92_lt-600型固定式夹层锅设计 毕业设计

目录1绪论311夹层锅用途及特性312夹层锅的分类及主要性能参数3121夹层锅的分类3122夹层锅主要技术特性、参数313夹层锅使用注意事项414夹层锅维护保养52夹层锅整体设计621性能参数的确定622设备的主要组成部分63夹层锅各零部件的设计731锅体7311内层锅7312外层锅8313开孔补强的考虑932锅外接管9321进气孔接管的取用9322出气孔接管的取用10323排水孔接管的取用10324排料孔接管的取用1133支脚1134疏水阀的选用13341疏水阀13342疏水阀的工作原理如下13343规格及技术参数1435安全阀的选用15351安全阀简介1536搅拌装置17361搅拌器17362搅拌轴1937传动装置22371电动机及减速机的选用22372底座的设计23373螺栓的选用24374支撑板的设计2438锅体隔热层244夹层锅的有关计算2641生产能力计算2642热量计算26421加热物料消耗的热量26422对锅体加热消耗的热量26423锅内液体表面蒸发热量26424向周围介质辐射和对流的热量损失27425因设备不密闭而泄漏的热量损失27泄漏Q426蒸汽消耗量27参考文献29致谢301绪论11夹层锅用途及特性夹层锅又名蒸汽锅、蒸煮锅、夹层蒸汽锅，是一类广泛应用于糖果、制药、乳品、酒类、糕点、蜜饯、饮料、罐头、卤味等食品的加工的蒸煮设备。夹层锅也可用于大型餐厅或食堂熬汤、烧菜、炖肉、熬粥等，是食品加工提高质量、缩短时间、改善劳动条件的良好设备。夹层锅以一定压力的蒸汽为热源（也可选用电加热），夹层锅具有受热面积大、热效率高、加热均匀、液料沸腾时间短、加热温度容易控制等特点。夹层锅锅内层锅体内锅采用耐酸耐热的奥氏型不锈钢制造,配有压力表和安全阀,外型美观、安装容易、操作方便、安全可靠。12夹层锅的分类及主要性能参数121夹层锅的分类1）按结构形式分为固定式夹层锅和可倾式夹层锅；2）按有无搅拌装置分为带搅拌式夹层锅与不带搅拌式夹层锅；3）按加热方式分为电加热夹层锅、蒸汽加热夹层锅。122夹层锅主要技术特性、参数1）各型号夹层锅受热面积及液料沸腾时间表参数型号受热面积（M2）液料及加入量KG蒸气压力MPA沸腾时间（MING50045自来水500345G100058自来水1000356G150088自来水1000367G200113自来水1000389G300143自来水100031015G400175自来水100031118表11各型号夹层锅受热面积及液料沸腾时间表2）各型号夹层锅性能参数公称容量L产品型号直径深CM形式额定工作压力MPA搅拌速度R/MIN最大可倾角进出口管径INCH电机功率KWG50I可倾G50II50/5240搅拌0090536901/2“055G100I可倾G100II搅拌36055G100III100/7050搅拌00905903/4“055G200I可倾G200II搅拌36055G200III200/8055固定00905903/4“G300I可倾G300II搅拌36075G300III300/9060固定00905903/4“G400I可倾G400II搅拌36075G400III400/10065固定00905903/4“G500I可倾G500II搅拌36110G500III500/11072固定00905903/4“G600I可倾G600II搅拌36150G600III600/12080固定00905903/4“表12各型号夹层锅性能参数13夹层锅使用注意事项1）使用蒸气压力，不得长时间超过定额工作压力。