啤酒灌装过程数值模拟

针对啤酒灌装过程,将酒液与空气的运动归结为具有自由表面的VOF两相流模型问题.以640mL啤酒灌装为例,应用Fluent软件计算了不同灌装速度下瓶内流场的速度、压力、紊流损失等,分析了瓶子形状和灌装速度对液体运动状态的影响,宏观显示了啤酒灌装过程中瓶内气液两相流的运动状态,计算结果与前人计算结果相符.模拟计算结果将对调整啤酒灌装工艺、设计和改进啤酒瓶形状提供依据,从而对提高瓶装啤酒质量等具有重要意义.     

液体物料的灌装技术

FillingTechniqueofLiquidProducts重力灌装法重力灌装法是灌装容器到预定的液位。来自贮液箱的液体流经一个弹簧充填阀,阀下容器打开,液体由于自重流入被密封的容器。容器内的空气经高出贮液箱液面的排气管排出。当容器内的液位上升到比排气管的下口略高时,灌装停止。同压力灌装和真空灌装一样,这种灌装方法不会有液体溢出,液体中渗气很少,灌装液位高度一致、灌装方法比较简单、易于掌握。它可以用于大规模的无菌灌装,灌装各种不含气的液体。重力真空灌装法这种灌装法和重力灌装法类似。事实上,它是一种在低真空下靠重力灌装的方…     

带负吸功能的液体灌装阀

目的研发一种关阀后液体不滴漏的灌装阀。方法打破传统设计理念,将灌装阀设计成复合腔,即灌装腔和负吸腔,负吸腔在灌装腔内部。灌装阀关闭瞬间,负吸腔形成上腔和下腔,下腔具有负压,阀口周围残留的液体会自动顺着阀芯和负吸杆中间的毛细孔被吸入负吸下腔。结果灌装阀关闭后没有残留液体滴漏,避免了残留液体污染包装桶,省去了传统的接料盘或复杂的负吸装置。结论带负吸功能的液体灌装阀成功地解决了灌装阀滴漏的难题,而且结构紧凑、成本低。     

基于蜂群算法的等压灌装阀阀口流道结构优化

目的为了改善等压灌装阀的灌装性能,分析阀口流道结构参数对液料流场的影响,求解流道内最大压力损失、最大液料流速和最大湍动能均最小化的约束多目标优化问题。方法基于正交试验设计和Fluent流场仿真软件对灌装阀阀口流道流场进行数值模拟,并通过回归分析建立以阀口流道结构参数为自变量的最大压力损失、最大液料流速和最大湍动能的经验方程,进而建立阀口流道结构参数约束多目标优化模型,采用约束多目标人工蜂群算法对优化模型进行求解。结果流道内最大压力损失最小化、最大液料流速最小化和最大湍动能最小化这3个目标之间存在冲突,无法同时达到最优,基于多目标人工蜂群算法获得了阀口流道结构参数的最优Pareto解集。结论约束多目标人工蜂群算法能有效用于等压灌装阀阀口流道结构参数的优化。     

基于PLC的电子灌装计量系统设计

基于灌装机储液罐、灌装物料、管道和气动阀的相关数据,建立了数学模型,分析了影响灌装计量系统精度的原因,确定了灌装计量精度调试和校验措施的依据和方法。结果表明:该灌装计量系统可达到设计要求,性能稳定,具有较好的应用前景。     

高粘稠物料在灌装阀体内的流动状态分析

根据灌装高粘稠物料的活塞式灌装机的结构和参数,利用软件Proe/E建立了三通阀及进出料口内流道的三维几何模型。应用前处理软件Gambit进行网格的划分、细化,然后对出料口在Fluent中进行计算研究,应用CFD对活塞式灌装机的阀和活塞的运动关系进行分析,并对阀芯运动到不同位置时的流速、压力,以及高粘稠物料的湍流强度进行了分析,获得了阀在不同位置时,不同流量下受到的湍流强度、流速、流量系数与流量、角度之间的关系。对高粘度物料的灌装和结构参数优化具有一定的借鉴意义。     

一种液体纸袋砖包连续灌装切断装置设计

基于液体纸袋灌装设备的结构特点及其工作原理分析和研究,提出了影响该类设备生产率的主要因素是成型速度和封口切断方式,给出了将刀具斜置连续切断新结构的设计原理及计算方法。通过与现代同类产品比较,指出了该结构具有结构简单、工作稳定可靠、切断效率高等优点,对提高连续式液体纸袋灌装生产线的效率十分有效。     

