LS-100型小麥淀粉分離器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案論證報(bào)告.

1、 機(jī)電工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)方案論證報(bào)告設(shè)計(jì)題目: ls-100型小麥淀粉分離器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 學(xué)生姓名： 學(xué) 號： 專業(yè)班級： 指導(dǎo)教師 : 2011年3月18日 目 錄1.設(shè)計(jì)任務(wù).2 1.1 總要求.21.2 研究內(nèi)容及主要工作.22.調(diào)研.23.文獻(xiàn)綜述.2 3.1 研究的目的.2 3.2 研究的意義.3 3.3 國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀.34.方案對比論證及結(jié)果.6 4.1 方案的分析與選擇.6 4.2 機(jī)架結(jié)構(gòu)論證.6 4.3 論證結(jié)果.75.工作計(jì)劃. 76. 參考文獻(xiàn). 9 91 設(shè)計(jì)任務(wù)1.1 總要求 設(shè)計(jì)要求:小麥淀粉分離器實(shí)現(xiàn)小麥淀粉乳與小麥纖維的連續(xù)化分離，保證下道工序的工藝需要。要求所設(shè)計(jì)

2、的分離器結(jié)構(gòu)合理，操作方便，便于安裝和維修。 1.2研究內(nèi)容及主要工作1.淀粉分離器的結(jié)構(gòu)型式;2.防止轉(zhuǎn)子葉片的磨損的材料選型和熱處理工藝;3.組合式動(dòng)態(tài)旋轉(zhuǎn)粗粉分離器轉(zhuǎn)子動(dòng)葉輪的轉(zhuǎn)速采用變頻電機(jī)調(diào)節(jié)技術(shù);4.傳動(dòng)型式選型設(shè)計(jì);5.組合式動(dòng)態(tài)旋轉(zhuǎn)分離器的密封設(shè)計(jì)和復(fù)合密封填料的使用;6.動(dòng)葉離心力計(jì)算。2 調(diào)研11年3月22日，我們小組一同前往食品廠進(jìn)行參觀，在參觀過程中我們了解到了現(xiàn)今分離器的應(yīng)用及發(fā)展?fàn)顩r等。通過此次調(diào)研，我們了解到淀粉分離器的主要作用及工作原理，并深入了解了淀粉分離器的結(jié)構(gòu)及主要設(shè)計(jì)要素，此為主要工作。3文獻(xiàn)綜述3.1 研究的目的：盡管國外學(xué)者對分離器用于小顆粒物料的分

3、離早有研究，國外對于淀粉分離用的多級分離系統(tǒng)的研究也取得了一定的成果.但由于被分離物料的多樣性和復(fù)雜性，因此在分離器的運(yùn)動(dòng)特性、幾何特性、動(dòng)力學(xué)特性和物料特性方面具體適用于小麥，淀粉分離的并未有成熟的理論結(jié)果，基礎(chǔ)研究尚不完善。而國內(nèi)的研究現(xiàn)狀更為落后，截止目前，國內(nèi)對分離器用于淀粉分離的研究僅涉足玉米淀粉，對用于玉米淀粉分離出蛋白質(zhì)的分離器作了優(yōu)化設(shè)計(jì)，并得到分離性能改良的產(chǎn)品;對用于除去玉米淀粉乳中的蛋白質(zhì)的九級逆流洗滌系統(tǒng)進(jìn)行了研究并進(jìn)行了工業(yè)性生產(chǎn).但在分離器應(yīng)用于小麥慈淀粉方面的研究工作近乎空白.多級分離器系統(tǒng)設(shè)計(jì)較為復(fù)雜，尚未見到國內(nèi)有關(guān)此項(xiàng)內(nèi)容研究成果的報(bào)導(dǎo).目前國內(nèi)的分離系統(tǒng)主

