LT-600型固定式夾層鍋設(shè)計(jì)【說明書+CAD+PROE】
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LT-600 型固定式夾層鍋設(shè)計(jì)說明書 目 錄 1 緒 論 .- 3 - 1.1 夾層鍋用途及特性 .- 3 - 1.2 夾層鍋的分類及主要性能參數(shù) .- 3 - 1.2.1 夾層鍋的分類 .- 3 - 1.2.2 夾層鍋主要技術(shù)特性、參數(shù) .- 3 - 1.3 夾層鍋使用注意事項(xiàng) .- 4 - 1.4 夾層鍋維護(hù)保養(yǎng) .- 5 - 2 夾層鍋整體設(shè)計(jì) .- 6 - 2.1 性能參數(shù)的確定 .- 6 - 2.2 設(shè)備的主要組成部分 .- 6 - 3 夾層鍋各零部件的設(shè)計(jì) .- 7 - 3.1 鍋體 .- 7 - 3.1.1 內(nèi)層鍋 .- 7 - 3.1.2.外層鍋 .- 8 - 3.1.3.開孔補(bǔ)強(qiáng)的考慮 .- 9 - 3.2 鍋外接管 .- 9 - 3.2.1.進(jìn)氣孔接管的取用 .- 9 - 3.2.2.出氣孔接管的取用 .- 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 支腳 .- 11 - 3.4 疏水閥的選用 .- 13 - 3.4.1 疏水閥. .- 13 - 3.4.2 疏水閥的工作原理如下: .- 13 - 3.4.3 規(guī)格及技術(shù)參數(shù) .- 14 - 3.5 安全閥的選用 .- 15 - 3.5.1 安全閥簡介 .- 15 - 3.6 攪拌裝置 .- 17 - 3.6.1 攪拌器 .- 17 - 3.6.2 攪拌軸 .- 19 - 3.7 傳動(dòng)裝置 .- 22 - 3.7.1 電動(dòng)機(jī)及減速機(jī)的選用 .- 22 - 3.7.2 底座的設(shè)計(jì) .- 23 - 3.7.3 螺栓的選用 .- 24 - 3.7.4 支撐板的設(shè)計(jì) .- 24 - 3.8 鍋體隔熱層 .- 24 - 4 夾層鍋的有關(guān)計(jì)算 .- 26 - 4.1 生產(chǎn)能力計(jì)算 .- 26 - 4.2 熱量計(jì)算 .- 26 - 4.2.1 加熱物料消耗的熱量 .- 26 - LT-600 型固定式夾層鍋設(shè)計(jì)說明書 - 2 - 4.2.2 對(duì)鍋體加熱消耗的熱量 .- 26 - 4.2.3 鍋內(nèi)液體表面蒸發(fā)熱量 .- 26 - 4.2.4 向周圍介質(zhì)輻射和對(duì)流的熱量損失 .- 27 - 4.2.5 因設(shè)備不密閉而泄漏的熱量損失 泄 漏Q.- 27 - 4.2.6 蒸汽消耗量 .- 27 - 參 考 文 獻(xiàn) .- 29 - 致 謝 .- 30 - LT-600 型固定式夾層鍋設(shè)計(jì)說明書 - 3 - 1 緒 論 1.1 夾層鍋用途及特性 夾層鍋又名蒸汽鍋、蒸煮鍋、夾層蒸汽鍋,是一類廣泛應(yīng)用于糖果、制藥、乳品、 酒類、糕點(diǎn)、蜜餞、飲料、罐頭、鹵味等食品的加工的蒸煮設(shè)備。夾層鍋也可用于大 型餐廳或食堂熬湯、燒菜、燉肉、熬粥等,是食品加工提高質(zhì)量、縮短時(shí)間、改善勞 動(dòng)條件的良好設(shè)備。 夾層鍋以一定壓力的蒸汽為熱源(也可選用電加熱) ,夾層鍋具有受熱面積大、熱 效率高、加熱均勻、液料沸騰時(shí)間短、加熱溫度容易控制等特點(diǎn)。夾層鍋鍋內(nèi)層鍋體 (內(nèi)鍋)采用耐酸耐熱的奧氏型不銹鋼制造,配有壓力表和安全閥,外型美觀、安裝容易、 操作方便、安全可靠。 1.2 夾層鍋的分類及主要性能參數(shù) 1.2.1 夾層鍋的分類 1)按結(jié)構(gòu)形式分為:固定式夾層鍋和可傾式夾層鍋; 2)按有無攪拌裝置分為:帶攪拌式夾層鍋與不帶攪拌式夾層鍋; 3)按 加 熱 方 式 分 為 : 電 加 熱 夾 層 鍋 、 蒸 汽 加 熱 夾 層 鍋 。 