食品机械课程设计报告书

1、课程设计卧式贮罐的设计课程名称食品机械与设备题目名称卧式贮罐的设计学生学院丄轻工化工学院专业班级 09食品科学与工程4班学 号3209002114学生姓名指导教师刘晓丽2012年6月11日广东工业大学课程设计任务书题目名称每天贮液体积为100m3的贮液罐学生学院轻工化工学院专业班级食品科学与工程4班姓 名学 号3209002114一、课程设计的内容1、 通过查阅有关资料，熟悉基本工作原理、特点和流程组成的设备及结 构。2、进行工艺参数的确定3、主要设备工作部件尺寸的设计4、绘制装配图5、撰写课程设计说明书二、课程设计的要求与数据卧式贮罐设计工艺设计条件每天贮液的体积100m3贮罐的填充系数：8

2、0%每天分2班，每班用4个贮液罐三、课程设计应完成的工作1 课程设计说明书（纸质版和电子版）各1份（3000字）2.设备装配图（A4） 1张，装订在说明书的最后面。四、课程设计进程安排序号设计各阶段内容地点起止日期1上午布置及讲解设计任务；下午查阅资料及有关文献第一周周一2有关工艺设计计算第一周周二至周五3装配图绘制第二周周一至周三4撰写课程设计说明书第二周周四、五五、应收集的资料及主要参考文献1 陈英南，刘玉兰常用化工单元设备的设计M.杭州：华东理工大学出版社，20052 张裕中.食品加工技术装备M.北京：中国轻工业出版社，20003 无锡轻工大学，天津轻工业学院食品工厂机械与设备M.北京：

3、中国轻工业出版社，19894 崔建云.食品加工机械与设备M.北京：中国轻工业出版社，2008李功样，陈兰英，崔英德常用化工单元设备设计M.广州：华南理工大学出版社，20034 GB/T 14690-1993-1993 ，技术制图比例S.北京：中国标准出版社，1993.发出任务书日期：2012年6月11日指导教师签名：计划完成日期：2012年6月22日基层教学单位责任人签章：主管院长签章:课程设计考核表设计题目每天贮液体积为100m3的贮液罐姓名董艳班级09食品科学与工程 4班设计（论文）起始时间2011年 6 月11日至2011年 6月 22 日设计完成情况：独立完成，达到要求能够完成，达到要

4、求口能够完成，基本达到要 求口不能按时完成，达不到基本要求说明书（论文）叙述清楚口比较清楚口基本清楚不清楚工作态度情况（学生对设计的认真程度、纪律及出勤情况）：口认真口较认真 一般不认真图面是否清晰清晰| |比较清晰口基本清晰不清晰计算是否正确n正确基本正确不正确设计（论文）是否符合规范要求规范基本规范不规范成绩评定：_优秀2良好2中等2及格I不及格指导教师签字：日本次设计的是一套每天储液的体积为 100m3的牛奶储罐装置，该装置由搅 拌器，进、出料口，人孔，温度计、液位计、视镜、支座等设备组成。通过 工艺计算，本课程设计每天贮液的体积100m3贮罐的填充系数：80%，每天 分2班，每班用4个

5、贮液罐，以以上生产任务为设计基础。罐体材料选择为 AISI304不锈钢材质，通过贮液体积计算，圆整体积到16m3，根据（HGT-3154-1985卧式椭圆型封头系列）图表可得到相关罐体的基础数据，筒 体壁厚8mm，直径1800mm，长度5600mm,封头厚度10mm等等，根据基础 数据选合适的封头（JBT4737-1995椭圆形封头），通过一系列公式计算出搅拌 器的功率为1KW，根据实际生产需要，选取适当的进出口管系列，进出口接口 管直径159mm,把基本的生产设计参数确定后基本定型，通过基础数据绘制装配图关键词：储罐，低压容器，工艺计算，装配图1设计方案的分析 .1.1.1贮罐类型的确定11

6、.2钢体的选择11.3封头选择依据11.4容器的几何形状11.5人孔的选择11.6法兰的选择11.7垫片的选择21.8鞍座选择依据 22. 工艺设计条件23. 工艺流程示意图24. 设计基本参数 34.1物料的物理化学性能参数35. 工艺设计计算35.1设备容量的确定35.2贮液罐的设计 35.21材质选择35.22几何尺寸确定 35.3壁厚的确定45.4封头的选择55.5搅拌器轴功率的计算55.6主要管径的确定65.61人孔65.62视镜65.63物料进出口管75.64排气孔75.65液面计75.66温度计85.7鞍座的选择85.8压力容器法兰的选择与设计 105.9管法兰的选择与设计 10