4、要是從俄羅斯和荷蘭等國進(jìn)口，這些進(jìn)口設(shè)備彼此之間在結(jié)構(gòu)、尺寸、數(shù)童安裝、操作參數(shù)以及工藝流程上也存在差異，其原理和規(guī)律國內(nèi)尚無人研究。加之，俄羅斯全分離系統(tǒng)中，各級分離器間并非簡單的串聯(lián)，具有一定的代表性。為了全面了解和剖析小麥淀粉全分離系統(tǒng)中各因素對分離管主要性能的影響，全分離系統(tǒng)中各級分離器的工作狀態(tài)以及影響系統(tǒng)最終分離效率的因素等方面內(nèi)容，從而設(shè)計(jì)出具有自主技術(shù)權(quán)的小麥淀粉全分離系統(tǒng)裝置，以填補(bǔ)我國該領(lǐng)域空白，提高小麥，淀粉加工機(jī)械水平，因此本課題的實(shí)驗(yàn)研究具有較大的實(shí)際意義和研究價(jià)值.3.2 研究的意義：由上述可知，盡管分離器結(jié)構(gòu)簡單、應(yīng)用面廣，但控制其性能的理論仍十分復(fù)雜，描述分離過

5、程的數(shù)學(xué)模型也很不完善，設(shè)計(jì)時(shí)難以準(zhǔn)確預(yù)測其性能。對于小麥淀粉全分離工作站來說，全分離系統(tǒng)是由十五級并聯(lián)分離器組以一定的方式串聯(lián)而成，其工作狀況非常復(fù)雜。截止目前，國內(nèi)對分離器用于淀粉分離的研究僅涉足玉米淀粉，對用于玉米淀粉分離出蛋白質(zhì)的分離器作了優(yōu)化設(shè)計(jì)，并得到分離性能改良的產(chǎn)品;對用于除去淀粉乳中的蛋白質(zhì)的九級逆流洗滌系統(tǒng)進(jìn)行了研究并進(jìn)行了工業(yè)性生產(chǎn)。但是對于小麥淀粉分離的分離器及全分離系統(tǒng)的研究只有中國農(nóng)機(jī)院的薯類工程中心。而對分離器應(yīng)用于小麥淀粉分離的單級模型以及全分離網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的研究在國內(nèi)外還屬于空白。本文旨在結(jié)合生產(chǎn)實(shí)踐和模擬實(shí)驗(yàn)，以相似理論為實(shí)驗(yàn)依據(jù)，以期建立一組反映分離器分離和操

6、作性能的準(zhǔn)數(shù)方程，以便分離器的放大和優(yōu)化設(shè)計(jì)。該論文的完成將為分離器的優(yōu)化設(shè)計(jì)以及放大設(shè)計(jì)提供理論依據(jù)和指導(dǎo)。 3.3 國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀在淀粉加工業(yè)中分離器起著舉足輕重的作用，它可用來完成淀粉乳的除石、去砂、澄清、濃縮、洗滌精制等多種操作，還被用來處理含淀粉的廢水.因?yàn)榉蛛x既具有洗滌作用又具有沉降分離作用，洗滌作用是由分離器內(nèi)存在強(qiáng)大的流體剪切力的特性決定的，分離器內(nèi)液流中剪切力能使纖維團(tuán)中夾帶的顆粒被釋放出來:沉降分離作用則是由離心力場決定的.淀粉生產(chǎn)的工作原理即為淀粉糊漿與水的混合物進(jìn)入分離管，形成強(qiáng)大的剪切力場和離心力場，在剪切力的作用下，部分與纖維、皮渣、果膠等有機(jī)物結(jié)合在一起的淀粉被洗

7、滌下來進(jìn)入水中，最終形成淀粉、可溶性固形物、纖維、渣和水所組成的多相體系，再通過離心分離將這些物質(zhì)按形狀、密度、粒度等諸多因素分離開來荷蘭人于1948年首先進(jìn)行試驗(yàn)將分離器用于淀粉加工過程，并于1949作為鼓質(zhì)淀粉分離設(shè)備正式投入運(yùn)行。后來人們又嘗試著將分離器用于淀粉生產(chǎn)中所涉及的其它分離過程。50年代后期，淀粉乳精煉和濃縮過程被改變，原來的重力沉降分離設(shè)備(平篩、沉降槽等)開始被分離器、回轉(zhuǎn)篩等墓于離心力作用的設(shè)備所取代，這無疑是淀粉加工技術(shù)的一次重大變革。1957年歐洲最大的一家小麥落淀粉廠首次安裝運(yùn)行了一套三級多管分離器組用于淀粉漿的精煉。同一時(shí)期，波蘭學(xué)者benders第一個(gè)用3omm

