LT-600型固定式夹层锅设计说明书.doc

LT 600 型固定式夹层锅设计说明书 目录 1 绪 论 3 1 1 夹层锅用途及特性 3 1 2 夹层锅的分类及主要性能参数 3 1 2 1 夹层锅的分类 3 1 2 2 夹层锅主要技术特性 参数 3 1 3 夹层锅使用注意事项 4 1 4 夹层锅维护保养 5 2 夹层锅整体设计 6 2 1 性能参数的确定 6 2 2 设备的主要组成部分 6 3 夹层锅各零部件的设计 7 3 1 锅体 7 3 1 1 内层锅 7 3 1 2 外层锅 8 3 1 3 开孔补强的考虑 9 3 2 锅外接管 9 3 2 1 进气孔接管的取用 9 3 2 2 出气孔接管的取用 10 3 2 3 排水孔接管的取用 10 3 2 4 排料孔接管的取用 11 3 3 支脚 11 3 4 疏水阀的选用 13 3 4 1 疏水阀 13 3 4 2 疏水阀的工作原理如下 13 3 4 3 规格及技术参数 14 3 5 安全阀的选用 15 3 5 1 安全阀简介 15 3 6 搅拌装置 17 3 6 1 搅拌器 17 3 6 2 搅拌轴 19 3 7 传动装置 22 3 7 1 电动机及减速机的选用 22 3 7 2 底座的设计 23 3 7 3 螺栓的选用 24 3 7 4 支撑板的设计 24 3 8 锅体隔热层 24 4 夹层锅的有关计算 26 4 1 生产能力计算 26 4 2 热量计算 26 4 2 1 加热物料消耗的热量 26 QQ251133408 有图纸 2 4 2 2 对锅体加热消耗的热量 26 4 2 3 锅内液体表面蒸发热量 26 4 2 4 向周围介质辐射和对流的热量损失 27 4 2 5 因设备不密闭而泄漏的热量损失 泄漏 Q 27 4 2 6 蒸汽消耗量 27 参 考 文 献 29 致 谢 30 QQ251133408 有图纸 3 1 绪 论 1 11 1 夹层锅用途及特性夹层锅用途及特性 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 1 21 2 夹层锅的分类夹层锅的分类及主要性能参数及主要性能参数 1 2 1 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 1 2 2 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 min G500 45 自来水 50 0 34 5 G1000 58 自来水 100 0 35 6 G1500 88 自来水 100 0 36 7 G2001 13 自来水 100 0 3 8 9 G3001 43 自来水 100 0 310 15 G4001 75 自来水 100 0 311 18 QQ251133408 有图纸 4 表 1 1 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 kw G50 I 可倾 G50 II 50 52 40 搅拌 0 090 5 36 90 1 2 0 55 G100 I 可倾 G100 II 搅拌 360 55 G100 III 100 70 50 搅拌 0 090 5 90 3 4 0 55 G200 I 可倾 G200 II 搅拌 360 55 G200 III 200 80 55 固定 0 090 5 90 3 4 G300 I 可倾 G300 II 搅拌 360 75 G300 III 300 90 60 固定 0 090 5 90 3 4 G400 I 可倾 G400 II 搅拌 360 75 G400 III 400 100 65 固定 0 090 5 90 3 4 G500 I 可倾 G500 II 搅拌 361 10 G500 III 500 110 72 固定 0 090 5 90 3 4 G600 I 可倾 G600 II 搅拌 361 50 G600 III 600 120 80 固定 0 090 5 90 3 4 表 1 2 各型号夹层锅性能参数 1 3 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 2 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 G5002 00 自来水 200 0 315 20 G6002 30 自来水 200 0 315 20 QQ251133408 有图纸 5 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 30 40 机械油 1 4 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 30 40 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 X55 3 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 0 6MPa 时 P 水 0 15MPa 当额定工作气压 P 额 0 6 0 8MPa 时 P 水 P 额 0 3MPa 6 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 QQ251133408 有图纸 6 2 