1.2.2 夾層鍋主要技術(shù)特性、參數(shù) 1)各型號(hào)夾層鍋受熱面積及液料沸騰時(shí)間表 參數(shù) 型號(hào) 受熱面積 (M 2) 液料及加入量 (Kg) 蒸氣壓力 (MPa) 沸騰時(shí)間 (min) G50 0.45 自來水 50 0.3 45 G100 0.58 自來水 100 0.3 56 G150 0.88 自來水 100 0.3 67 G200 1.13 自來水 100 0.3 89 G300 1.43 自來水 100 0.3 1015 G400 1.75 自來水 100 0.3 1118 LT-600 型固定式夾層鍋設(shè)計(jì)說明書 - 4 - 表 1.1 各型號(hào)夾層鍋受熱面積及液料沸騰時(shí)間表 2)各型號(hào)夾層鍋性能參數(shù) 公稱容量(L)產(chǎn)品 型號(hào) 直徑深(cm) 形式 額定工作壓力 (MPa) 攪拌速度 (r/min) 最大 可傾 角 進(jìn)出口管 徑(inch) 電機(jī)功 率 (kw) G50-I 可傾 G50-II 50/5240 攪拌 0.09 0.5 36 90 1/2 0.55 G100-I 可傾 G100-II 攪拌 36 0.55 G100-III 100/7050 攪拌 0.09 0.5 90 3/4 0.55 G200-I 可傾 G200-II 攪拌 36 0.55 G200-III 200/8055 固定 0.09 0.5 90 3/4 G300-I 可傾 G300-II 攪拌 36 0.75 G300-III 300/9060 固定 0.09 0.5 90 3/4 G400-I 可傾 G400-II 攪拌 36 0.75 G400-III 400/10065 固定 0.09 0.5 90 3/4 G500-I 可傾 G500-II 攪拌 36 1.10 G500-III 500/11072 固定 0.09 0.5 90 3/4 G600-I 可傾 G600-II 攪拌 36 1.50 G600-III 600/12080 固定 0.09 0.5 90 3/4 表 1.2 各型號(hào)夾層鍋性能參數(shù) 1.3 夾層鍋使用注意事項(xiàng) 1)使用蒸氣壓力,不得長時(shí)間超過定額工作壓力。 2)進(jìn)汽時(shí)應(yīng)緩慢開啟進(jìn)汽閥,直到需用壓力為止,冷凝水出口處的截止閥,如裝疏 水器,應(yīng)始終將閥門打開;如無疏水器,則先將閥門打開,直到有蒸氣溢出時(shí)再將閥門 G500 2.00 自來水 200 0.3 1520 G600 2.30 自來水 200 0.3 1520 LT-600 型固定式夾層鍋設(shè)計(jì)說明書 - 5 - 關(guān)小,開啟程度保持在有少量水汽溢出為止。 3)對(duì)安全閥,可根據(jù)用戶自己使用蒸氣的壓力,自行調(diào)整。 4)蒸氣鍋在使用過程中,應(yīng)經(jīng)常注意蒸氣壓力的變化,用進(jìn)汽閥適時(shí)調(diào)整。 5)停止進(jìn)氣后,應(yīng)將鍋底的直嘴旋塞開啟,放完余水。 6)可傾式和攪拌式夾層鍋,每班使用前,應(yīng)在各轉(zhuǎn)動(dòng)部位加油;攪拌式夾層鍋鍋體 面上的部件,建議采用熟菜油;其它各處均采用 30#-40#機(jī)械油。 1.4 夾層鍋維護(hù)保養(yǎng) 1)進(jìn)汽管和出水管接頭漏汽,當(dāng)選緊螺帽不解決問題時(shí),應(yīng)添加或更換填料。 2)壓力表和安全閥應(yīng)定期檢查,如有故障及時(shí)調(diào)換和修理。 3)減速箱開始使用 50 小時(shí)后,應(yīng)拆下來放掉潤滑油,用煤油或柴油沖洗,加入 30#- -40#干凈機(jī)油,使用 150 小時(shí)后,第二次換油,以后可視具體情況,每使用到 1000 小 時(shí)左右換油一次。 4)防銹油剝落,應(yīng)及時(shí)涂刷,涂外鍋的油漆,建議采用 X55-3 鋁粉乙烯耐水漆。 5)本鍋使用 5 年后,建議進(jìn)行安全性水壓試驗(yàn),以后進(jìn)行水壓試驗(yàn)的間隔時(shí)間,按 各地技術(shù)部門的要求進(jìn)行。 水壓試驗(yàn)的壓力 P 水按下列情況決定: 當(dāng)額定工作氣壓 P 額0.6MPa 時(shí),P 水=0.15MPa; 當(dāng)額定工作氣壓 P 額=0.6-0.8MPa 時(shí), P 水=P 額+0.3MPa 6)本鍋外層鍋體使用 3 毫米厚的鋼板制造,鋼號(hào) Q235,當(dāng)外鍋經(jīng)多年銹蝕減薄到 2mm 以下時(shí),應(yīng)停止使用。 7)本鍋不銹鋼的焊接和不銹鋼其它鋼材連接處的焊接,應(yīng)采用不銹鋼焊條奧 102、奧 107、奧 132、奧 137,不宜采用其它牌號(hào)。 LT-600 型固定式夾層鍋設(shè)計(jì)說明書 - 6 - 2 夾層鍋整體設(shè)計(jì) 此次設(shè)計(jì)的夾層鍋型號(hào)為:LT-600。 