LT型固定式夾層鍋設(shè)計(jì)

1、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 -內(nèi)層鍋- 7 -3.1.2.外層鍋- 8 -3.1.3.開(kāi)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

2、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 -疏水閥.- 13 -疏水閥的工作原理如下:- 13 -規(guī)格及技術(shù)參數(shù)- 14 -3.5安全閥的選用- 15 -安全閥簡(jiǎn)介- 15 -3.6攪拌裝置- 17 -攪拌器- 17 -攪拌軸- 19 -3.7傳動(dòng)裝置- 22 -電動(dòng)機(jī)及減速機(jī)的選用- 22 -底座的設(shè)計(jì)- 23 -螺栓的選用- 24 -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 -4.2.2 對(duì)

3、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- 27 -4.2.6 蒸汽消耗量- 27 -參 考 文 獻(xiàn)- 29 -致 謝- 30 -1 緒 論1.1 夾層鍋用途及特性?shī)A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、

4、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) 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(wú)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。 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)間表型號(hào)受熱面積（M2）參數(shù)沸騰時(shí)間 （min)液料及加入量(Kg)蒸氣壓力(MPa)G500.45自來(lái)水500.345G1000.58自來(lái)水1000.356G

5、1500.88自來(lái)水1000.367G2001.13自來(lái)水1000.389G3001.43自來(lái)水1000.31015G4001.75自來(lái)水1000.31118G5002.00自來(lái)水2000.31520G6002.30自來(lái)水2000.31520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)產(chǎn)品型號(hào)公稱容量(L)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)直徑深(cm)G50-I50/5240可傾0.090.5901/2G50-II攪拌360.55G100-I100/7050可傾0.090.5903/4G100-II攪拌3

6、60.55G100-III攪拌0.55G200-I200/8055可傾0.090.5903/4G200-II攪拌360.55G200-III固定G300-I300/9060可傾0.090.5903/4G300-II攪拌360.75G300-III固定G400-I400/10065可傾0.090.5903/4G400-II攪拌360.75G400-III固定G500-I500/11072可傾0.090.5903/4G500-II攪拌361.10G500-III固定G600-I600/12080可傾0.090.5903/4G600-II攪拌361.50G600-III固定表1.2各型號(hào)夾層鍋性能參

7、數(shù)1.3夾層鍋使用注意事項(xiàng)1）使用蒸氣壓力，不得長(zhǎng)時(shí)間超過(guò)定額工作壓力。2）進(jìn)汽時(shí)應(yīng)緩慢開(kāi)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(kāi)；如無(wú)疏水器，則先將閥門打開(kāi),直到有蒸氣溢出時(shí)再將閥門關(guān)小,開(kāi)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(guò)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(kāi)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

8、管和出水管接頭漏汽，當(dāng)選緊螺帽不解決問(wèn)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(kāi)始使用50小時(shí)后，應(yīng)拆下來(lái)放掉潤(rùn)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額時(shí),P水=P額+0.3M

9、Pa6）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)。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:0.35Mpa2）設(shè)計(jì)壓力:3）工作溫度:1454）容積:600L5）容器直徑:600mm6)容器高度:760mm7)腐蝕裕量:C=1mm2.2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

10、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，拉伸強(qiáng)度，屈服強(qiáng)度，彎曲疲勞極限，扭剪疲勞極限。內(nèi)層鍋形狀為一個(gè)半球殼與一段圓柱殼.

11、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: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：其中 為物料的密度 取 當(dāng)時(shí)， 拉伸強(qiáng)度條件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(wèn)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

12、定出b)利用公式計(jì)算系數(shù)A=0.000625c)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0.35Mpa 為內(nèi)層鍋的名義厚度 內(nèi)層鍋的有效厚度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。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 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)其厚度為則: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3.1.3.

13、開(kāi)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(kāi)一個(gè)孔，用于排料；在外層鍋上開(kāi)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(kāi)了孔，開(kāi)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(kāi)孔處裝有接管，所以在開(kāi)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(kāi)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(kāi)孔不宜于過(guò)大。2.被開(kāi)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(kāi)孔處局部補(bǔ)強(qiáng)。具體辦法:在開(kāi)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)

14、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(kāi)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.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，扭剪疲勞極限根據(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 求得其厚度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(zhǎng)度為65mm 加工M101.5 長(zhǎng)為30mm的內(nèi)螺紋.用于

15、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(zhǎng)度為30mm 加工M151.5 長(zhǎng)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

16、厚度為2.5mm于是管的孔徑為10mm設(shè)計(jì)接管長(zhǎng)度為45mm 加工M151.5 長(zhǎng)為30mm的外螺紋.用于連接外部機(jī)構(gòu). 示意圖如下: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:其中為筒體的有效壁厚,mm為筒體的外直徑,mmL為筒體的計(jì)算長(zhǎng)度計(jì)算得: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(zhǎng)度

17、為95mm 加工M301.5 長(zhǎng)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.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)鍋由三個(gè)支腳支撐.因此單個(gè)支腳受力圖3.3-2 支腳受力圖設(shè)支腳的橫截面積為應(yīng)滿足算得在此設(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(jiàn)圖

18、紙.面積最小截面為截面B-B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.3.4疏水閥的選用疏水閥：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.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(kāi)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

19、液位調(diào)節(jié)閥口（B），排出冷凝水。4.當(dāng)沒(méi)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(wú)蒸汽泄漏。 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(jiǎn)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(wú)易損零件，使用壽命很長(zhǎng)。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(kāi)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(kāi)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，