8、分離管從小麥，糊漿中分離淀粉，他還設(shè)計(jì)出淀粉乳除砂用的雙底流分離器，于是小型分離器(分離管)開始在淀粉生產(chǎn)中扮演重要的角色。1977年，歐美國家對小麥淀粉漿的分離和濃縮都采用分離管。所用分離管的直徑為15毫米，長100毫米，單管的生產(chǎn)能力為300l/h.現(xiàn)在已發(fā)展到240根分離管并聯(lián)作業(yè)，每小時(shí)可處理72000升料漿.分離器組安排成19級，小麥淀粉糊在沒有任何預(yù)選或稀釋情況下進(jìn)入第4級，但料流從第3級分離器的底流和第5級的滋流相匯合.漿渣被拋向前三級，同時(shí)每臺的底流都帶著淀粉前進(jìn)到第4級。淀粉隨第4級的底流繼續(xù)前進(jìn)，一直流經(jīng)第19級。淀粉與從第19級加入的洗滌水逆向流動(dòng)。這一系統(tǒng)只需傳統(tǒng)系統(tǒng)用

9、水t的5%，而淀粉乳濃度為22.5波美度，淀粉回收率可達(dá)99%.80年代初，波蘭學(xué)者經(jīng)過兩年的研究工作，設(shè)計(jì)出更為簡易的分離系統(tǒng)用于小麥，淀粉加工。該系統(tǒng)用7級分離器洗滌精制，用3級澄清，2級除砂，而經(jīng)過現(xiàn)代的小麥，清洗過程，整個(gè)系統(tǒng)只需9級分離器。隨著研究的深入和技術(shù)的不斷成熟，到80年代，多級分離系統(tǒng)已在歐洲一些國家的玉米和小麥淀粉廠廣泛使用，如荷蘭的niota、瑞典的alfa-laval、波蘭的polemics-coop等公司.分離器在淀粉生產(chǎn)中的應(yīng)用已經(jīng)發(fā)展到幾乎整個(gè)小麥淀粉分離洗滌工序都可由分離來完成的階段。于此同時(shí)，在對分離管的設(shè)計(jì)上，波蘭學(xué)者archimedes spiral發(fā)現(xiàn)

10、內(nèi)壁帶槽的管分離懸浮液的效果更好。這種設(shè)計(jì)是沿分離管的軸向，將分離管柱段和幾乎整個(gè)錐段內(nèi)壁作波紋狀的槽，槽的形狀可以是直條、棱形、拋物線形或三角形等，這樣設(shè)計(jì)尤其對含纖維多的粒狀顆粒的分離更為有利。短錐型分離器亦具有對固相穎粒按形態(tài)進(jìn)行分類的能力。這種結(jié)構(gòu)的分離器可用于棕?cái)R果核和碎殼的分離，還可用于小麥，和谷物淀粉工業(yè)中，對球形淀粉顆粒和片狀雜質(zhì)進(jìn)行分離.俄羅斯淀粉制品科研生產(chǎn)聯(lián)合體經(jīng)過五年的不懈努力在1986年成功研制成從小麥淀粉糊漿和洗滌后的小麥淀粉渣中分離淀粉的全分離生產(chǎn)線。全分離工序由14-15級分離器連接而成，采用3omm分離管，逆流洗滌，淀粉乳濃度18-20波美度，淀粉回收率85-