L 指立式.T 指夾套材質(zhì)為碳鋼.600 指有效容 積為 600L. 2.1 性能參數(shù)的確定 1)最大工作壓力: 0.35MpawP 2)設(shè)計(jì)壓力: 1.05.367MPa 3)工作溫度:145 4)容積:600L 5)容器直徑:600mm 6)容器高度:760mm 7)腐蝕裕量:C=1mm 2.2 設(shè)備的主要組成部分 1)鍋體夾層鍋的主要部分,主要作用為盛裝物料與通壓力蒸氣. 2)管口的接管用于連接鍋體與外部結(jié)構(gòu). 3)支腳用于支撐鍋體. 4)疏水閥用于排冷凝蒸汽水. 5)安全閥排蒸氣及控制氣體的壓力. 6)攪拌裝置攪拌物料,使物料均勻受熱. 7)鍋蓋支撐減速機(jī)及電動(dòng)機(jī),衛(wèi)生保護(hù)裝置. 8)傳動(dòng)裝置設(shè)備的動(dòng)力機(jī)構(gòu),帶動(dòng)攪拌器運(yùn)行. 9)隔熱裝置 內(nèi)層鍋與外層鍋之間的隔熱 LT-600 型固定式夾層鍋設(shè)計(jì)說明書 - 7 - 3 夾層鍋各零部件的設(shè)計(jì) 3.1 鍋體 鍋體由內(nèi)層鍋與外層鍋焊接而成 3.1.1 內(nèi)層鍋 材質(zhì)的確定 在滿足安全和使用條件的前提下,還要考慮工藝性和經(jīng)濟(jì)性。 參考 GB150-1998 內(nèi)層鍋選用材料不銹鋼 OCr18Ni9, 固溶 10101150 快冷處理,拉伸C 強(qiáng)度 ,屈服強(qiáng)度 ,彎曲疲勞極限 ,扭剪疲勞極MPab520MPas205185Mpa 限 。1 內(nèi)層鍋形狀為一個(gè)半球殼與一段圓柱殼.球殼半徑為 600mm 圓柱殼高 160mm.加工方 法為沖壓. 滿載物料時(shí),鍋受物料給的力.示意圖: oxFrTG 圖 3.1-1 受力分析 滿載非工作狀態(tài)時(shí).內(nèi)層鍋所受拉力: cosGFt 其中 Vg 為物料的密度 取 30.81/kgm 3223144.60.16.2Rdhm LT-600 型固定式夾層鍋設(shè)計(jì)說明書 - 8 - 當(dāng) 時(shí), 0max180.6350.4FGN 拉伸強(qiáng)度條件 SA stbax A內(nèi)層鍋體的橫截面積 S安全系數(shù),材質(zhì)均勻,載荷和應(yīng)力計(jì)算不夠精確時(shí)取 3S2max22506.437.10tsFm. 正常工作時(shí),夾層鍋受外壓力 0.35Mpa 的作用。 當(dāng)球殼受外壓力時(shí)存在著可能失穩(wěn)的問題.即存在于外壓球殼上的壓縮應(yīng)力經(jīng)常是 當(dāng)它的數(shù)值還遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于材料屈服極限時(shí),球壁會(huì)突然被壓癟,這時(shí)圓形橫截面一瞬間變 成了曲波形.因此這是一個(gè)外壓球殼的穩(wěn)定計(jì)算。 參照 GB150-1988 只能用推算的方法算得鍋的壁厚。算得的厚度為 4mm 計(jì)算方法如下: 假設(shè):a) ,令 定出4nm413enCm0/eR b)利用公式 計(jì)算系數(shù) A=0.0006250.125/eAR c)根據(jù)所用材料查圖表求得系數(shù) B=60 則許用外壓力 小于 0.35Mpa060.3(/)(/)eBpMpa 為內(nèi)層鍋的名義厚度n 內(nèi)層鍋的有效厚度e A. B 均為 BG150-1988 圖-3圖-10 查找的系數(shù)。 C 為腐蝕裕量.取 1mm。 由以上的計(jì)算,可知:內(nèi)層鍋的厚度 符合工作需求。4m 3.1.2.外層鍋 材質(zhì)的確定 選用 Q235-B.材料的力學(xué)性能:屈服點(diǎn) 抗拉強(qiáng)度 195sMpa375460bMpa 加工方法為沖壓. 尺寸的確定 考慮到內(nèi).外二層之間要通蒸氣以及外層內(nèi)壁必須附加一層隔熱層.取內(nèi)層鍋與外層 鍋的距離為 50mm.則外層鍋的內(nèi)徑為 654mm 設(shè)其厚度為 1 LT-600 型固定式夾層鍋設(shè)計(jì)說明書 - 9 - 則: 10.36542.74citpDm 鍋內(nèi)壁要附加一層隔熱層.不受介質(zhì)的腐蝕.可以不考慮腐蝕因素 因此取壁厚 13 3.1.3.開孔補(bǔ)強(qiáng)的考慮 由于工作的需要,須在內(nèi)層鍋的鍋底開一個(gè)孔,用于排料;在外層鍋上開四個(gè) 孔,各用于進(jìn)氣、出氣、排水、排料。 