可倾式夹层锅设计

1、1.绪论1.1 引言1.1.1 夹层锅简介夹层锅又称二重锅 .双重釜等。 它属于间歇式预煮设备。 常用于物料的热烫 预煮 ,调味料的配制及熬煮一些浓缩产品。它结构简单使用方便,是定型的压力容器,属于食品预煮机械。1.1.2 夹层锅用途预煮的目的是破坏原料中的多酚氧化酶 ,保持原料在加工过程中不变颜色 ;排 除原料部分水分 ,减少原料体积 ,使原料具有柔软性 ,方便装灌工序的操作 ;排除原 料组织内的空气 ,提高成品的真空度 ;破坏原料的原生质 ,在榨汁时提高出汁率 ;杀 灭污染在原料上的部分微生物 ,提高原料在加工过程中的新鲜程度 ; 通过预煮 ,可 使表皮蛋白质凝固 ,使皮与肉脱离 ,方便除

2、皮操作 ;对于脱水产品 ;经预煮后能加快 干燥的速度 .按其深度可分为线型 .半深型 .深型.按其操作方式可分为固定式和可倾式 . 最常用的为半球形 （夹层 ）壳体上加一段圆柱形壳体的可倾式夹层锅 .1.2 可倾式夹层锅概述1.2.1 结构 :可倾式夹层锅主要由锅体 .填料盒 .冷凝水排出管 .压力表 ,倾覆装置及排出管 口等组成 .锅体内壁是由一个半球形与圆柱形壳体焊接而成的容器 ,锅体外壁是半 球形壳体 ,用普通钢板制成 .内外壁用焊接法焊成 ,以防漏气 .1.2.1 工作原理全部锅体用轴颈直接在支架两边的轴承上 ,轴颈是空心的 ,蒸汽从一端的进 气管通过轴颈进入夹层 ,通过另一端的出气管

3、排出蒸汽 .蒸汽的压力由蒸汽输入管 上安装的安全阀和出气管上安装的阀门控制。通过蒸汽的热量传递,使食品达到预煮目的 .倾覆装置是专门为出料用的 ,包括一对具有手轮的蜗轮蜗杆 ,蜗轮与轴颈固 接 ,轴颈与锅体固接 ,当摇动手轮时可将锅体倾倒和复原 .可倾式夹层锅两边的轴 颈对称的 .为使进气管不与外部的蒸汽输入管道一起随锅转动 ,一般用螺母通过螺纹 连接进汽管 ,通过填入橡胶材料连接外部的蒸汽输入管道 ,停止进气后 ,可通过锅 底下面的阀门将冷凝水出口打开 ,将锅底的积水排出 ,每班使用前在各转动部位加 润滑油.蒸汽排出阀门蒸汽入口倾覆装支架冷凝水排出口蒸汽出口锅体2.可倾式夹层锅性能参数和设计

4、要求2.1 性能参数产品型号公称容量(直径 )最大可倾角进出口管径液料及最大加入量G100 I1009020mmmV液料密度，取一般液料密度为 0.8 103kg /m3V 半圆锅体的体积V 1 4 R31 4(d)31 40.530.262m32 32 322 3m 0.8 103 0.26 200kg 额定工作压力： P=0.09MPa 2.2 设计要求：1、确保各零件有足够强度承受载荷。2、确保各零件能够安装配合。3、确保各零件有足够寿命和抗腐蚀能力。4、减少加热物料的水蒸气热量散失。5、确保操作安全和省力。3.锅体3.1 内层锅3.1.1 材料选择选择不锈钢 OCr18Ni9,固溶 1

5、0101150C 快冷处理，拉伸强度 b 520MPa ，屈服 强度 s 205MPa ，弯曲疲劳极限 1 185MPa ，扭剪疲劳极限 1 105MPa 。100oC 时许用应力为 t 137MPa ，额定工作压力为 0.09MPa.3.1.2 受力分析1、满载不倾外斜层时锅，内层锅受物料重力作内层用锅产生的拉力壳体Ft Gcos当 0时， Ftmax G拉伸强度 b F tmax sS3b A S 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Ft max s 2009 .83 2A t max 28.68mm2s 205A 100 210002 2 5000.00

6、91mm 内层锅厚度，取 1mm2、 内层锅受高压蒸汽压力，属于外压容器假设内层锅厚度 n 1mme n c1 c2e 外压锅的有效壁厚c1 钢板厚度负偏差， c1 0.18mmc2 腐蚀裕量， c2 0.5mme 1 0.5 0.18 0.32mm0.321000 / 246.4 104R-外压锅体内径A 0.125 e 0.125 6.4 10 4 8 10 5 R0Cr18Ni9 钢的 B-A 曲线，查得 A 在曲线左侧5外层钢的 E 1.93 105P 0.0833E(Re)2P许可外压力p 0.0833 1.93 105 6.4 10 4 0.103MPapp=0.09MPaP额定工

7、作压力内层锅厚度 n 1mm 符合要求，能够承受物料的重力和高压水蒸气的压力内层锅内径为 d0 1000 mm ，外径 d 1002 mm3.2 外层锅3.2.1 材料选择选择不锈钢 OCr18Ni93.2.2 受力分析1、在轴与外层锅体焊接处的应力最大外层锅受挤压应力接触面积 A 1 D2A13.14 10502 外层锅厚度D-外层锅与轴颈焊接处的直径拉伸应力 / Fmax G/2 SA A SG S 200 9.8 3 2A14 . 34 mm2 S 2 20514.340.183mm1 3.14 5022、 外层锅受内部水蒸气压力，属于内压容器1）、 计算厚度pcDit2 t p 筒体的