7、5.10垫片的选择与设计 115.11螺栓的选择与设计 126. 课程设计的收获感想 137. 参考文献14附录：储罐装配图贮罐的设计1.设计方案的分析1.1贮罐类型的确定本次设计的贮罐采用卧式圆筒贮罐，卧式贮罐主要应用于储存量较小，并且贮罐的耐压能力较强。由于设计体积较小（约为100m3）且工作压力较小（P=0.25MPa）可采用卧式圆筒形容器。贮罐是较典型的贮藏设备，在工业中 应用已有悠久历史，具有易制造、成本低、处理能力大、能够加热物料、较方 便、可供选用的结构材料广阔、适应性强、可用于各种温度和压强场合等优 点，故在大型贮罐中占优势。卧式贮罐的特点是，具有耐压能力好、进口扬程低、结构稳

8、定，强度大， 易清洗且造价低。1.2钢体的选择本次的设计中，筒体、封头、鞍座垫板选用16MnR，法兰选用16Mn锻， 鞍座和其余部件选用Q235 （低碳钢），接管选用10号热轧无缝钢管。1.3封头选择依据从强度、结构和制造方面综合考虑，采用椭圆形封头最为合理。1.4容器的几何形状我国容器已实现了系列化和标准化1.5人孔的选择压力容器人孔是为了检查设备的内部空间以及安装和拆卸设备的内部构 件。人孔主要由筒节、法兰、盖板和手柄组成。一般人孔有两个手柄。选用时 应综合考虑公称压力、公称直径、工作温度以及人、手孔的结构和材料等诸方 面的因素。人孔的类型很多，选择使用上有较大的灵活性，其尺寸大小及位置

9、以设备内件安装和工人进出方便为原则。通常可以根据操作需要，在这考虑到人 孔盖直径较大较重，可选择回转盖对焊法兰人孔。1.6法兰的选择压力容器法兰分平焊法兰与对焊法兰。平焊法兰又分为甲型与乙型两种。管法兰分带颈平焊法兰与板式平焊法兰。本次课程设计的设计压力为 0.25MPa，所以分别选用甲型平焊法兰和板式平焊法兰 。法兰设计时，须注意以下二点：管法兰、钢制管法兰、垫片、紧固件设计 参照原化学工业部于1997年颁布的钢制管法兰、垫片、紧固件标准（HG20592 HG20635-1997 ）的规定。1.7垫片的选择在化工贮罐，普遍使用的垫片是石棉橡胶板（代号：XB350）。但是本次设 计贮罐贮藏的物

10、料是鲜奶，属于食品。而石棉因有害健康被禁止使用，因此此 次的设计选用无石棉材料的天然橡胶垫片 （代号：NR）。1.8鞍座选择依据鞍式支座是应用最广泛的一种卧式支座。而一台卧式容器支座一般情况不 宜多于二个。鞍式双支座分S型和F型。本次设计选用双鞍座轻型鞍座，并采用 S型。2.工艺设计条件卧式贮罐设计工艺设计条件每天贮液的体积100m3贮罐的填充系数：80%每天分2班，每班用4个贮液罐4. 设计基本参数4.1物料的物理化学性能参数鲜奶密度为1100 kg/m3设计压力（最大使用压力）：0.25MPa贮存物料的温度：最高贮存温度为室温，最低贮存温度取物料的凝固点设计温度：25 °C腐蚀性

11、：低腐蚀性，腐蚀余量大约为1mm毒性：无毒进出量：每天贮液体积为100m3错误！未找到引用源。，分2班，4个贮罐，所以每个贮罐的装液体积为12.5m3错误！未找到引用源设计0.1h内装液完毕，所以体积流量为：Vs 二 V/t = 12.5/(0.1 3600) = 0.035m3/s5. 工艺设计计算5.1设备容量的确定生产能力要求：每天贮液的体积为V= 100m3/d填充系数：b=80%贮液罐的总容积：V总二Vb =100/0.8=125 m3/d分2班，每班用2个贮液罐则有贮液罐的容量为125v 总=15.6252x4将容积圆整到16m3数量取5个(一个备用)5.2贮液罐的设计5.21材质

12、选择选用AISI304不锈钢材质5.22几何尺寸确定由计算的容积查HGT 3154-1985卧式椭圆形封头贮罐系列国家标准,得到以下数据贮公封支焊许贮罐称全容公称壁头支座座缝腐罐长度总容积直径厚厚位置位系蚀重标准序L长积VDgS度L1置数裕量度VgS1L2©度kgLomm15.9180560478660243HG5-1580-85-1681041011.580000032表 5.1HG5-1580-85(2.5Mpa)5.3壁厚的确定按上面查得壁厚为 S=8mm ,封头壁厚S仁10mm （在压力为2.5Mpa的 情况下，对内径小于3800mm的最小厚度约为内径的0.002倍，碳素钢或