由于在內(nèi)、外層鍋上都開了孔,開孔后器壁金屬連續(xù)性受到破壞。產(chǎn)生峰值應(yīng) 力。又由于器壁是二向應(yīng)力,在開孔處裝有接管,所以在開孔邊緣出現(xiàn)的多種應(yīng)力 疊加的較復(fù)雜應(yīng)力集中的狀況。 影響應(yīng)力集中的因素如下: 1.開孔孔徑的相對(duì)尺寸 d/D 越大,應(yīng)力集中情況越嚴(yán)重所以開孔不宜于過 大。 2.被開孔殼體的厚度/D 越小,應(yīng)力集中情況越嚴(yán)重。 為了改善應(yīng)力集中的情況,須在開孔處局部補(bǔ)強(qiáng)。具體辦法:在開孔處一定范 圍內(nèi)(此范圍的 B=2d)補(bǔ)焊一塊金屬板以使該處得到局部增強(qiáng)。對(duì)于靜壓、常溫,中 低壓容器常用的結(jié)構(gòu)為補(bǔ)強(qiáng)圈,補(bǔ)強(qiáng)圈的材料一般與器壁相同,厚度也與器壁相同。 依據(jù)實(shí)際工作需要以及影響應(yīng)力集中的因素,設(shè)計(jì)開孔尺寸如下:進(jìn)氣孔 D=20mm 出氣孔 D=20mm(參照下述選擇的安全閥)排料孔 D=30mm 排水孔 D=15mm。 3.2 鍋外接管 3.2.1.進(jìn)氣孔接管的取用 選取材料:因其工作為通氣.工作環(huán)境介質(zhì)為水蒸氣 .因此選擇不銹鋼 0Cr18Ni9 其力學(xué)性能:拉伸強(qiáng)度 ,屈服強(qiáng)度 ,彎曲疲勞極限MPab520MPas205 ,扭剪疲勞極限185Mpa1 根據(jù)上面設(shè)計(jì)的進(jìn)氣孔孔徑為 20mm 則進(jìn)氣接管管外徑為 20mm 設(shè)其厚度為 利用公式 12pD1 LT-600 型固定式夾層鍋設(shè)計(jì)說明書 - 10 - 求得其厚度 20.35.017pDm 考慮到加工的方便等因素.取厚度為 5mm 于是管的孔徑為 10mm 設(shè)計(jì)接管長度為 65mm 加工 M10 1.5 長為 30mm 的內(nèi)螺紋.用于連接外部進(jìn)氣機(jī) 構(gòu). 示意圖如下: 圖 3.2-1 進(jìn)氣孔接管三維示意圖 3.2.2.出氣孔接管的取用 選取材料:因其工作為通氣.工作環(huán)境介質(zhì)為水蒸氣 .因此選擇不銹鋼 0Cr18Ni9 根據(jù)上面設(shè)計(jì)的出氣孔孔徑為 20mm 則出氣接管管外徑為 20mm 依據(jù)下述所選的安全閥.出氣接管的內(nèi)徑為 15mm 如上算法取管的厚度為 2.5mm 于是管的孔徑為 15mm 設(shè)計(jì)接管長度為 30mm 加工 M15 1.5 長為 15mm 的內(nèi)螺紋.用于連接外部進(jìn)氣 機(jī)構(gòu). 3.2.3.排水孔接管的取用 選取材料:因其工作為通氣.工作環(huán)境介質(zhì)為水蒸氣 .因此選擇不銹鋼 0Cr18Ni9 根據(jù)上面設(shè)計(jì)的排水孔孔徑為 15mm 則排水接管管外徑為 15mm 如上算法取管的厚度為 2.5mm 于是管的孔徑為 10mm 設(shè)計(jì)接管長度為 45mm 加工 M15 1.5 長為 30mm 的外螺紋.用于連接外部機(jī)構(gòu). 示意圖如下: LT-600 型固定式夾層鍋設(shè)計(jì)說明書 - 11 - 圖 3.2-2 排水孔接管示意圖 3.2.4.排料孔接管的取用 選取材料:因其工作于兩層鍋之間.外表面工作環(huán)境為水蒸氣 ,內(nèi)表面工作環(huán)境為物料.因 此選擇不銹鋼 0Cr18Ni9 根據(jù)上面設(shè)計(jì)的排料孔孔徑為 30mm 因?yàn)榇私庸苓B接到了內(nèi)層鍋.中間有一部分在內(nèi)層鍋與外層鍋之間.受外壓力的作用. 可以依據(jù)外壓圓筒環(huán)向失穩(wěn)的臨界壓力計(jì)算公式: 2.50().9ecrDpEL 其中 為筒體的有效壁厚,mme 為筒體的外直徑,mm0 L 為筒體的計(jì)算長度 計(jì)算得: 0 500.32.52.530.1299918epDmE 考慮到加工的方便等因素.取厚度為 5mm 于是接管的孔徑為 20mm 設(shè)計(jì)接管長度為 95mm 加工 M30 1.5 長為 25mm 的外螺紋.用于連接外部排料機(jī) 構(gòu). 3.3 支腳 支腳選擇材料鑄造鐵 HT150 鍋體采用三個(gè)支腳支撐.位置設(shè)計(jì)如下: 3.3-1 鍋體支腳位置示意圖 為了保證排水與卸料的方便.取鍋底離地面距離為 H 為約為 500mm. 