【文章內(nèi)容簡介】 積 。 兩邊積分解得 : 100 2 ( )bP P F d hV CA g z hg d t??? ? ? ?0 bF d z F d h??0bFz h CF? ? ?積分常數(shù) C可由初始條件求得 ,當(dāng)液料剛剛淹沒管嘴口 ,即 h=0時 ,相應(yīng)定量杯內(nèi)液料高度為 Z180。， 故 C = Z180。 又設(shè)定量杯內(nèi)充滿液料時液面距管口的距離為 Z1,管嘴口離開瓶底的距離為 h2,由前式可求得 在上述瞬時流量公式中 ,將變量 Z用變量 h轉(zhuǎn)換后可得 : 同樣 ,要按瓶體部分及瓶頸部分兩段來積分 ,得到開始淹沒管嘴孔口至瓶內(nèi)灌滿定量液料為止所需的灌裝時間為 : 120bFz z hF? ??002 [ ( ) ]bbP F F d hV C A g h z hg F d t?? ?? ? ? ? ? ?122 01200002 [ ( 1 ) ] 2 [ ( 1 ) ]hhbbhbbF dh F dhtP F P FC A g z h C A g z hg F g F??? ?????????? ? ? ? ? ???1110001002[ ( 1 ) ]( 1 ) 212( 1 )bbbniibiiF P P Fz z hF g g FC A gFVC A g P FzhgF??????? ? ?? ? ? ? ? ?????? ? ?? 同理，每瓶所需的灌液時間： t = t1 + t2 （ 四 ） 充氣和抽氣時間的計算 對于常壓法 ， 灌裝所需的時間即為灌液時間 。 對于等壓法和真空法 ， 其灌裝所需時間則應(yīng)是灌液時間與充氣或抽氣時間之和 。 當(dāng)空瓶上升至灌裝閥的瓶口帽接觸并密封時 ,瓶內(nèi)的空氣由常壓充氣至與貯液箱液面上的氣壓相等 ,以流體力學(xué)可知 ,這一過程是容器內(nèi) (即貯液箱內(nèi)氣相空間 )的氣體經(jīng)收縮形管嘴的外射流動 ,因?yàn)槌錃獾臍獾涝诠嘌b的內(nèi)部 ,而充氣的時間又很短 ,故可把充氣過程近似看成是沒有摩擦損失的絕熱過程 (或叫等熵過程 )。 由氣體絕熱過程方程式可求充氣后瓶內(nèi)原有氣體的壓縮容積 0 1 1kkbP V P V? 一只瓶所補(bǔ)充進(jìn)的空氣容積為 :ΔV=VbV1,充氣等壓所需時間 : 11()bggVVtW? ???0 1 1kkbP V P V?1011() Kb PVVP?式中 : P0— 充氣前瓶內(nèi)的氣壓 (即為大氣壓 )。 P1— 充氣后瓶內(nèi)氣壓 (即為貯液箱內(nèi)壓力 )。 Vb— 瓶內(nèi)原有氣體的體積 (即空瓶的容積 )。 V1— 瓶內(nèi)氣壓增高至?xí)r ,原有氣體被壓縮成的容積 。 k— 絕熱指數(shù) ,對于空氣 k=。 1/1100() kPP????瓶內(nèi)氣壓增高至 P1時 ,瓶內(nèi)氣體的密度 ,由絕熱過程方程式可知 ρ 0、 ρ 1 — 對應(yīng)于氣壓 P0、 P1時，瓶內(nèi)氣體的密度， kg/m3。 Wg— 向瓶內(nèi)充氣過程中 ,流經(jīng)氣道孔口截面上的氣體平均質(zhì)量流量， kg/s 瓶內(nèi)氣壓是由 P0不斷變化為 P1的 ,隨著瓶內(nèi)瞬時氣壓的不同 ,Wg也就有不同的瞬時值 ,即 Wg是個變量 。 根據(jù)氣體絕熱過程的柏努利方程式 ,列出貯液箱氣道孔口截面的能量方程 : 221 1 0 0101 2 1 2tttK P u K P uK g g K g g??? ? ???式中 : u1貯液箱氣相空間的氣體流速 ,可近似認(rèn)為 u1= 0； Pot,ρ 0t,uot— 分別 為某瞬時 t，瓶內(nèi)瞬時氣壓為 P0t時瓶內(nèi)空氣的密度及灌裝閥氣道管口的氣體流速 . 由上式可求得 : 1100112 [ 1 ( ) ]1Kt KtK P PuKP??? ? ??01tPP? ?110 0 1 12 11KKKg t g t t gKW A u A PK? ? ? ??? ? ? ? ? ??