G500200自来水200031520G600230自来水2000315202）进汽时应缓慢开启进汽阀，直到需用压力为止，冷凝水出口处的截止阀，如装疏水器，应始终将阀门打开；如无疏水器，则先将阀门打开,直到有蒸气溢出时再将阀门关小,开启程度保持在有少量水汽溢出为止。3）对安全阀，可根据用户自己使用蒸气的压力，自行调整。4）蒸气锅在使用过程中，应经常注意蒸气压力的变化，用进汽阀适时调整。5）停止进气后，应将锅底的直嘴旋塞开启，放完余水。6）可倾式和搅拌式夹层锅，每班使用前，应在各转动部位加油；搅拌式夹层锅锅体面上的部件，建议采用熟菜油；其它各处均采用3040机械油。14夹层锅维护保养1）进汽管和出水管接头漏汽，当选紧螺帽不解决问题时，应添加或更换填料。2）压力表和安全阀应定期检查，如有故障及时调换和修理。3）减速箱开始使用50小时后，应拆下来放掉润滑油，用煤油或柴油冲洗，加入3040干净机油，使用150小时后，第二次换油，以后可视具体情况，每使用到1000小时左右换油一次。4）防锈油剥落，应及时涂刷，涂外锅的油漆，建议采用X553铝粉乙烯耐水漆。5）本锅使用5年后，建议进行安全性水压试验，以后进行水压试验的间隔时间，按各地技术部门的要求进行。水压试验的压力P水按下列情况决定当额定工作气压P额06MPA时,P水015MPA当额定工作气压P额0608MPA时,P水P额03MPA6）本锅外层锅体使用3毫米厚的钢板制造,钢号Q235,当外锅经多年锈蚀减薄到2MM以下时,应停止使用。7）本锅不锈钢的焊接和不锈钢其它钢材连接处的焊接,应采用不锈钢焊条奥102、奥107、奥132、奥137,不宜采用其它牌号。2夹层锅整体设计此次设计的夹层锅型号为LT600。L指立式T指夹套材质为碳钢600指有效容积为600L21性能参数的确定1）最大工作压力035MPAWP2）设计压力105367MPA3）工作温度1454）容积600L5）容器直径600MM6容器高度760MM7腐蚀裕量C1MM22设备的主要组成部分1锅体夹层锅的主要部分,主要作用为盛装物料与通压力蒸气2管口的接管用于连接锅体与外部结构3支脚用于支撑锅体4疏水阀用于排冷凝蒸汽水5安全阀排蒸气及控制气体的压力6搅拌装置搅拌物料,使物料均匀受热7锅盖支撑减速机及电动机,卫生保护装置8传动装置设备的动力机构,带动搅拌器运行9隔热装置内层锅与外层锅之间的隔热3夹层锅各零部件的设计31锅体锅体由内层锅与外层锅焊接而成311内层锅材质的确定在满足安全和使用条件的前提下，还要考虑工艺性和经济性。参考GB1501998内层锅选用材料不锈钢OCR18NI9,固溶10101150快冷处理，拉伸C强度，屈服强度，弯曲疲劳极限，扭剪疲劳极MPAB520MPAS205185MPA限。1内层锅形状为一个半球壳与一段圆柱壳球壳半径为600MM圆柱壳高160MM加工方法为冲压满载物料时,锅受物料给的力示意图OXFRTG图311受力分析满载非工作状态时内层锅所受拉力COSGFT其中VG为物料的密度取3081/KGM322314460162RDHM当时，0MAX18063504FGN拉伸强度条件SASTBAXA内层锅体的横截面积S安全系数，材质均匀，载荷和应力计算不够精确时取3S2MAX2250643710TSFM正常工作时，夹层锅受外压力035MPA的作用。当球壳受外压力时存在着可能失稳的问题即存在于外压球壳上的压缩应力经常是当它的数值还远远低于材料屈服极限时,球壁会突然被压瘪,这时圆形横截面一瞬间变成了曲波形因此这是一个外压球壳的稳定计算。参照GB1501988只能用推算的方法算得锅的壁厚。算得的厚度为4MM计算方法如下假设A,令定出4NM413ENCM0/ERB利用公式计算系数A00006250125/EARC根据所用材料查图表求得系数B60则许用外压力小于035MPA0603/EBPMPA为内层锅的名义厚度N内层锅的有效厚度EAB均为BG1501988图3图10查找的系数。