算得:L=621mm 取用 L=620mm 支腳的作用為支撐鍋體.因此當(dāng)鍋內(nèi)滿裝物料時(shí).支腳應(yīng)該要有足夠的強(qiáng)度. LT-600 型固定式夾層鍋設(shè)計(jì)說明書 - 12 - 當(dāng)滿載物料時(shí).整個(gè)鍋及鍋內(nèi)物料總質(zhì)量 (鍋的重量忽略)0.8640MVKg 鍋由三個(gè)支腳支撐.因此單個(gè)支腳受力 F1/3G 圖 3.3-2 支腳受力圖14809.362cos5cs1GFN 設(shè)支腳的橫截面積為 A 應(yīng)滿足 30 算得 21.5Am 在 此 設(shè) 定 的 支 腳 形 式 為 : 三 棱 錐 形 式 .為 不 使 支 腳 壓 壞 地 面 .特 在 下 方 焊 上 一 塊 墊 板 . 圖 3.3-3 支 腳 示 意 圖 具 體 尺 寸 見 圖 紙 .面 積 最 小 截 面 為 截 面 B-B LT-600 型固定式夾層鍋設(shè)計(jì)說明書 - 13 - 圖 3.3-4 支腳最小截面 B-B 圖 算得其面積 A=3359 大于以上算出的 13.525.因此符合工作要求.2m 3.4 疏水閥的選用 3.4.1 疏水閥:疏水閥全稱自動(dòng)蒸氣疏水閥,又名阻氣排水閥.它能自動(dòng)地從蒸氣管 路或容器中排除凝結(jié)水.空氣及其它不凝性氣體.并能防止蒸汽泄漏的一類自動(dòng)閥門. 3.4.2 疏水閥的工作原理如下: 1.當(dāng)設(shè)備剛啟動(dòng)時(shí),疏水閥是涼的,膜盒感溫 元件收縮,閥口(A)開放,連續(xù)排出初始空 氣,實(shí)現(xiàn)快速啟動(dòng)。 2.當(dāng)冷凝水進(jìn)入疏水閥時(shí)空氣從閥口(A)排出, 浮球隨冷凝水液位上升,冷凝水從閥口(B)排 出。 3.當(dāng)熱凝水及蒸汽進(jìn)入疏水閥時(shí),膜盒內(nèi)感溫 液體受熱膨脹,帶動(dòng)閥芯關(guān)閉閥口(A),浮 球隨凝結(jié)水液位調(diào)節(jié)閥口(B),排出冷凝水。 4.當(dāng)沒有凝結(jié)水進(jìn)入疏水閥時(shí),浮球隨液位下 降關(guān)閉閥口(B),由于閥口(B)總是在凝結(jié) 水位以下,形成水封,無蒸汽泄漏。 LT-600 型固定式夾層鍋設(shè)計(jì)說明書 - 14 - 根據(jù)此設(shè)備上疏水閥的工作壓力及工作溫度.選用 CS11H-16 自由浮球式蒸汽疏水 閥 自由浮球式蒸汽疏水閥的結(jié)構(gòu)簡單,內(nèi)部只有一個(gè)精細(xì)研磨的不銹鋼空心浮球, 既是浮子又是啟閉件,無易損零件,使用壽命很長。裝置剛起動(dòng)時(shí),管道內(nèi)出現(xiàn)空氣 和低溫冷凝水,手動(dòng)排空氣閥能迅速排除不凝結(jié)氣體,疏水閥開始進(jìn)入工作狀態(tài),低 溫冷凝水流進(jìn)疏水閥,凝結(jié)水的液位上升,浮球上升,開啟閥門。裝置很快提升溫度, 管道內(nèi)溫度上升到飽和溫度之前,自動(dòng)排空氣閥已經(jīng)關(guān)閉;裝置進(jìn)入正常運(yùn)行狀況, 凝結(jié)水減少,液位下降,浮球隨液位升降調(diào)節(jié)閥孔流量;當(dāng)凝結(jié)水停止進(jìn)入時(shí),浮球 隨介質(zhì)流向逼近閥座,關(guān)閉閥門。自由浮球式蒸汽疏水閥的閥座總處于液位以下,形 成水封,無蒸汽泄漏。 3.4.3 規(guī)格及技術(shù)參數(shù) 公稱通徑(DN):15mm; 公稱壓力:1.6-4.0Mpa ; 最高工作壓力(PMO): 0.4 Mpa ; 最高工作溫度(TMO):350; 工作介質(zhì):蒸汽凝結(jié)水; 無負(fù)荷漏氣率小于 3%; 過冷度 0.5%。 3.4.5 排水量表 不同壓差 (P)下的排水量(Kg/h) 型號(hào) 通徑 (mm) 最 高 工 作 壓 力 0.5 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.6 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 0.4 310 500 620 0.8 260 390 500 550 580 1.2 300 340 370 400 430 460 490 CS11H-16 CS11H-16C CS41H-16 15 20 25 1.6 260 290 320 350 380 410 440 470 LT-600 型固定式夾層鍋設(shè)計(jì)說明書 - 15 - 3.5 安全閥的選用 3.5.1 安全閥簡介 安全閥又稱排氣閥。