令瞬時壓力比為： 氣道管口的截面積為 Ag， 則氣體經(jīng)管口的瞬時質(zhì)量流量為 : 氣體絕熱過程流量與壓力比曲線 由上式可做出 Wgt— β線圖。右圖。圖中 βr稱為臨界壓力比 ,由 dWgt/dβ = 0 可求得 12()1KKrK????對于空氣 βr = 對應(yīng) Wgr為臨界噴射量。 圖中虛曲線是根據(jù)上面公式計算繪制的 ,實(shí)際上 ,由實(shí)驗(yàn)測得 ,當(dāng) β βr時 ,氣流將為超音速 ,這時流量保持不變 , Wgr 為過 M點(diǎn)的一條水平線。 由 Wgt— β曲線圖經(jīng)過定積分 ,就可求出充氣過程中的氣體平均重量流量為 : m a xm a xm i nm i nm a x m i n m a x m i n()rg r r g tgtgW W dWdW????? ? ??? ? ? ????? ?? ??10m a x m in111,PP??? ? ?應(yīng)該說明 ,以上計算忽略了灌裝閥氣道阻力的影響 ,計算中又取的平均質(zhì)量流量 ,故存在一定誤差 ,根據(jù)實(shí)驗(yàn)條件 ,有人建議，等壓法灌裝，取充氣等壓時間為 ～ 1秒左右。 式中， 對于真空法灌裝而言 ,灌液前瓶內(nèi)要形成一定的真空度 ,氣壓必須由原有的 P0降低為 P1,則瓶內(nèi)原有空氣的體積 Vb膨脹為 V1。 將膨脹部分的氣體不斷被抽走 ,溫度基本保持不變 ,因此這一過程可以近似看成是等溫過程 ,由氣體等溫過程方程式求得 : 011bPVVP??1011 0( 1 )() bbgggPVVV PtWW?? ????體積增大部分的空氣即為必須抽走的空氣量 ,所以抽氣時間應(yīng)為 : 式中 :Wg在單位時間內(nèi)為使空瓶形成一定真空度而平均分配在每只灌裝閥上的抽氣量， kg/s。 為確定 Wg， 設(shè)全機(jī)的灌裝頭數(shù)為 j， 真空系統(tǒng)由于有關(guān)裝置和連接不嚴(yán)密而造成的空氣滲入量為 W180。（ kg/s） ， 被灌液料原來所溶解的空氣因減壓而引起的逸出量為 W180。180。（ kg/s） ， 則單位時間內(nèi)真空泵的抽氣量 （ 或稱抽氣速率 ） 2 gW W j W W? ??? ? ?21 ()gW W W Wj ? ??? ? ?對于 W180。值，一般可參照右表選取。 真空度 （ mmHg） 空氣滲漏量 W180。 （ kg/h） 200~375 125~200 75~125 25~75 ~ ~ ~ ~ 真空系統(tǒng)的空氣滲入量 被灌裝液料中原來所溶解的空氣 ,由于抽成一定真空 ,溶解量則有所減少 ,簡單估算時 ,可參考（標(biāo)準(zhǔn)氣壓和 20?C）每立方米水中溶解 102千克空氣來計算 ,因此 ,單位時間內(nèi)由液料中逸出的空氣量應(yīng)為 : Q— 灌裝機(jī)的生產(chǎn)能力； pcs/h 22 . 5 1 03600 bW Q V?????設(shè)計時 ,亦可先假定每只瓶在抽氣真空階段所需的時間 ,然后根據(jù)上面幾個公式反過來估算真空泵的抽氣速率 ,待泵選定后 ,尚需校核瓶在進(jìn)液回氣階段能否保證瓶內(nèi)始終維持己形成的真空度 P1,這就要求被灌入液料所逐步占據(jù)的瓶內(nèi)容積的空氣必須及時抽走 , 即要求 : 式中 : Vb— 為每瓶液料定量灌裝的容積 ， tl— 灌液時間 假若不能滿足上面不等式 ,則需重新選擇 Wg或者設(shè)法改變 tl 100 []bgglPVPWWt????例 2 ? 某真空灌裝機(jī)的灌裝頭數(shù)為 30，要求在 (1mH2O = )。若每瓶的灌液時間為 ，灌裝機(jī)的生產(chǎn)能力為 6000 pcs/h，已知在標(biāo)準(zhǔn)氣壓 （約等于 10mH2O）下，空氣密度為 kg/m3， 確定：試求真空泵的抽氣量。 解：首先求單位時間內(nèi)分配給每一灌裝閥的抽氣量， 10 350( 1 ) 0. 5 10 1. 1