C为腐蚀裕量取1MM。由以上的计算，可知内层锅的厚度符合工作需求。4M312外层锅材质的确定选用Q235B材料的力学性能屈服点抗拉强度195SMPA375460BMPA加工方法为冲压尺寸的确定考虑到内外二层之间要通蒸气以及外层内壁必须附加一层隔热层取内层锅与外层锅的距离为50MM则外层锅的内径为654MM设其厚度为1则103654274CITPDM锅内壁要附加一层隔热层不受介质的腐蚀可以不考虑腐蚀因素因此取壁厚13313开孔补强的考虑由于工作的需要，须在内层锅的锅底开一个孔，用于排料；在外层锅上开四个孔，各用于进气、出气、排水、排料。由于在内、外层锅上都开了孔，开孔后器壁金属连续性受到破坏。产生峰值应力。又由于器壁是二向应力,在开孔处装有接管，所以在开孔边缘出现的多种应力叠加的较复杂应力集中的状况。影响应力集中的因素如下1开孔孔径的相对尺寸D/D越大，应力集中情况越严重所以开孔不宜于过大。2被开孔壳体的厚度/D越小，应力集中情况越严重。为了改善应力集中的情况，须在开孔处局部补强。具体办法在开孔处一定范围内此范围的B2D补焊一块金属板以使该处得到局部增强。对于静压、常温,中低压容器常用的结构为补强圈，补强圈的材料一般与器壁相同，厚度也与器壁相同。依据实际工作需要以及影响应力集中的因素，设计开孔尺寸如下进气孔D20MM出气孔D20MM参照下述选择的安全阀排料孔D30MM排水孔D15MM。32锅外接管321进气孔接管的取用选取材料因其工作为通气工作环境介质为水蒸气因此选择不锈钢0CR18NI9其力学性能拉伸强度，屈服强度，弯曲疲劳极限MPAB520MPAS205，扭剪疲劳极限185MPA1根据上面设计的进气孔孔径为20MM则进气接管管外径为20MM设其厚度为利用公式12PD1求得其厚度2035017PDM考虑到加工的方便等因素取厚度为5MM于是管的孔径为10MM设计接管长度为65MM加工M1015长为30MM的内螺纹用于连接外部进气机构示意图如下图321进气孔接管三维示意图322出气孔接管的取用选取材料因其工作为通气工作环境介质为水蒸气因此选择不锈钢0CR18NI9根据上面设计的出气孔孔径为20MM则出气接管管外径为20MM依据下述所选的安全阀出气接管的内径为15MM如上算法取管的厚度为25MM于是管的孔径为15MM设计接管长度为30MM加工M1515长为15MM的内螺纹用于连接外部进气机构323排水孔接管的取用选取材料因其工作为通气工作环境介质为水蒸气因此选择不锈钢0CR18NI9根据上面设计的排水孔孔径为15MM则排水接管管外径为15MM如上算法取管的厚度为25MM于是管的孔径为10MM设计接管长度为45MM加工M1515长为30MM的外螺纹用于连接外部机构示意图如下图322排水孔接管示意图324排料孔接管的取用选取材料因其工作于两层锅之间外表面工作环境为水蒸气,内表面工作环境为物料因此选择不锈钢0CR18NI9根据上面设计的排料孔孔径为30MM因为此接管连接到了内层锅中间有一部分在内层锅与外层锅之间受外压力的作用可以依据外压圆筒环向失稳的临界压力计算公式PLEASECONTACTQ3053703061GIVEYOUPERFECTDRAWINGS考虑到加工的方便等因素取厚度为5MM于是接管的孔径为20MM设计接管长度为95MM加工M3015长为25MM的外螺纹用于连接外部排料机构33支脚支脚选择材料铸造铁HT150锅体采用三个支脚支撑位置设计如下331锅体支脚位置示意图为了保证排水与卸料的方便取锅底离地面距离为H为约为500MM算得L621MM取用L620