多通道微注灌装控制系统设计

目的研究一种卡式多通道微注灌装机系统,实现从液体及粉末的微量灌装到卡式对象的自动封装。方法设计系统机械结构,包括自动送卡环节、微注灌液环节、微量灌粉环节、封装环节,同时设备基于可编程控制器、人机界面监控,采用闭环控制并结合接近开关、行程开关实现对整个系统的精确控制。结果该设备能够完成卡式对象的微量灌装及自动封膜。结论该系统自动化程度高,整个生产过程稳定,产品规格性能优异,能够解决微量灌注、高效封膜的难题。     

基于 PLC 的防爆全自动灌装设备控制系统设计

目的研究工业物料中易燃、易起泡的化工物料的灌装。方法设计一种自动卸盖、自动液面下灌装、自动上盖的全封闭式自动化防爆液体灌装机,在自动卸盖工位卸盖后向空桶内充惰性氮气,在灌装工位进行液面下自动灌装,始终保证灌装头在液面下灌装,灌装完成后在上盖工位将桶盖旋上,灌装和上盖工位设计在密闭间内,并安装抽风机将密闭间的挥发物抽走。结果在灌装前充满氮气,使灌装物料不易挥发,在全液面下灌装不易产生气泡沫,密闭间的设计保证不污染环境。结论该设备在某化工厂经实际应用,运行稳定可靠,适合于易燃工业物料的密闭灌装。     

液态定量灌装机灌装量超差分析和建议

笔者多年来 ,在对液态定量灌装机进行周期检定时 ,发现执行的ＪＪＧ６８７—１９９０《液态物料定量灌装机》计量检定规程 ,存在对新出厂灌装机和新型样机鉴定没有统一规范技术要求、试验项目和计算公式的规定 ,对关键物料管的流量、活塞与气缸之间密封 ;分液盘转速和分液隔板距离与物料管的流量 ;定量器在不同位置的实际流量 ;用分装容器高度来确定灌装量 ,而分装容器高度相同 ,分装容器容量不同 ,灌装量怎样保持一致 ;规程没有任何试验项目和技术要求 ,对灌装机整体评定存在着依据不充分的问题 ,使新出厂和使用中的灌装机灌装量超差不可避…     

改进粒子群算法的啤酒灌装机液位控制PID参数整定

目的 整定最优的PID控制参数,对啤酒灌装机中贮液罐液位进行控制,以保证PID控制器能满足啤酒生产中的控制要求。方法 结合Rosenbrock搜索法和个体扰动策略来改进粒子群算法,并利用改进算法整定PID参数,最后将整定好参数的PID控制器用于控制液位对象;基于Matlab进行仿真实验,利用粒子群算法与文中方法做比较。结果 通过Matlab仿真验证,改进了粒子群算法整定的PID参数,其跟踪特性的调节时间为16.18 s,超调量为10.20%,IAE性能指标约为6.09;粒子群算法整定结果表明,跟踪特性的调节时间为27.72 s,超调量为26.90%,IAE性能指标约为7.23。结论 与原始粒子群算法相比,文中算法整定的3个PID参数在控制液位对象时综合性能评价指标更好,且能使系统平稳过渡,超调较小,响应速度快,调节时间快,其控制器性能能满足啤酒灌装机的生产要求。     

Numerical study of liquid nitrogen cavitating flow through nozzles of various shapes

The cavitating flow of cryogenic liquid through a spray nozzle is influenced by many factors, such as unique thermophysical properties of cryogenic liquid, the inflow temperature and the complicated geometrical structure of the spray nozzle. The geometrical parameters of liquid nitrogen spray nozzles have a profound impact on cavitating flow which in turn affects spray atomization characteristics and cooling performance. In present study, CFD simulations are performed to investigate influence of the nozzle geometry on the liquid nitrogen cavitating flow. The mixture model is used to describe the liquid-vapor two phase flow, and both the cavitation and evaporation are considered for the phase change. The predictions of mass flow of liquid nitrogen spray are validated against experimental results. The effects of geometric parameters, including the outlet orifice diameter and the length of nozzle, the inlet edge angle of orifice, the inlet corner radius of orifice, the orifice shape and different positions of swirl vanes, are investigated under a wide range of pressure difference and inflow temperature. The results show that the effects of geometric parameters on cavitating flow show different trends under subcooled conditions compared with saturated temperature conditions. The flow characteristics are more affected by the changes of the inlet edge angle, the inlet corner radius, and the orifice shape. The insert of swirl vanes has an effect on the distribution of the cavitated vapor within the orifice, but it has little influence on flow characteristics. The results could enrich our knowledge of liquid nitrogen cavitating flow in spray nozzles of various shapes.     

