食品机械设备课程设计课件.ppt
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- 食品机械 设备 课程设计 课件
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1、3/4)(DHVDV为搅拌罐为搅拌罐公称容积公称容积或或全容积全容积。公称容积为下封头与筒体容积之和。公称容积为下封头与筒体容积之和。计算方法为根据装料量及装料系数确定计算方法为根据装料量及装料系数确定全容积全容积;再初步选定公称直径再初步选定公称直径D,确定封头形式,再根据,确定封头形式,再根据全容积计算实际公称直径,进行验算(见举全容积计算实际公称直径,进行验算(见举例)。例)。也可计算出全容积直接代入也可计算出全容积直接代入 公式计算。公式计算。3/4)(DHVD300(350)400(450)500(550)600(650)700(750)8009001000(1100)1200(13
2、00)1400(1500)1600(1700)1800(1900)2000(2100)2200(2300)24002500260028003000320034003500360038004000420044004500460048005000520054005500560058006000尽量不采用括号的直径系列尽量不采用括号的直径系列步步确确定定的的设设备备内内径,径,调调整整为为符符合合前前表表所所规规定定的的公公称称直直径。径。n封封头头的的公公称称直直径径与与筒筒体体一一致。致。1bVVVH其中:其中:Vb为下封头的容积为下封头的容积 V1为为1米高筒体的容积,与内米高筒体的容积,与内
3、径有关,可查手册确定。径有关,可查手册确定。V为公称容积。为公称容积。将计算出的将计算出的D与与H带入带入H/D复核,大体符合给定范围即可。复核,大体符合给定范围即可。搅搅拌拌罐罐2 22 23 3 确确定定cppDtdt 2其中其中t td d设计厚度,设计厚度,mmmm;p p为设计压力,为设计压力,MPaMPa;D D为薄壁圆筒内径为薄壁圆筒内径,mm,mm为材料在设计温度为材料在设计温度t t时的许用应力,时的许用应力,MPaMPa;厚度附加量厚度附加量t为焊缝系数为焊缝系数设设计计压压力力力力为为工工作作压压力力;v使使用用安安全全阀阀时时设设计计压压力力不不小小于于安安全全阀阀开开
4、启启压压力力或或取取最最大大工工作作压压力力1.1.0 05 51.1.1 10 0倍;倍;v使使用用防防爆爆破破膜膜时时根根据据其其型型式,式,一一般般取取工工作作压压力力的的1.1.1 15 51.1.4 4倍倍作作为为设设计计压压力。力。许用应力是容器壳体等受压元件的材料许用强度,取材料极许用应力是容器壳体等受压元件的材料许用强度,取材料极限强度限强度与相应的安全系数之比。与相应的安全系数之比。材料的极限强度的选择取决于容器材料的判废标准,对材料的极限强度的选择取决于容器材料的判废标准,对于常温或温度不高的搅拌罐,为了防止在操作过程中出现过于常温或温度不高的搅拌罐,为了防止在操作过程中出
5、现过度塑性变形或断裂等破坏形式,在工程设计中通常取屈服点度塑性变形或断裂等破坏形式,在工程设计中通常取屈服点s s和抗拉强度和抗拉强度b b作为强度极限,作为强度极限,与所选材料有关与所选材料有关,可以通,可以通过查资料或手册得到。过查资料或手册得到。ssbbnnn nb b、n ns s分别是抗拉强度、屈服点的安全系数分别是抗拉强度、屈服点的安全系数,安全系数是一个反映包括设计分析、材料试安全系数是一个反映包括设计分析、材料试验制造运行控制等水平不同的质量保证参数,验制造运行控制等水平不同的质量保证参数,对于碳素钢、低合金钢、铁素体高合金钢:对于碳素钢、低合金钢、铁素体高合金钢:n nb b
6、3.0 n3.0 ns s1.61.6常常用用材材料料的的焊接接头形式焊接接头形式无损检测的长度比例无损检测的长度比例100%100%局部局部双面焊对接接头或相当于双双面焊对接接头或相当于双面焊的对接接头面焊的对接接头1.01.00.850.85单面焊对接接头或相当于单单面焊对接接头或相当于单面焊的对接接头面焊的对接接头0.90.90.80.8符合符合压力容器安全技术检察规程压力容器安全技术检察规程才允许作局部无损探才允许作局部无损探伤。抽验长度不应小于每条焊缝长度的伤。抽验长度不应小于每条焊缝长度的20。厚度厚度22.22.52.83.03.23.53.84 4.55.5 负偏差负偏差 0.