8、理论计算壁厚， mm pc 筒体的计算压力， MPa，P筒体的设计压力，取 p= pc=0.09MPaDi 筒体内径， Di =1000mm t 钢 板 在 设 计 温 度 下 的 许 用 应 力 ， 100oC 时 许 用 应力 为 t 137MPa 焊接接头系数， =0.80.09 10500.43mm2 137 0.8 0.092）设计厚度 ddC2C2 - 腐蚀裕量d 0.43 0.57 1mm取外层锅厚度为 1mm，能够承受水蒸气压力和接触应力内径 d0 1050mm，外径 d1 10052 mm3.3 圆柱形壳体选择不锈钢 OCr18Ni9此处省略NNNNNNNNNN字NN。如需要

9、完整说明书和 CAD图纸等 . 请联系扣扣：二五一一三三四零八 另提供全套机械毕业设计下载！对于固定进气管、固定蜗杆铁块、楔形块、都用灰铸铁 HT150。除轴、蜗轮、蜗 杆之外，其他零件都作涂漆防锈处理。11 夹层锅的有关计算11.1 生产能力计算Gqq 每次加料量 ,kg,取 q 200 kg ,G 2001 800kg / h15 160 操作一次的周期时间 ,h, 15min11.2 热量计算11.2.1 加热物料消耗的热量 Q物料Q物料 GC T2 T1G 一次投料量 ,kg,G=200kgC 物料比热 , J / kg KT2.T1 物料终温及初温 ,K ；令水比热为 4.2J /

10、kg k ,T2 0,T1 100 CQ物料 200 100 0 4.2 8.4 104 J11.2.2 对锅体加热消耗的热量Q 机械G 机械 C 机械 T2 T1 JG机械 夹层锅质量，取 G 机械 25 kgC机械 锅体材料的比热 , J / kg K ,不锈钢 C 机械 0.50240T1 锅体初温 ,k,取 T1=20 CT2 锅体终温 ,kQ机械 25 0.5024 100 20 1004.8J11.2.3 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 5%r蒸发潜热 ,J/kg, 取 1000C 常压下水的 r=2650J/kgQ 蒸发 =5%

11、200 2650 2650 J11.2.4 向周围介质辐射和对流的热量损失Q 介=Fn (T 壁 -T空气 ) (J)Fn 锅体外表面积 ,m2, Fn 1 4 (d )2 1 3.14 (1001) 2 1.57m2 n 2 2 2T壁 锅体外壁温度 ,k,有绝热层时取 313 323k,取 T 壁 320KT空气 周围空气的平均温度 ,K,取 T空气 273 k 20 0C 293 K 对流辐射的给热系数 ,W/( m 2 ,k );( 是一个综合系数 ,包括 流和 辐射 ).8.4 0.06 T壁 T空气28.4 0.06 (920 293) 10.02w /( m2 k)Q介 1.57

12、 26.4 (320 293) 1119 .10 J11.2.5 因设备不密闭而泄漏的热量损失 Q泄漏Q泄漏 =(Q 物料 Q 机械 Q 蒸发 Q 介 )/(100-a),=(8.4 10 4 1004 .8 26500 1119 .10 )/(100-20) =1407.80Ja-漏损系数，开口预置槽式夹层锅 a=20-25,取 a=20Q总 Q物料 Q机械Q蒸发 Q 介 Q泄漏8.4 104 1004.8 26500 1119.10 1407.80 112624J11.2.6 蒸汽消耗量D= Q总 /(i ik)i加热蒸汽的热焓 ,;取 0.3Mpa 下 2000C的水蒸汽 i=2850J

13、/kgik 加热蒸汽冷凝水的热焓 ,J/kgi k =C KTKCk 冷凝水比热 ,可取水的比热 Ck 4.2J / kgkTk 冷凝水温度 ,近似取加热蒸汽温度 ,k,TK =273Ki k =4.2 273=1146.6J/kg 112624D= 66.12kg / h2850 1146.612 锅体隔热层隔热层用高温粘接剂粘贴在夹层锅外层壁体的内壁隔热层外部从里向外依次涂有防水胶膜和防水漆膜,中间是保温材料 ,从而减少热量向空气扩散 ,节约能源 ,缩短工作周 期改善操作者作业条件 ,保证安全 .保温材料最里面的是石棉 ,再一层是钢丝网 ,再一层耐火 水泥 ,珍珠岩及石棉丝拌和的材料 ;再一层纱布 ,再一层高温漆参考文献1、唐明松主编简明机械设计手册2、刘鸿文主编 材料力学3、杨明忠、朱家诚主编机械设计4、于永泗 ,齐民主编机械工程材料5、濮良贵、纪名刚机械设计上海科学技术大学出版社2000 年高等教育出版社2000 年武汉理工大学出版社2001 年大连理工大学出版社2003 年高等教育出版社2006 年毕业设计总结 总的图纸量共约 .3750； 该设计结构简单，易操作； 实地去工厂参观的重要性； 知识积累和工具书的重要性； 掌握设计软件（如 AutoCAD pro