散装饮料自动售货机关键部分的分析与研究

发布时间：2017-03-20 10:03

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【摘要】：散装饮料自动售货机是青岛澳柯玛自动售货机股份有限公司研发的一款新型产品,主要是根据市场发展趋势和客户要求而设计的。虽然自动售货机在欧美以及日韩等国家已经相当普遍,而且种类繁多,但在我国,投放到市场上的自动售货机的数量和种类还是相当少的,而且与欧美等国家相比,技术也是相当的滞后,所以自动售货机在我国的发展还是具有很大的市场潜力。未来,多样化、智能化将成为自动售货行业的发展潮流。本文首先根据客户要求和自动售货机的设计原则对散装饮料自动售货机的结构进行了详细的论述,主要包括整机的布局、落杯落盖装置、冲洗装置、保温制冷系统、内胆、控制系统,然后运用参数化建模软件Pro/E建立起整个自动售货机的物理模型。其次,本文对冲洗管路中饱和蒸汽流动状态进行了理论分析,对连续性方程、动量方程以及能量守恒方程进行了推导,并结合实际气体的状态方程和焓方程构成了饱和蒸汽在冲洗管路中流动的数学模型,结合实际情况,本文不考虑蒸汽在流动过程中的相变以及摩擦等因素,因此对模型进行简化使之能够直接求解;然后运用FLUENT软件对五条饮料管路中的最长管路和最短管路进行仿真分析,选用蒸汽温度为400K、压力为0.3MPa,通过仿真分析能够看出用该状态的蒸汽冲洗饮料管路满足饮料管路冲洗标准。再次,本文运用ANSYS Workbench软件对初步设计的加热管进行了加热效果的仿真分析,然后利用优化设计Design Explorer模块对加热管进行优化,分析加热管的各个尺寸对加热效果的影响,并根据目标函数选择出最优的设计方案。最后,本文所设计的散装饮料自动售货机的控制部分采用PLC控制,根据PLC编程方法选用合适的PLC型号并对其主要模块进行程序的编制。
【关键词】：散装饮料自动售货机 蒸汽清洗 仿真优化 PLC控制
【学位授予单位】：青岛科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TH692.62
【目录】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-9
• 符号说明9-10
• 1 绪论10-18
• 1.1 自动售货机的发展10-14
• 1.1.1 国外自动售货机的发展10-12
• 1.1.2 国内自动售货机的发展12-14
• 1.2 自动售货机的优点14-16
• 1.3 课题来源16
• 1.4 课题研究的主要内容和目标16-18
• 2 散装饮料售货机总体结构及管路冲洗技术简介18-30
• 2.1 散装饮料售货机设计要求18
• 2.2 散装饮料售货机的总体结构18-23
• 2.3 管路冲洗技术简介23-26
• 2.3.1 管路冲洗的目的及意义23
• 2.3.2 管路冲洗技术及研究现状23-25
• 2.3.3 流体流动状态与清洗效果的关系25-26
• 2.4 蒸汽清洗发展及应用26-29
• 2.4.1 蒸汽清洗的发展及特点26-28
• 2.4.2 蒸汽清洗设备的分类28
• 2.4.3 蒸汽清洗技术研究应用现状28-29
• 2.5 本章小结29-30
• 3 冲洗管路蒸汽流动状态的理论分析30-43
• 3.1 模型假设30
• 3.2 局部压力损失30-31
• 3.3 蒸汽流动数学模型推导31-36
• 3.3.1 连续性方程31-32
• 3.3.2 动量方程32-34
• 3.3.3 能量方程34-36
• 3.4 蒸汽流动数学模型36-38
• 3.5 微分方程的求解38-41
• 3.6 本章小结41-43
• 4 冲洗管路数值模拟43-64
• 4.1 FLUENT软件概述43-47
• 4.1.1 FLUENT软件简介43
• 4.1.2 FLUENT软件基本构成43-44
• 4.1.3 FLUENT软件求解步骤44-45
• 4.1.4 FLUENT软件求解计算方法45-47
• 4.2 冲洗压力的确定47-49
• 4.3 冲洗管路蒸汽流动基本方程49
• 4.4 计算模型的选择49-51
• 4.5 物理模型的建立与简化51
• 4.6 模型网格的划分51-52
• 4.7 求解相关设置52-59
• 4.8 计算结果及分析59-63
• 4.9 本章小结63-64
• 5 加热管的设计及优化64-77
• 5.1 引言64
• 5.2 PTC材料简介64-66
• 5.3 加热管物理与数学模型的建立66-69
• 5.3.1 物理模型的建立66-67
• 5.3.2 模型假设67-68
• 5.3.3 加热控制方程68-69
• 5.4 加热管的优化69-76
• 5.4.1 Design Exploration简介70
• 5.4.2 优化分析步骤70-71
• 5.4.3 优化准则71
• 5.4.4 优化设置71-72
• 5.4.5 优化结果及分析72-76
• 5.5 本章小结76-77
• 6 控制系统的设计与实现77-87
• 6.1 引言77
• 6.2 PLC简单概述77-79
• 6.3 散装饮料自动售货机主要的设计内容79
• 6.4 控制系统的总体设计方案79-85
• 6.4.1 硬件系统的组成以及工作流程79-80
• 6.4.2 子控制系统的概述80-81
• 6.4.3 散装饮料机输入输出端的确定81-82
• 6.4.4 PLC型号的选择82-83
• 6.4.5 I/O地址分配及硬件接线图83-85
• 6.5 PLC控制程序的设计85
• 6.6 本章小结85-87
• 总结与展望87-89
• 参考文献89-92
• 附录 梯形图92-99
• 致谢99-100
• 攻读硕士期间发表的学术论文目录100-101

【参考文献】

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