是自動(dòng)閥的一種。根據(jù)工作壓力能自動(dòng)啟閉,安裝于設(shè)備或 管路上。當(dāng)設(shè)備或管道內(nèi)壓力超過規(guī)定值時(shí),即自動(dòng)開啟,釋放壓力,從而達(dá)到安全 保護(hù)的目的。 安全閥的分類: 按其整體結(jié)構(gòu)及加載機(jī)構(gòu)的不同可以分為重錘杠桿式、彈簧式和脈沖式三種。 按照介質(zhì)排放方式的不同,安全閥又可以分為全封閉式、半封閉式和開放式等 三種。 按照閥瓣開啟的最大高度與安全閥流道直徑之比來劃分,安全閥又可分為彈簧 微啟示封閉高壓式安全閥和彈簧全啟式安全閥兩種。 按作用原理分類,可以分為直接作用式安全閥和非直接作用式安全閥。 按壓力是否調(diào)節(jié)分類,可分為固定不可調(diào)安全閥和可調(diào)安全閥。 安全閥的工作原理: 當(dāng)設(shè)備內(nèi)壓力沒超過額定值時(shí).閥芯不開啟. 當(dāng)設(shè)備內(nèi)壓力超過額定值時(shí).閥芯開啟.釋放壓力. 3.5.2 安全閥選擇 1. 安全閥工作環(huán)境的壓力為 0.35Mpa 2. 安全閥的工作溫度為夾層鍋的工作溫度 147 3. 工作介質(zhì)為蒸氣.因此選用不封閉帶扳手全啟式安全閥 LT-600 型固定式夾層鍋設(shè)計(jì)說明書 - 16 - 4. 依據(jù)工作介質(zhì).選擇閥的材料為不銹鋼 5. 選擇閥的公稱直徑為 15mm 根據(jù)上述選用 A27W-10T 型外螺紋彈簧全啟式安全閥。 LT-600 型固定式夾層鍋設(shè)計(jì)說明書 - 17 - 本閥適用于工作溫度小于等于 200 度的空氣,水,蒸汽等介質(zhì)的設(shè)備或管道上,作 為超壓保護(hù)裝置,當(dāng)設(shè)備或管道內(nèi)壓力超過允許值時(shí),閥門自動(dòng)開啟。繼而全量排放 ,當(dāng)壓力低到規(guī)定值時(shí),閥門自動(dòng)關(guān)閉,保證設(shè)備安全運(yùn)行。 3.6 攪拌裝置 3.6.1 攪拌器 攪拌器選用材料 45 鋼,采用框式,示意圖如下: 攪拌器功率的計(jì)算 0e352eRxyriipKFNndFrg 其中:N 攪拌器消耗的功率 :功率準(zhǔn)數(shù)0P :攪拌的雷諾數(shù)eR :攪拌的佛魯特?cái)?shù)rF 因夾層鍋的功用為煮各類物料.再以牛奶為例 查得其粘度 為 110250 (110250 )2/NSmpas 物體粘度隨溫度升高而降.正常情況下牛奶粘度不能達(dá)到 250 因此這里計(jì)算取2/NSm LT-600 型固定式夾層鍋設(shè)計(jì)說明書 - 18 - 其值為 200 2/NSm 計(jì)算攪拌的雷諾數(shù) 2e36180R2.415idn 在層流區(qū).可以不考慮佛魯特?cái)?shù). 因此: 為功率因數(shù)10e7.29.8.4p 進(jìn)一步得到: 23 350.6127.861.iNndWK 電動(dòng)機(jī)功率的計(jì)算 mdK K 為啟動(dòng)時(shí)功率超載系數(shù),大多情況可以取 1 為傳動(dòng)機(jī)構(gòu)效率 為軸封損失功率mN 為攪拌器需要的功率 120.987.506 其中: 變速機(jī)效率,取值為0.981 聯(lián)軸器效率,取值為0.972 此夾層鍋密封要求不嚴(yán)格.因此可以不采用軸封裝置.則 0mN1.780 .34956mdKNKW 查電動(dòng)機(jī)手冊(cè),圓整為電動(dòng)機(jī)的額定功率 =1.5KWd 攪拌器強(qiáng)度的校核 這種槳葉是具有兩個(gè)完全一樣的對(duì)稱槳葉組成.作用力均布在兩個(gè)槳葉上.使槳葉產(chǎn)生 彎矩.最易斷裂處是在輪轂根部.如圖 截面.此處彎矩值等于攪拌軸受扭矩的一半b10.956.142dNjKKW 彎矩值 .67801892.()23jNMNcmn 槳葉斷面有兩個(gè)部分如下圖所示: 其抗彎斷面模量 221.5.63b LT-600 型固定式夾層鍋設(shè)計(jì)說明書 - 19 - 218926.53./5.440MNcmMPaaW 因此攪拌器符合強(qiáng)度條件.可用 3.6.2 攪拌軸 攪拌軸的三項(xiàng)功能:傳遞旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng).傳遞扭轉(zhuǎn)力偶矩 .