MM支脚的作用为支撑锅体因此当锅内满装物料时支脚应该要有足够的强度当满载物料时整个锅及锅内物料总质量锅的重量忽略08640MVKG锅由三个支脚支撑因此单个支脚受力F1/3G图332支脚受力图14809362COS5CS1GFN设支脚的横截面积为A应满足30算得215AM在此设定的支脚形式为三棱锥形式为不使支脚压坏地面特在下方焊上一块垫板图333支脚示意图具体尺寸见图纸面积最小截面为截面BB图334支脚最小截面BB图算得其面积A3359大于以上算出的13525因此符合工作要求2M34疏水阀的选用341疏水阀疏水阀全称自动蒸气疏水阀,又名阻气排水阀它能自动地从蒸气管路或容器中排除凝结水空气及其它不凝性气体并能防止蒸汽泄漏的一类自动阀门342疏水阀的工作原理如下1当设备刚启动时，疏水阀是凉的，膜盒感温元件收缩，阀口（A）开放，连续排出初始空气，实现快速启动。2当冷凝水进入疏水阀时空气从阀口（A）排出，浮球随冷凝水液位上升，冷凝水从阀口（B）排出。3当热凝水及蒸汽进入疏水阀时，膜盒内感温液体受热膨胀，带动阀芯关闭阀口（A），浮球随凝结水液位调节阀口（B），排出冷凝水。4当没有凝结水进入疏水阀时，浮球随液位下降关闭阀口（B），由于阀口（B）总是在凝结水位以下，形成水封，无蒸汽泄漏。根据此设备上疏水阀的工作压力及工作温度选用CS11H16自由浮球式蒸汽疏水阀自由浮球式蒸汽疏水阀的结构简单，内部只有一个精细研磨的不锈钢空心浮球，既是浮子又是启闭件，无易损零件，使用寿命很长。装置刚起动时，管道内出现空气和低温冷凝水，手动排空气阀能迅速排除不凝结气体，疏水阀开始进入工作状态，低温冷凝水流进疏水阀，凝结水的液位上升，浮球上升，开启阀门。装置很快提升温度，管道内温度上升到饱和温度之前，自动排空气阀已经关闭；装置进入正常运行状况，凝结水减少，液位下降，浮球随液位升降调节阀孔流量；当凝结水停止进入时，浮球随介质流向逼近阀座，关闭阀门。自由浮球式蒸汽疏水阀的阀座总处于液位以下，形成水封，无蒸汽泄漏。343规格及技术参数公称通径（DN）15MM；公称压力1640MPA；最高工作压力PMO04MPA；最高工作温度（TMO）350；工作介质蒸汽凝结水；无负荷漏气率小于3；过冷度05。345排水量表不同压差P下的排水量（KG/H型号通径MM最高工作压力05020406081012162025303540043105006200826039050055058012300340370400430460490CS11H16CS11H16CCS41H161520251626029032035038041044047035安全阀的选用351安全阀简介安全阀又称排气阀。是自动阀的一种。根据工作压力能自动启闭，安装于设备或管路上。当设备或管道内压力超过规定值时，即自动开启，释放压力，从而达到安全保护的目的。安全阀的分类按其整体结构及加载机构的不同可以分为重锤杠杆式、弹簧式和脉冲式三种。按照介质排放方式的不同，安全阀又可以分为全封闭式、半封闭式和开放式等三种。按照阀瓣开启的最大高度与安全阀流道直径之比来划分，安全阀又可分为弹簧微启示封闭高压式安全阀和弹簧全启式安全阀两种。按作用原理分类，可以分为直接作用式安全阀和非直接作用式安全阀。按压力是否调节分类，可分为固定不可调安全阀和可调安全阀。安全阀的工作原理当设备内压力没超过额定值时阀芯不开启当设备内压力超过额定值时阀芯开启释放压力352安全阀选择1安全阀工作环境的压力为035MPA2安全阀的工作温度为夹层锅的工作温度1473工作介质为蒸气因此选用不封闭带扳手全启式安全阀4依据工作介质选择阀的材料为不锈钢5选择阀的公称直径为15MM根据上述选用A27W10T型外螺纹弹簧全启式安全阀。