指單位時間內流經管道任意橫截面的液料重量;
p-液體產品的密度;
G—每瓶灌裝液料的重量;
Qmax —灌裝的大生產能力。
流速S—般根據經駛選取,這是因為流速增大,管徑則小,雖使材料消耗和基建投 資減少,但贈大了流體的動力消耗,又使操作費用提高,因此,在設計時應根據具體情
況選取,根據體枳流量V及S流速代入公式計算所等于的管徑,還必須根據工程手冊中 查取的規格
一般根據管子的耐壓和耐腐蝕等情況,按標準炭格選定壁厚.
2.5.2液料輸送的功率計算
要在單位時間內供給灌裝容器一定量的液料,其能量可以來自高位貯液槽的位能, 也可以來自輸入泵的機械能,究竟需要多少能量呢?這可由流體力學中能量守恒的努 利方程式來求解,-般先取供料開始及終了的兩個截面作為分
式中:Z為位壓頭、P/y為靜壓頭.au2/2g為動壓頭,其中a為動能修正系數,層流時a=2, 紊流時a=L計算開始時,一般可先假定am,后面根據計算結果可再進行驗算、修正、 凡為泵的壓頭,它指單位重量的液料通過泵后獲得的能量、為損失壓頭,它包括宜 管阻力損失址及局部阻力損失h,之和,其計算方法可查閱流體力學的有關資料.
2.53灌裝時間的計算
液體灌裝的過程包括穩定的管嘴自由出流,不穩定的管嘴自由出流和不穩定的管嘴 淹沒出流等下面針對每種情況分別討論灌裝時間的計算方法.
穩定的管嘴自由出流,由于流經管嘴孔口的液料流量恒定不變即Vs為常量,所以 灌裝時間為:
t = V/Vs (2-4)
式中:V-每瓶所需灌裝液料的容積;
VsTL 口出流的液料體積流量。
由式可見,只有增大Vs才能提高灌裝機的生產能力,而Vs的增加,又與液體的截
積&和導管中液體的壓力有關,因此在增大孔口出流液料體枳流量的同時,應考慮到 壓力的增大將導致液料流速的提高,這將有害于灌裝的穩定進行,而&的增大除應考慮 瓶口尺寸的限制外,在按照液位高度定量的結構中,還應考慮到當液位升至回氣管后, 能否在孔口截面E截斷液流,以便保證定量精度。
全n動液體噩裝機投制系統的設遷^蜒究■
2.5.4生產能力的計算
旋轉型的自動灌裝機的生產能力可用式:Q = a,n進行計算。
式中:Q—生產能力(瓶/分鐘);
a-灌裝機頭數:
n—灌裝臺的轉速(轉/分)。.
從上式可見,要提高灌裝機的生產能力就必須埴大頭數a和轉速n°如果采用增大 灌裝機的頭數a來提高生產率,那么,灌裝機的旋轉臺直徑也要相應增大,這不僅使機 器龐大,而且在旋轉臺轉速一定的情況下,還必須考慮離心力的影響,即瓶托上的瓶子 在未被灌裝閥壓下前或在灌滿液料溫裝完成灌裝閥離開之后,其繞立軸旋轉時產生的離 心力都必須小于瓶子與瓶托之間的摩擦力,否則瓶子將會被拋出托瓶臺,從而影響正常 操作。
如果采用增大立軸的轉速n來提高生產率,那么,除同樣需要考慮離心力的影響外, 主要的還需考慮灌裝時間的影響,當n值提高,但液料灌裝速度沒有提高而與n值不相 適應時,瓶子在旋轉臺上轉動一周的時間內并未能灌滿,沒有達到定量要求,生產循環 也因此受到破壞。