傳遞功率 因該軸主要承受轉(zhuǎn)矩,從強(qiáng)度及實(shí)際工作條件方面來考慮,應(yīng)選用圓截面 材料選擇 所選材料為 45 鋼 經(jīng)調(diào)質(zhì)處理, 其機(jī)械性能: 1 1160,40,275,5bMPapaMPaa 軸徑的初步確定 因軸主要承受扭矩. 扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度條件為: 39501/T TTPnW 對(duì)實(shí)心圓軸. 30.1d.5098.71426KW 可得軸的最小直徑: 33335(901) 8.TpCmn 軸的最小直徑是安裝在聯(lián)軸器處的直徑,為了使所選的軸直徑與聯(lián)軸器的孔徑相適 應(yīng),需同時(shí)選取聯(lián)軸器的型號(hào)。 聯(lián)軸器的計(jì)算轉(zhuǎn)矩 1caAK 考慮到轉(zhuǎn)矩變化很少,故取 =1.3 則 1.426.3950973caATNm 查手冊(cè)選用聯(lián)軸器為 YL 型凸緣聯(lián)軸軸器 YL10 LT-600 型固定式夾層鍋設(shè)計(jì)說明書 - 20 - 軸孔 直徑 d(H7) 軸孔長度 L mm 螺栓 DD1 數(shù) 量 n 直 徑 M L0 mm型號(hào) 公稱 轉(zhuǎn)矩 TN Nm 許用 轉(zhuǎn)速 n r/min 鋼 鋼 Y 型 J1Z1 型 mm Y 型 J1Z1 型 質(zhì)量 m kg YL10 YLD10 630 6000 45-60 112/14284/107160130 12 (6) M12229/289173/21912.46 故取軸的直徑 d=45mm。 軸的受力分析 攪拌軸在其兩端受一對(duì)大小相等,轉(zhuǎn)向相反的外力矩 M 作用,扭矩圖如下:再一層紗布,再一層高溫漆。 圖 3.8.1 夾層鍋隔熱層示意圖 LT-600 型固定式夾層鍋設(shè)計(jì)說明書 - 25 - 4 夾層鍋的有關(guān)計(jì)算 4.1 生產(chǎn)能力計(jì)算 qG q 每次加料量 500kg,取 ,)/(ikQ總 hkgG/806152 操作一次的周期時(shí)間,h, min1 4.2 熱量計(jì)算 4.2.1 加熱物料消耗的熱量 物 料Q 12TGCQ物 料 G 一次投料量,kg,G=200kg C 物料比熱, KkgJ/ 物料終溫及初溫,K;令水比熱為 , , 1.2T kgJ/2.402TC1 Q10.8240物 料 4.2.2 對(duì)鍋體加熱消耗的熱量 JTCG12機(jī) 械機(jī) 械機(jī) 械 LT-600 型固定式夾層鍋設(shè)計(jì)說明書 - 26 - 夾層鍋質(zhì)量,取機(jī) 械Gg25kG機(jī) 械 鍋體材料的比熱, ,不銹鋼 機(jī) 械CKJ/ 5024.機(jī) 械C 鍋體初溫 ,k,取 =20 C1T 1T 0 鍋體終溫,k2 JQ8.0421504.機(jī) 械 4.2.3 鍋內(nèi)液體表面蒸發(fā)熱量 Q 蒸發(fā)=mr m-被蒸發(fā)液體的質(zhì)量.取 200kg 水蒸發(fā) 5% r-蒸發(fā)潛熱,J/kg, 取 100 0C 常壓下水的 r=2650J/kg Q 蒸發(fā)=5% 200 265J 4.2.4 向周圍介質(zhì)輻射和對(duì)流的熱量損失 Q 介= nF(T壁 -T空 氣 ) (J) -鍋體外表面積, , 2m222 57.1)0(14.3)(41mdFn -鍋體外壁溫度,k,有絕熱層時(shí)取 313 323k,壁T: 取 T 壁 30K -周圍空氣的平均溫度,K,取空 氣 kC -對(duì)流輻射的給熱系數(shù),W/( );( 是一個(gè)綜合系數(shù),包括m,2).輻 射流 和 JQkw T10.9)230(4.657.1)/(.9082介 空 氣壁 4.2.5 因設(shè)備不密閉而泄漏的熱量損失 泄 漏Q =( )/(100-a), 泄 漏 介蒸 發(fā)機(jī) 械物 料 Q =(8.4 )/(100-20)10.92658.104 =1407.80J a-漏損系數(shù),開口預(yù)置槽式夾層鍋 a=20-25,取 a=20 LT-600 型固定式夾層鍋設(shè)計(jì)說明書 - 27 - JQQ126480.471.926508.140.8 泄 漏介蒸 發(fā)機(jī) 械物 料總 4.2.6 蒸汽消耗量 D= )/(ik總 i-加熱蒸汽的熱焓,;取 0.3Mpa 下 200 的水蒸汽 i=2850J/kgC0 ik-加熱蒸汽冷凝水的熱焓,J/kg =kiKTC -冷凝水比熱 ,可取水的比熱 4.2/kJkg -冷凝水溫度 ,近似取加熱蒸汽溫度 ,k, =273Kk KT =4.2 273=1146.6J/kgi D= hkg/12.6.428501 LT-600 型固定式夾層鍋設(shè)計(jì)說明書 - 28 - 參 考 文 獻(xiàn) 1 全國壓力容器標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)GB 150-1998 鋼制壓力容器標(biāo)準(zhǔn)釋義北京:石油工業(yè)出版 社,1988. 