7、13 0.14 0.150.160.18 0.2 0.2 厚度厚度6782526303234 36404250 5260 负偏差负偏差0.60.8 0.91 1.11.21.3 2 2.3.3.4 4 确确定定封封头头pKpDtt5.0 21对标准椭圆形封头对标准椭圆形封头:K=1:K=1广泛用于化工设备广泛用于化工设备(如蒸发器、喷雾干燥器、结晶器及如蒸发器、喷雾干燥器、结晶器及沉降器等沉降器等)的底盖,便于收集与卸除设备中的固体物料。的底盖,便于收集与卸除设备中的固体物料。2 2.3 3 罐罐体体tTpp25.1MPaCtCtDpnnT1188.0)6.16(2)6.16(360023.0
8、)(2)(1设计厚度设计厚度试设计一搅拌罐罐体,工艺要求为:装料量为50t,密度为1.076t/m3,要求装料系数为0.8,最高工作压力为0.1MPa,试确定搅拌罐的主要结构尺寸和壁厚。解:(1)、选材对于食品工业,搅拌罐的制造材料可以选用碳钢、不锈钢、合金钢,相对于其他工业来说,食品液体对钢材的腐蚀性不大,温度不高,压力为低压,故可选用16Mn钢材,查表16MnR钢b b=510MPa,安全系数nb取3,则材料在设计温度下的许用应力为T=170MPa。3588.0076.1/50mVt3231D1211213212.14323413162.6DDDDVVVV312157.103234131m
9、DDmDH55.34/)(9.3521MPagHp037.08.955.3107611mppDt95.1147.08.017023600147.0 21mmpKpDt5.111.05.08.01702360011.015.0 21上cos1 21ppDt下mDHH67.6326.3355.3323112mmppDt75.230cos118.08.01702360018.0cos1 21下MPapptT23.017017018.025.125.1tTpp25.1MPaCtCtDpnnT1188.0)6.16(2)6.16(360023.0)(2)(13 3.1 1 夹夹罐罐优优先先采采用用夹夹套
10、套换换热,热,当当夹夹套套传传热热面面积积难难以以满满足足工工艺艺温温度度的的要要求求时,时,采采用用内内蛇蛇管管或或列列管管换换热,热,对对特特别别大大型型的的搅搅拌拌罐罐可可以以把把采采用用外外部部夹夹套套和和内内部部蛇蛇管管或或列列管管联联合合换换热。热。n确确定定夹夹套套材材料:料:n挡挡板板的的设设计:计:发酵罐通常采用(发酵罐通常采用(b)这种结构形式)这种结构形式夹套的内径D2除根据工艺要求确定外,还需根据安装和结构要求合理确定,夹套的内径D2可根据筒体内径D1,按经验选取(验算)。当D超过3000时,则不能采用夹套换热。表 夹套内径D2 mm夹套高度夹套高度H2由传热面积确定,
11、高度不低于装料高度,由传热面积确定,高度不低于装料高度,通常与装料系数通常与装料系数有关。有关。夹套高度夹套高度H H2 2可按下式计算:可按下式计算:H H2 2=(=(V-V-V封封)/V)/V1m1mV V1m1m11米高筒体容积,米高筒体容积,m m3 3/m/m;V V为全容积。为全容积。夹套所包围的罐体表面积夹套所包围的罐体表面积(筒体表面积筒体表面积F F筒筒+封头表面积封头表面积F F封封)一定要大于工艺要求的传热面积一定要大于工艺要求的传热面积F F,即,即:按内压薄壁容器对夹套筒体和封头进行强度计算,按内压薄壁容器对夹套筒体和封头进行强度计算,计算公式与釜体计算公式完全相同
12、(将罐体抽出,计算公式与釜体计算公式完全相同(将罐体抽出,夹套可以看成一个比罐体大的容器,按薄壁容器设夹套可以看成一个比罐体大的容器,按薄壁容器设计夹套的厚度)。计夹套的厚度)。最后对夹套进行水压校核计算。最后对夹套进行水压校核计算。(1).确确定定筒筒mDHVD258.12.114.3875.14433根据操作容积,确定装料系数为根据操作容积,确定装料系数为0.8,计算全容积:,计算全容积:V=VL/0.8=1.5/0.8=1.875m3取搅拌罐的高径比取搅拌罐的高径比H/D=1.2取整,公称直径取整,公称直径D=1200mm计计算算筒筒mVVVHb417.1131.1272.0875.11