11、87%。俄羅斯小麥淀粉全分離裝置已發(fā)展成為系列化產(chǎn)品，生產(chǎn)規(guī)模從日處理小麥淀粉50到1000噸不等.從小麥淀粉全分離裝置的特點(diǎn)看出，投資少、成本低和效率高是這套技術(shù)裝備的獨(dú)到之處。因此俄羅斯小麥淀粉全分離裝置具有一定的先進(jìn)性和實(shí)用性，具有借鑒和推廣價(jià)值。該裝置研制成功后不久，不僅在俄羅斯得到迅速推廣和普及，而且已出口到東歐許多國家，我國和越南也都有進(jìn)口25.多級逆流洗滌的效果，除與洗滌級數(shù)、洗水質(zhì)量和操作條件有關(guān)外，還取決于各級分離器組中分離管的結(jié)構(gòu)。目前從小麥淀粉糊漿中分離精制淀粉乳的工藝過程一般由15-19級分離器或7-9級曲篩加上8-g級分離器來完成，各級分離器由不·同數(shù)t的旋

12、管并聯(lián)組成。分離器的結(jié)構(gòu)形式很多，常用的有瑞典的alfa-laval公司的alcl與mocl型號，按處理t不同每組分離管個(gè)數(shù)從20到1016個(gè)不等.近期，國外所從事的分離器系統(tǒng)的研究主要集中在對系統(tǒng)的工作性能做出可靠性預(yù)測，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制以及改進(jìn)分離管的單元設(shè)計(jì)，簡化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，提高系統(tǒng)效率兩方面.進(jìn)一步的研究工作表明，通過應(yīng)用特別設(shè)計(jì)的分離管和分離器以及適當(dāng)?shù)墓苈妨鞒?，減少小麥淀粉加工的用水童，以及分離器和泵的數(shù)量是完全可能的。國內(nèi)對分離器應(yīng)用于淀粉生產(chǎn)的研究起步較晚，自1981年從國引進(jìn)玉米淀粉精制用分離管直徑為10mm的分離器逆流洗滌系統(tǒng)以來，也日益重視這項(xiàng)技術(shù)6。國內(nèi)仿制的分離管，一度洗

13、滌效果達(dá)不到設(shè)計(jì)指標(biāo)，洗滌后淀粉中蛋白質(zhì)含t常在0.5%以上，有時(shí)達(dá)0.8%-1%。成都科技大學(xué)的陳文梅教授等人對此曾做過一些研究工作。這些研究以玉米淀粉粗漿作為試驗(yàn)物料，以單級試驗(yàn)為基礎(chǔ)，探索了直徑10mm的分離管并聯(lián)而成的分離器組的基本流體動(dòng)力性能和分離性能。他們通過試驗(yàn)和理論分析，針對華北制藥廠引進(jìn)的美國dorr公司的分離管，改造了其進(jìn)料口與底流口的結(jié)構(gòu)與尺寸，提高了分離性能，擴(kuò)大了處理能力，并把材料由尼龍改成聚甲醛，從而提高了其耐磨特性。他們曾提出過探索多級申聯(lián)分離器組及優(yōu)化設(shè)計(jì)的問題，但受科研條件等限制，對多級分離器逆流洗滌系統(tǒng)設(shè)計(jì)機(jī)理的研究并未深入下去。近年來，該領(lǐng)域的研究工作還是

14、一片空白。目前，國內(nèi)用于小麥淀粉生產(chǎn)的多級分離器逆流洗滌裝!主要是90年代從俄羅斯和荷蘭進(jìn)口的，2000年農(nóng)機(jī)院完成了國家計(jì)委的農(nóng)副產(chǎn)品加工關(guān)鍵技術(shù)與示范工程中小麥淀粉全分離關(guān)鍵技術(shù)與裝備項(xiàng)目，填補(bǔ)了國內(nèi)空白。4 方案論證4.1轉(zhuǎn)鼓結(jié)構(gòu)選擇論證錐型轉(zhuǎn)鼓圓錐篩的錐型轉(zhuǎn)鼓的錐角對圓錐篩的性能影響是很大的。必須根據(jù)淀粉顆粒的特性，正確選擇合理的轉(zhuǎn)鼓錐角。方案一：采用大錐角的轉(zhuǎn)鼓。方案二：采用中等錐角的轉(zhuǎn)鼓。方案三：采用小錐角的轉(zhuǎn)鼓。論證：采用大錐角的轉(zhuǎn)鼓可以提高生產(chǎn)能力，但濾渣含濕量也隨之增高，且錐角過大，濾渣太濕，無法滿足生產(chǎn)要求；采用小錐角轉(zhuǎn)鼓，物料在轉(zhuǎn)鼓中的停留時(shí)間延長，濾渣干燥程度提高，但生