基于数值模拟与实验的弯液面约束电化学沉积工艺研究

目的 研究影响弯液面约束电沉积(MCED)的工艺参数(电压、浓度、湿度和喷嘴移动速度)，以确保制造出满足要求的高性能金属微结构。方法 首先采用COMSOL有限元仿真研究了沉积过程中不同电压、浓度、湿度和喷嘴移动速度对MCED沉积速率的影响，确定了MCED在上述参数影响下的变化规律。其次，进行了工艺试验，验证了仿真结果的正确性。结果 仿真结果表明，MCED沉积速率与电压、电解液浓度呈正相关。喷嘴移动速度会影响金属微结构的初始沉积直径和沉积速率，喷嘴移动速度越慢，沉积结构初始直径越大，沉积速率相对越慢，而且还会影响沉积能否顺利进行。实验结果表明，在相同湿度下，在弯液桥边缘位置存在相对湿度梯度，易产生强对流，在边缘位置，加快扩散速度将会造成边缘优先生长。在不同湿度下，易出现空心结构和实心结构。结论 通过将仿真与实验相结合，得到了沉积速率、沉积形状与电压、电解液浓度、喷嘴移动速度和湿度之间的关系，通过调控工艺参数(电压、浓度、湿度和喷嘴移动速度)得到最佳适用值，可获得沉积质量较好的金属微结构。     

Uniformity of Powder Die Filling Using a Feed Shoe: A Review

The process of die filling for achieving a uniform fill is a critical unit operation that is far from being sufficiently understood. Factors influencing powder flow from a feed shoe and powder deposition into a die are reviewed in this article. The factors include feed shoe speed, feed shoe holding time over the die, particle shape and size, powder size distribution, die shape and size, die configuration, filling intensity, filling direction, and the height of powder in the feed shoe. Devices suitable for evaluating the quality of powder deposition in dies need to be more: (1) specific to simulate the filling process, (2) versatile to encompass different filling parameters, and (3) able to provide quantitative evaluation. Recommendations to improve die deposition and density uniformity are given with respect to powder characteristics and die and feed shoe properties. New devices using load cells, pressure sensors, or tactile sensors to investigate powder deposition are important for further the investigation of the deposition process and spatial density uniformity. These primary measurement devices have the potential to bridge the knowledge gap and enable the development of discrete and/or continuum-concept computational models for the dynamic die-fill process.     

Uniformity of Powder Die Filling Using a Feed Shoe: A Review

The process of die filling for achieving a uniform fill is a critical unit operation that is far from being sufficiently understood. Factors influencing powder flow from a feed shoe and powder deposition into a die are reviewed in this article. The factors include feed shoe speed, feed shoe holding time over the die, particle shape and size, powder size distribution, die shape and size, die configuration, filling intensity, filling direction, and the height of powder in the feed shoe. Devices suitable for evaluating the quality of powder deposition in dies need to be more: (1) specific to simulate the filling process, (2) versatile to encompass different filling parameters, and (3) able to provide quantitative evaluation. Recommendations to improve die deposition and density uniformity are given with respect to powder characteristics and die and feed shoe properties. New devices using load cells, pressure sensors, or tactile sensors to investigate powder deposition are important for further the investigation of the deposition process and spatial density uniformity. These primary measurement devices have the potential to bridge the knowledge gap and enable the development of discrete and/or continuum-concept computational models for the dynamic die-fill process.     

基于RBF-PID的啤酒灌装机贮液缸内液位控制

目的提高啤酒灌装质量和效率,对贮液罐液位进行精确控制。方法在传统PID控制的基础上,提出一种RBF神经网络与PID相结合的啤酒灌装机贮液缸内液位自适应控制方法。利用RBF神经网络的快速自学习能力调整PID控制的比例、积分、微分系数。结果与传统PID控制相比,RBF-PID控制响应速度快,超调量较小,系统达到稳定的时间得到大大缩短。结论文中方法提高了啤酒灌装机贮液罐内液位的控制精度,有效提高了啤酒的质量和产量。     

BF36—1灌装机灌装原理的剖析

对德国马格登堡饮食机械厂制造的BF36-1型灌装机的总体结构、送瓶机构、液面调节装置、灌装阀、托瓶机构和传动系统作了较为全面的解剖与分析。     

基于机器视觉的红酒灌装品质检测

目的对红酒灌装后液位、杂质、瓶体裂纹等进行快速检测。方法运用机器视觉技术,选择合理的检测器件,构建红酒灌装品质的机器视觉检测系统,并利用Matlab R2015a软件设计液位、杂质与裂纹的算法程序,采用竖直方向上Sobel算子检测液位,采用差影法检测杂质与裂纹。结果通过Soble算子边缘检测对红酒灌装后的液位检测识别率为97%,差影法对瓶内杂质检测识别率为98%。结论该实验对于红酒灌装后的液位和杂质检测具有一定的可操作性。