本阀适用于工作温度小于等于200度的空气,水,蒸汽等介质的设备或管道上，作为超压保护装置，当设备或管道内压力超过允许值时，阀门自动开启。继而全量排放，当压力低到规定值时，阀门自动关闭，保证设备安全运行。36搅拌装置361搅拌器搅拌器选用材料45钢，采用框式，示意图如下搅拌器功率的计算0E352ERXYRIIPKFNNDFRG其中N搅拌器消耗的功率功率准数0P搅拌的雷诺数ER搅拌的佛鲁特数RF因夹层锅的功用为煮各类物料再以牛奶为例查得其粘度为1102501102502/NSMPAS物体粘度随温度升高而降正常情况下牛奶粘度不能达到250因此这里计算取2/NSM其值为2002/NSM计算搅拌的雷诺数2E36180R2415IDN在层流区可以不考虑佛鲁特数因此为功率因数10E72984P进一步得到233506127861INNDWK电动机功率的计算MDKK为启动时功率超载系数,大多情况可以取1为传动机构效率为轴封损失功率MN为搅拌器需要的功率120987506其中变速机效率，取值为0981联轴器效率，取值为0972此夹层锅密封要求不严格因此可以不采用轴封装置则0MN178034956MDKNKW查电动机手册,圆整为电动机的额定功率15KWD搅拌器强度的校核这种桨叶是具有两个完全一样的对称桨叶组成作用力均布在两个桨叶上使桨叶产生弯矩最易断裂处是在轮毂根部如图截面此处弯矩值等于搅拌轴受扭矩的一半B10956142DNJKKW弯矩值6780189223JNMNCMN桨叶断面有两个部分如下图所示其抗弯断面模量2210563BW218953/4402MNCMMPAA因此搅拌器符合强度条件可用362搅拌轴搅拌轴的三项功能传递旋转运动传递扭转力偶矩传递功率因该轴主要承受转矩，从强度及实际工作条件方面来考虑，应选用圆截面材料选择所选材料为45钢经调质处理，其机械性能11160,40,275,5BMPAPAMPAA轴径的初步确定因轴主要承受扭矩PLEASECONTACTQ3053703061GIVEYOUPERFECTDRAWINGS轴的最小直径是安装在联轴器处的直径，为了使所选的轴直径与联轴器的孔径相适应,需同时选取联轴器的型号。联轴器的计算转矩1CAATK考虑到转矩变化很少,故取13AATNM查手册选用联轴器为YL型凸缘联轴轴器YL10轴孔直径DH7轴孔长度LMM螺栓型号公称转矩TNNM许用转速NR/MIN钢Y型J1Z1DD1数直L0MM质量MKG量N径M钢型MMY型J1Z1型YL10YLD1063060004560112/14284/107160130126M12229/289173/2191246故取轴的直径D45MM。轴的受力分析搅拌轴在其两端受一对大小相等，转向相反的外力矩M作用，扭矩图如下再一层纱布,再一层高温漆。图381夹层锅隔热层示意图4夹层锅的有关计算41生产能力计算QGQ每次加料量500KG,取,/IKQ总HKGG/806152操作一次的周期时间,H,MIN142热量计算421加热物料消耗的热量物料Q12TGCQ物料G一次投料量,KG,G200KGC物料比热,KKGJ/物料终温及初温,K；令水比热为,12TKGJ/2402TC1Q108240物料422对锅体加热消耗的热量JTCG12机械机械机械夹层锅质量，取机械G25KG机械锅体材料的比热,不锈钢机械KJ/5024机械C锅体初温,K,取20C1T1T0锅体终温,K2JQ80421504机械423锅内液体表面蒸发热量Q蒸发MRM被蒸发液体的质量取200KG水蒸发5R蒸发潜热,J/KG,取1000C常压下水的R2650J/KGQ蒸发5200265J424向周围介质辐射和对流的热量损失Q介NFT壁T空气J锅体外表面积,2M222