夹层锅整体设计 此次设计的夹层锅型号为 LT 600 L 指立式 T 指夹套材质为碳钢 600 指有效容 积为 600L 2 1 性能参数的确定 1 最大工作压力 0 35MpawP 2 设计压力 1 050 3675wPPMPa 3 工作温度 145 4 容积 600L 5 容器直径 600mm 6 容器高度 760mm 7 腐蚀裕量 C 1mm 2 2 设备的主要组成部分 1 锅体锅体 夹层锅的主要部分 主要作用为盛装物料与通压力蒸气 2 管口的接管管口的接管 用于连接锅体与外部结构 3 支脚支脚 用于支撑锅体 4 疏水阀疏水阀 用于排冷凝蒸汽水 5 安全阀安全阀 排蒸气及控制气体的压力 6 搅拌装置搅拌装置 搅拌物料 使物料均匀受热 7 锅盖锅盖 支撑减速机及电动机 卫生保护装置 8 传动装置传动装置 设备的动力机构 带动搅拌器运行 9 隔热装置隔热装置 内层锅与外层锅之间的隔热 QQ251133408 有图纸 7 3 夹层锅各零部件的设计 3 1 锅体 锅体由内层锅与外层锅焊接而成 3 1 13 1 1 内层锅内层锅 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 GB150 1998 内层锅选用材料不锈钢 OCr18Ni9 固溶 1010 1150快冷处理 拉伸C 强度 屈服强度 弯曲疲劳极限 扭剪疲劳极MPa b 520 MPa s 205 1185Mpa 限 MPa105 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 o x Fr FT G 图 3 1 1 受力分析受力分析 满载非工作状态时 内层锅所受拉力 cosGFt 其中 GVg 为物料的密度 取 33 0 8 10 kg m 32323 1414 0 60 60 160 633 2323 VRd hm QQ251133408 有图纸 8 当时 0 max1800 0 633506 4FGN 拉伸强度条件 SA F st b max A 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3 S 2 max 2 2 506 4 3 7 41 205 6006001200 t s Fs Amm A 0 002mm 正常工作时 夹层锅受外压力 0 35Mpa 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 GB150 1988 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4nmm 4 13enCmm 0 eR b 利用公式计算系数 A 0 000625 0 0 125 e A R c 根据所用材料查图表求得系数 B 60 则许用外压力小于 0 35Mpa 0 60 0 3 600 3 e B pMpa R 为内层锅的名义厚度n 内层锅的有效厚度e A B 均为 BG150 1988 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 4mm 3 1 2 3 1 2 外层锅外层锅 材质的确定 选用 Q235 B 材料的力学性能 屈服点 抗拉强度 195sMpa 375 460bMpa 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 QQ251133408 有图纸 9 则 1 0 3 654 2 2 6 4 375 4 ci t p D mm 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13mm 3 1 3 3 1 3 开孔补强的考虑开孔补强的考虑 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 B 2d 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 D 20mm 出气孔 D 20mm 参照下述选择的安全阀 排料孔 D 30mm 排水孔 D 15mm 3 23 2 锅外接管锅外接管 3 2 1 进气孔接管的取用进气孔接管的取用 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MPa b 520 MPa s 205 扭剪疲劳极限1185Mpa MPa105 1 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 1 2 pD 1DD QQ251133408 有图纸 10 求得其厚度 20 0 35 0 017 22 2050 35 pD mm p 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 M10 1 5 长为 30mm 的内螺纹 用于连接外部进气机 构 示意图如下 图 3 2 1 进气孔接管三维示意图 3 2 2 出气孔接管的取用出气孔接管的取用 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 2 5mm 于是管的孔径为 15mm 设计接管长度为 30mm 加工 M15 1 5 长为 15mm 的内螺纹 用于连接外部进气 机构 3 