13、筒体高度圆整为筒体高度圆整为H=1.4m演算实际高径比演算实际高径比H/D=1.4/1.21.16复核结果基本接近复核结果基本接近1.2,满足要求。,满足要求。mVVVHb086.12.14272.05.121j选用选用Q235-AQ235-A(A3A3)为夹套材料,查手册对板厚为)为夹套材料,查手册对板厚为4.516mm4.516mm时,时,Q235-AQ235-A在设计温度为在设计温度为150150的许用应力的许用应力t t=113MPa=113MPa,夹套加热蒸汽系统装有安全阀,选取夹,夹套加热蒸汽系统装有安全阀,选取夹套设计压力套设计压力p pd d=1.1p=1.1p,即,即p pd
14、 d=0.44MPa=0.44MPa,夹套筒体与内筒的,夹套筒体与内筒的环焊缝因无法双面焊和作相应的探伤检查,从安全考虑,环焊缝因无法双面焊和作相应的探伤检查,从安全考虑,夹套上所有焊缝均取焊缝系数夹套上所有焊缝均取焊缝系数=0.60=0.60,取壁厚附加量,取壁厚附加量偏差偏差c c1 1=0.60=0.60,单面腐蚀裕度,单面腐蚀裕度c c2 2=1mm=1mm。夹套的壁厚计算如。夹套的壁厚计算如下:下:mmcppDtj83.56.144.06.01132130044.0 2d夹夹套套封封头头采用标准椭圆形封头,壁厚附加量取采用标准椭圆形封头,壁厚附加量取c=1.6mm圆整至钢板规格厚度并
15、查阅封头标准,选取夹套的圆整至钢板规格厚度并查阅封头标准,选取夹套的筒体和封头的壁厚均为筒体和封头的壁厚均为6mm。mmcppDtj83.56.144.06.01132130044.0 2d夹套与釜体的连接可分为夹套与釜体的连接可分为:不可拆卸的整体夹套;不可拆卸的整体夹套;可拆卸的整体夹套。可拆卸的整体夹套。不可拆整体夹套:一般采用焊接。不可拆整体夹套:一般采用焊接。可拆卸的整体夹套可拆卸的整体夹套夹套与罐体用螺栓连接。夹套与罐体用螺栓连接。夹夹套套3 3.2 .2 蛇管换热装置蛇管换热装置水平蛇管型式:水平蛇管型式:在满足换热面积的前体下,先选择参在满足换热面积的前体下,先选择参数再计算换
16、热面积和蛇管高度等参数。数再计算换热面积和蛇管高度等参数。蛇管中径与容器直径之比蛇管中径与容器直径之比Dc/D=0.80;蛇管管子外径与蛇管中径之比蛇管管子外径与蛇管中径之比Dco/Dc=0.042;每圈蛇管之间距与蛇管管子外径之比每圈蛇管之间距与蛇管管子外径之比Sc/dco=1.0;蛇管距器底的高度与容器直径之比蛇管距器底的高度与容器直径之比Hc/D=0.10。如果蛇管的中心圆直径较小或圈如果蛇管的中心圆直径较小或圈数不多、重量不大时,就利用蛇管进出数不多、重量不大时,就利用蛇管进出口固定在顶盖上,不再另设支架固定蛇口固定在顶盖上,不再另设支架固定蛇管。当蛇管比较笨重或搅拌时有振动,管。当蛇
17、管比较笨重或搅拌时有振动,则则需要安装支架以增加蛇管的刚性。则则需要安装支架以增加蛇管的刚性。一般采用支柱和一般采用支柱和(U形形)螺栓固定。螺栓固定。蛇管常用的固定结构如图示。蛇管常用的固定结构如图示。因为蛇管本身有一定的重量,且进出口与罐体相连,因因为蛇管本身有一定的重量,且进出口与罐体相连,因此,除有强烈搅拌或剧烈振动外,一般情况支柱不必与设此,除有强烈搅拌或剧烈振动外,一般情况支柱不必与设备筒体或下封头固定连接,以便于装拆。备筒体或下封头固定连接,以便于装拆。蛇管进出口一般都设置在顶盖上,有时考虑结构上方蛇管进出口一般都设置在顶盖上,有时考虑结构上方便也可设置在筒体上。便也可设置在筒体
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