15、產(chǎn)能力降低，如果錐角過小，物料將會停滯在轉(zhuǎn)鼓上，無法進(jìn)行自動(dòng)卸料。中等錐角的轉(zhuǎn)鼓，它的經(jīng)驗(yàn)值是30-50度，在此次設(shè)計(jì)中取其中間值40度。中錐角轉(zhuǎn)鼓能使物料在旋轉(zhuǎn)中能分成兩層，分別沿孔篩流出和沿錐斜面向下運(yùn)動(dòng)，在保證生產(chǎn)能力的同時(shí)也保證了物料不在轉(zhuǎn)鼓上停滯，能自動(dòng)卸料，確保了圓錐篩的分離效率。所以采用方案二。4.2機(jī)架結(jié)構(gòu)論證方案一：采用鑄造機(jī)架。方案二：采用焊接機(jī)架。論證：圓錐篩的設(shè)備一般情況下會布置在加工廠的二樓，而不會在底層，這就要求機(jī)架要整體結(jié)構(gòu)緊湊，且重量輕。鑄造機(jī)架的精度比較高，但重量比較大，對建筑有較大的負(fù)荷，如果安裝數(shù)量較多的話，對建筑的承受能力將會有很大要求。由于對機(jī)架的精度

16、要求不是很高，而焊接的機(jī)架主要由鋼板、型鋼或鑄鋼件等焊接而成，所以焊接機(jī)架與鑄造機(jī)架相比具有制造周期短、重量輕、成本底且強(qiáng)度和剛度高、施工簡便、材料利用充分等優(yōu)點(diǎn)，在很多機(jī)器外殼的制造生產(chǎn)中都廣泛使用。所以方案二比較合理。4.3 論證結(jié)果上述從淀粉加工的工藝過程以及其他方面考慮，對設(shè)計(jì)圓錐篩需要考慮的因素和一些需要注意的問題進(jìn)行了初步的方案論證，有待于在進(jìn)一步的設(shè)計(jì)中改進(jìn)。在初步的方案論證中設(shè)計(jì)的錐式分離器能實(shí)現(xiàn)連續(xù)化、自動(dòng)化作業(yè)。達(dá)到淀粉與纖維的分離，并且滿足下道工序的工藝要求。所設(shè)計(jì)的分離器結(jié)構(gòu)緊湊合理，設(shè)備操作方便，便于安裝和維修。整體結(jié)構(gòu)的分析正確，所用的視圖表達(dá)方法正確、表達(dá)清晰。初

17、步擬定的總體方案合理可行。5畢業(yè)設(shè)計(jì)工作進(jìn)度計(jì)劃：5畢業(yè)設(shè)計(jì)工作進(jìn)度計(jì)劃：起 迄 日 期工 作 內(nèi) 容2011年2月28日3月31日收集資料、撰寫方案論證報(bào)告、進(jìn)行外文資料翻譯4月1日4月15日確定總體方案，繪制方案圖 4月16日 5月16日總體設(shè)計(jì)，計(jì)算、繪制總裝圖、部裝圖 5月17日 5月31日細(xì)部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、計(jì)算、繪圖6月1日6月日撰寫說明書、整理資料、答辯準(zhǔn)備6月4日6月6日論文答辯6主要參考文獻(xiàn)1.李浪,周平,杜平定遍著淀粉科學(xué)與技術(shù)河南科學(xué)技術(shù)出版社1993年2.蘇ib.p.柯斯明科,a.e奧甫琴尼科夫b.m高爾巴托夫著王啟堯譯淀粉生產(chǎn)中國食品出版社1986年3.王肇慈遍著三薯綜合加

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