13、普通 合金钢不小于3mm,不锈钢容器不小于2mm.圭寸头比筒壁厚2-3mm）标准编号:JB/T 4735-1997标准名称:钢制焊接常压容器颁布部门:中华人民共和国机械工业部内容简介:本标准规定了钢制焊接常 用容器的设计、制造、检验与验收的要求。5.4封头的选择查表JBT 4737-1995椭圆形封头得在公径1800的封头的数据为以下图5.2表 5.2 JBT 4737-1995公称直径厚度质量曲面咼度直边高度（碳素钢低内表面积容积DN合金钢复h(mm)h2 (mm)A(m2)V(m3)m(kg)(mm)合钢板）、.(mm)180045040103.73830.8652287.91即封头JBT

14、 4737-1995 DN1800 X10-16MnR ,在这次课程设计,选用和筒 体相同的材料，为低合金钢材料。5.5搅拌器轴功率的计算根据公式：P = 2Np 3"5P0无通气搅拌输入的功率（W ）；NP 功率准数,是搅拌雷诺数ReM的函数,NP&3.5双桨式45度搅拌器；3涡轮转速：取1 r/min ；pL液体密度（kg/m3 ）取牛奶密度为1100 kg/m3 ;2 -搅拌器档数.D 1.8D搅拌器的直径d = q =0.6m3353P =3.5 0.61100 12 =598.752 WP电机功率Pg = K -g nK附加功率消耗系数，取K=1.5n 动效率，取n

15、=0.9p 轴功率（kw）PPg =K 997.92 w= 0.99792KWn5.6主要管径的确定 5.61人孔人孔的设置是为了安装、拆卸、清洗和检修设备内部的装置。本次设计只设置1个人孔，材料使用Q235-AF碳素钢，查阅文献，选取标 准号HG 21516-2005，标准适用于公称压力 PN小于或等于0.6MPa。本次设计 公称压力为0.25MPa<0.6MPa,允许使用0.6MPa的标准。人孔直径为450mm、 高度为220+104=324mm ，开在顶圭寸头上，位于左边轴线离中心轴 800mm 处。尺寸表示如下：表5.3人孔尺寸表(mm )公密称公苴/、封压称螺柱总中面力直dw

16、XsDD1ABLbbb2H1H2d螺柱直径质不型PN径1数量X量锈式(MDN长度(kg)钢Pa(kg)突面 0.645480 X 5955330150200302242201042016M20 X 1195.70650255.62视镜用于观察发酵罐内部的情况。本次设计只设置1个视镜，材料是Q235碳素钢，查阅文献，根据标准号HG21505-1992，以0.6MPa作为标准进行规格确定。视镜公称直径为150mm，高度为54mm，采用A型突面视镜设计。尺寸表示如下：管法兰 公称直 径(DN)观X重量重量(kg)B察孔d1DKdHf1f2n-d5(kg)A1501502602252021885434

17、.58-1814.4514.05表5-4 视镜表(mm)5.63物料进出口管3因为错误！未找到引用源。Vs二0.035m /s ,依据化工原理知鲜奶属于 低粘度液体，流速一般为之间，则取流体进入贮罐流速为U1 =2m/s ,所以取流速u=2.0m/s ,则:d = (4Vs/3.14u)(4 0.035/3.14 2) = 0.149m = 149mm经圆整采用0 159m材5 mm热轧无缝钢管，实际鲜奶进出口管内流速为:u=2.0m/s故管道接口选取如下：进料口 ：PN0.25DN150,HG20593-97 ,接口管直径 159mm ,开在筒体壁上端排料口 ：PN0.25DN150,HG2

18、0593-97 ,接口管直径 159mm ,开在筒体壁下端设计接管高度为180mm ,为避免物料沿设备内壁流动以减少磨蚀和腐蚀 ， 进料管伸进设备内部并将管的一端切成45°配用具有凸面密封的平焊管法兰，法兰标记：HG20592 ,法兰 PL68-1.6RF Q235A。5.64排气孔公称直径：40,标准：JB/T81-19945.65液面计公称直经：25,标准：PN0.25DN25HGJ49-91,型号R6-1 ,液面计型号为R6-1，根据HG21588-1995，R代表液面计选用反射式玻璃板液面计。根据HG21590-1995，可知液面计长度为550mm。5.66温度计公称直径：3

19、2，标准：PN0.25DN32HGJ49-91 ，型号Pt100，温度计型号为Pt100，属于铂电阻温度传感器。根据标准铂电阻温度计的固定装置安装标准，设计温度计长度为550mm。表5.5仪器接口名称公称直径尺寸标准型号液面计25PN0.25DN25HGJ49-91PN0.25DN32HGJ49-91R6-1温度计32Pt100表5.6贮液罐设备性能技术参数三线表序号名称单位指标1电机KW1.002搅拌轴rpm1.53总容量m3164实用量m315.635贮液罐直径m1.86贮液罐出口直径mm1595.7鞍座的选择卧式罐选择鞍式支座 （标准：JB/T4724.1-2007 ）,根据罐的公称直径