2 3 排水孔接管的取用排水孔接管的取用 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 2 5mm 于是管的孔径为 10mm 设计接管长度为 45mm 加工 M15 1 5 长为 30mm 的外螺纹 用于连接外部机构 示意图如下 QQ251133408 有图纸 11 图 3 2 2 排水孔接管示意图 3 2 4 排料孔接管的取用排料孔接管的取用 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 2 5 0 0 2 59 e cr D pE L D 其中为筒体的有效壁厚 mme 为筒体的外直径 mm0D L 为筒体的计算长度 计算得 0 5 0 50 0 35 2 52 5 300 129 2 592 59 1 85 1030 e Lp Dmm ED 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 M30 1 5 长为 25mm 的外螺纹 用于连接外部排料机 构 3 33 3 支脚支脚 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 3 3 1 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 L 621mm 取用 L 620mm 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 QQ251133408 有图纸 12 当满载物料时 整个锅及锅内物料总质量 锅的重量忽略 0 8 600480MVKg 锅由三个支脚支撑 因此单个支脚受力 此处省略 NNNNNNNNNNNN 字 如需要完整说 明书和 CAD 图纸等 请联系 QQ251133408 专业为您服务 本设计已通过答辩 完整 机械毕业设计全 套下载地址爱问 4420 html 4 夹层锅的有关计算 4 14 1 生产能力计算生产能力计算 q G q 每次加料量 500kg 取 ikiQ 总 hkgG 800 60 1 15 200 QQ251133408 有图纸 13 操作一次的周期时间 h min15 4 24 2 热量计算热量计算 4 2 1 加热物料消耗的热量加热物料消耗的热量 物料 Q 12 TTGCQ 物料 G 一次投料量 kg G 200kg C 物料比热 KkgJ 物料终温及初温 K 令水比热为 1 2 TT kkgJ 2 40 2 TCT 100 1 JQ 4 104 82 40100200 物料 4 2 2 对锅体加热消耗的热量对锅体加热消耗的热量 JTTCGQ 12 机械机械机械 夹层锅质量 取 机械 Gg25kG 机械 锅体材料的比热 不锈钢 机械 C KkgJ 5024 0 机械 C 锅体初温 k 取 20 C 1 T 1 T 0 锅体终温 k 2 T JQ 8 1004201005024 025 机械 4 2 3 锅内液体表面蒸发热量锅内液体表面蒸发热量 Q 蒸发 mr m 被蒸发液体的质量 取 200kg 水蒸发 5 r 蒸发潜热 J kg 取 100 0C 常压下水的 r 2650J kg Q 蒸发 5 200265002650 J 4 2 4 向周围介质辐射和对流的热量损失向周围介质辐射和对流的热量损失 Q 介 n F T壁 T空气 J n F 锅体外表面积 2 m 222 57 1 1001 14 3 2 1 2 4 2 1 m d Fn 锅体外壁温度 k 有绝热 壁 T 层时取 313323k QQ251133408 有图纸 14 取 T 壁320K 周围空气的平均温度 K 取 空气 T k C 对流辐射的给热系数 W 是一个综合系数 包括 km 2 辐射流和 JQ kmw TT 10 1119 293320 4 2657 1 02 10 293920 06 0 4 8 06 0 4 8 2 介 空气壁 4 2 5 因设备不密闭而泄漏的热量损失因设备不密闭而泄漏的热量损失 泄漏 Q 100 a 泄漏 Q 介蒸发机械物料 QQQQ 8 4 100 20 10 1119265008 1004104 1407 80J a 漏损系数 开口预置槽式夹层锅 a 20 25 取 a 20 J QQQQQQ 11262480 140710 111926500 8 1004104 8 4 泄漏介蒸发机械物料总 4 2 6 蒸汽消耗量蒸汽消耗量 D ikiQ 总 i 加热蒸汽的热焓 取 0 3Mpa 下 200的水蒸汽 i 2850J kg C 0 ik 加热蒸汽冷凝水的热焓 J kg k i KKT C 冷凝水比热 可取水的比热 k C 4 2 k CJkgk 冷凝水温度 近似取加热蒸汽温度 k 273K k T K T 4 2 273 1146 6J kg k i D hkg 12 66 6 11462850 112624 QQ251133408 有图纸 15 参参 考考 文文 献献 1 全国压力容器标准化技术委员会 GB 150 1998 钢制压力容器标准释义 北京 石油工业出版 社 1988 2 于永泗 齐民 机械工程材料 大连 大连理工大学出版社 2007 8 3 杨明忠 朱家诚 机械设计 武汉 武汉理工大学出版社 2001 10 4 张展 机械设计通用手册 北京 中国劳动出版社 199