2 于永泗,齊民機(jī)械工程材料大連:大連理工大學(xué)出版社,2007.8 3 楊明忠,朱家誠.機(jī)械設(shè)計(jì)武漢:武漢理工大學(xué)出版社, 2001.10 4 張展機(jī)械設(shè)計(jì)通用手冊(cè)北京:中國勞動(dòng)出版社,1994.5 5 成大先機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)(第五版).北京:化學(xué)工業(yè)出版社, 2008.4 6 劉鴻文材料力學(xué)北京:高等教育出版社,2004.4 7 楊光機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)北京:高等教育出版社,2003 8 曾志新,呂明.機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)武漢:武漢理工大學(xué)出版社, 2001.7 9 湯善甫,朱思明化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)上海:華東理工大學(xué)出版社,1991.12 10 譚建榮,張樹圖學(xué)基礎(chǔ)教程北京:高等教育出版社,2004.4 11 Ellen Finkelstein 著 田玉敏,孟憲瑞 譯AUTOCAD 2007 寶典北京:人民郵電出版社, 2007.6 12 譚蔚化工設(shè)備設(shè)計(jì)基礎(chǔ)天津:天津大學(xué)出版社,000.8 13 周志安,尹華杰,魏新利化工設(shè)備設(shè)計(jì)基礎(chǔ)北京:化學(xué)工業(yè)出版社,1996 14 機(jī)械工業(yè)部閥門產(chǎn)品樣本北京:機(jī)械工業(yè)出版社,1985.10 15 傅秦生,何雅玲,趙小明熱工基礎(chǔ)與應(yīng)用北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2001.9 LT-600 型固定式夾層鍋設(shè)計(jì)說明書 - 29 - 致 謝 時(shí)光匆匆如流水,轉(zhuǎn)眼便是大學(xué)畢業(yè)時(shí)節(jié),春夢(mèng)秋云,聚散真容易。離校日期已 日趨臨近,畢業(yè)論文的的完成也隨之進(jìn)入了尾聲。從開始進(jìn)入課題到論文的順利完成, 一直都離不開老師、同學(xué)、朋友給我熱情的幫助,在這里請(qǐng)接受我誠摯的謝意! 衷心感謝我的導(dǎo)師涂建平副教授對(duì)本人的精心指導(dǎo)。他在承擔(dān)教學(xué)任務(wù)的同時(shí), 還要忙于學(xué)院學(xué)生工作活動(dòng),工作異常繁忙。但他總時(shí)時(shí)關(guān)心著我的設(shè)計(jì)進(jìn)展,定期 聽取我的工作匯報(bào),指出存在的問題,與我深入討論解決方案。尤其是在我遇到困難 的時(shí)候,毛老師的指點(diǎn)往往能一針見血地指出癥結(jié)所在。在做畢業(yè)設(shè)計(jì)的三個(gè)多月時(shí) 間里,涂老師認(rèn)真嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)作風(fēng)使我受益匪淺。 感謝我的搭檔機(jī)制 052 班的張錦同學(xué),他在設(shè)計(jì)過程中承擔(dān)了大部分的任務(wù),他 扎實(shí)的專業(yè)知識(shí)和認(rèn)真的做事態(tài)度讓我自愧不如,同時(shí)也獲益良多。 同時(shí)還感謝四年來幫助和教育過我的所有老師一路走來,從你們的身上我收 獲無數(shù),卻無以回報(bào),謹(jǐn)此一并表達(dá)我的謝意。
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