20、 DN 值大小，以及允许载荷的大小，和圆筒强度的需要，查阅相关的标准，可选择 120。包角轻型带垫板鞍式支座。支座的材料最好与筒体材料相同，焊接采用电 焊弧，焊条牌号根据支座材料（即筒体材料，为AISI304不锈钢材质）参照选 用GB5117-95碳钢焊条。焊接接头型式和尺寸按 GB/T985中的规定，选用对接 型式，尺寸为焊丝直径为4mm。支座的具体参数如下：F®S ®图5.3鞍式支座查JBT 4712.1-2007容器支座第1部分鞍式支座得数据为以下表5.7鞍式支座数据单位：mm公称直径DN允许载荷QkN鞍座高度h底板h底板d底板腹板筋板13筋板b2筋板b3筋板

21、7;3618008562501280220161429619026012接卜表增加100m螺栓螺栓螺栓鞍座垫板垫板垫板垫板间距螺孔螺栓质量m高度孔长弧长b4e2d螺纹kg增加的l质量kg21003501040112028M2460185225.8压力容器法兰的选择与设计根据压力容器法兰TB4702-92标准，本次设计采用甲型平焊法兰（平密封面），法兰采用16Mn（锻）作为材料，设计压力为0.25MPa。表5-8 压力容器法兰尺寸表单位：mm公称法兰法兰法兰法兰法兰法兰法兰螺柱螺柱直径DDiD2D3D4dd规格数量DN1800193018901855184118385623M20525.9管法兰

22、的选择与设计由于设计压力为0.25MPa ,管法兰采用16Mn（锻），根据HG20593-97标准，板式平焊法兰适用于压力为 0.25MPa0.6MPa。本次设计采用全平面板式 平焊钢制管法兰。表5.9 管法兰尺寸表单位：mm管口公称管子法兰螺栓螺栓螺栓螺纹法兰法兰法兰理名称直径外径外径孔中孔直孔数Th厚度内径论重量DNBD心直径L量nCB(Kg)径K液面计253210075114M1014330.73温度计323812090144M1216391.19接管150159265225188M16201615.14视镜150159265225188M16201615.14人孔45048059555

23、02216M203048520.55.10垫片的选择与设计由于设计压力为0.25MPa,根据HG20606610-1997标准，该标准适用于公称压力为0.25MPa4MPa,垫片材料采用天然橡胶（NR），垫片的类型根据 全平面板式平焊钢制管法兰，相应地采用全平面垫片，如下图。表5-10 钢制管非金属垫片尺寸表单位：mm管口公称垫片垫片螺栓螺栓螺栓孔垫片名称直径内径外径孔数孔直中心圆厚度DNDN maxD2量径直径KTnL液面计2534100411751.5温度计3243120411901.5接管1501692658182251.5视镜1501692658182251.5人孔4504805951

24、62249535.11螺栓的选择与设计设计压力为0.25MPa,螺栓材料采用Q235，根据HG20613钢制管法兰用紧固件，本次设计使用的管法兰六角头螺栓采用符合GB 5785 （细牙）的要求。如下图所示，螺栓的端部应采用倒角端。1夭角头删雀的型式和尺寸应符合GB/T 5782（牙和GB/T 5785（细牙）的要求，六角头摞栓的端部直采用倒角端如图斯示，蝶栓端部倒角按GB/11 2的规定。图3.0 2六角头螺栓2六骨头椰栓的规格及性能等朝按表3弋的规定滾六猗头嚏桂的螺纹规祸和性能等蝸繇准性能等级（IQ晶倾Gft/T 57S2(ffi)AfaWBfiM10TM12,M16.M2CiHM34,M2

25、7.M30tM335.6S.BA2-5OA4-5CA270A47UGB/T 5785(tEB牙 AttttBaM36X 3 M黔 X3>M4S X 3 M52 X 1>M55 X 4图5.4因此六角头螺栓对应使用的螺母应是如下图所示类型1与丸角头歸栓、戏头螺柱配合使用的螺母型式应符合GB/T 6170 ?fl GB/T 6171的婆求.如图3, 0, 5-1所示。注I【城盅阳燃诺的尚JE妁为®駆* J型蛊鶴蕙昨的高屣均为L血.图5.5表5.11六角螺栓长度、质量表管口名称公称直径DN螺纹M螺栓数量nLsr质量（Kg）Lzr质量(Kg)液面计25M1045036.325036.32温度计32M1246060.716060.71接管150M16870132.370132.3视镜150M16870132.370132.3人孔450M201695277.490265.5螺纹相应的垫片尺寸,引用GB3103.3-82 GB5267-85 GB90-85 ,螺栓垫片材料采用