20、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(wú)蒸汽泄漏。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(wú)負(fù)荷漏氣率小于3%；過(guò)冷度0.5%。排水量表 型號(hào) 通徑 (mm) 最高工作壓力 不同壓差 (P)下的排水量（Kg/h) 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 CS11H-16 CS11H

21、-16C CS41H-16 15 20 25 0.4 310 500 620 0.8 260 390 500 550 580 1.2 300 340 370 400 430 460 490 1.6 260 290 320 350 380 410 440 470 3.5安全閥的選用安全閥簡(jiǎn)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(guò)規(guī)定值時(shí)，即自動(dòng)開(kāi)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(kāi)放式等三

22、種。按照閥瓣開(kāi)啟的最大高度與安全閥流道直徑之比來(lái)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(méi)超過(guò)額定值時(shí).閥芯不開(kāi)啟. 當(dāng)設(shè)備內(nèi)壓力超過(guò)額定值時(shí).閥芯開(kāi)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0.35Mpa2. 安全閥的工作溫度為夾層鍋的工作溫度1473. 工作介質(zhì)為蒸氣.因此選用不封閉帶扳手全啟式安全閥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-1

23、0T型外螺紋彈簧全啟式安全閥。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(guò)允許值時(shí)，閥門自動(dòng)開(kāi)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)算其中:N攪拌器消耗的功率 :功率準(zhǔn)數(shù) :攪拌的雷諾數(shù) :攪拌的佛魯特?cái)?shù) 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)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)算取其值為200計(jì)算攪拌的雷諾數(shù)在層流區(qū).可以不考慮佛魯特?cái)?shù). 因此

24、: 為功率因數(shù)進(jìn)一步得到:電動(dòng)機(jī)功率的計(jì)算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為攪拌器需要的功率 其中： 變速機(jī)效率，取值為0.98 聯(lián)軸器效率，取值為0.97此夾層鍋密封要求不嚴(yán)格.因此可以不采用軸封裝置.則查電動(dòng)機(jī)手冊(cè),圓整為電動(dòng)機(jī)的額定功率=1.5KW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彎矩值槳葉斷面有兩個(gè)部分如下圖所示:其抗彎斷面模量因此攪拌器符合強(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

25、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(lái)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:軸徑的初步確定因軸主要承受扭矩.扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度條件為:對(duì)實(shí)心圓軸. 可得軸的最小直徑: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)矩考慮到轉(zhuǎn)矩變化很少,故取=1.3則查手冊(cè)選用聯(lián)軸器為YL型凸緣聯(lián)軸軸器YL10型號(hào)公稱轉(zhuǎn)矩TNNm許用轉(zhuǎn)速n r/min鋼軸孔直徑d(H7)軸孔長(zhǎng)度LDD1螺栓L0mm質(zhì)量 mkgmm鋼Y型J1Z1型數(shù)量n直徑MmmY型J1Z1型YL10YLD10630600045-60112/14

26、284/10716013012(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：較核軸的強(qiáng)度因軸上各點(diǎn)受的扭矩相等.故安全.軸的剛度校核 工程上以單位長(zhǎng)度扭轉(zhuǎn)角不超過(guò)許用扭轉(zhuǎn)角作為扭轉(zhuǎn)的剛度條件:G為軸材料剪切彈性模數(shù) 45鋼為軸截面極慣性矩.單位.對(duì)于實(shí)心軸為許用扭轉(zhuǎn)角.取故剛度符合工作要求鍵的選擇軸與攪拌器的連接為焊接.與聯(lián)軸器的聯(lián)接采用普通平鍵聯(lián)接根據(jù)軸徑d=45mm查手冊(cè),選用普通平鍵A型.截面尺寸為128鍵.長(zhǎng)為20mm.材料為45號(hào)鋼.鍵聯(lián)接的強(qiáng)度驗(yàn)算鍵受到的擠壓應(yīng)力：T傳遞的轉(zhuǎn)

27、軸，攪拌軸所受的最大轉(zhuǎn)矩 d軸的直徑，；h鍵高度，h=8mm； 鍵的工作長(zhǎng)度，A型平鍵鍵聯(lián)接的許用擠壓應(yīng)力，對(duì)鑄鋼零件，取所以，鍵聯(lián)接強(qiáng)度符合要求3.7傳動(dòng)裝置傳動(dòng)裝置設(shè)置在夾層鍋的頂部，采用立式布置，電動(dòng)機(jī)經(jīng)減速裝置將轉(zhuǎn)速降低，至工藝要求的攪拌轉(zhuǎn)速，再通過(guò)連軸器帶動(dòng)攪拌軸，減速機(jī)下設(shè)一機(jī)座以便安裝在夾層鍋的鍋蓋上。考慮到傳動(dòng)裝置的裝卸檢修方便，在蓋上焊接一底座。整個(gè)傳動(dòng)裝置連機(jī)座一起安裝在這個(gè)底座上。3.7.1電動(dòng)機(jī)及減速機(jī)的選用對(duì)于此類容器的攪拌器，一般采用立式豎直軸傳動(dòng)，所以選用的電動(dòng)機(jī)及減速機(jī)為立式安裝形式的。在以上對(duì)攪拌器的分析中，為了校核攪拌器。已經(jīng)對(duì)電動(dòng)機(jī)的功率作了推算，為1.5

28、KW。依據(jù)工作需求以及安裝尺寸的大小，選用單級(jí)立式擺線針輪減速器：BLY1.5B235。此減速器與電機(jī)配套使用，具有傳動(dòng)比大，傳動(dòng)效率高，輸出軸轉(zhuǎn)速范圍為17至160r/min。結(jié)構(gòu)緊湊，相對(duì)體積小，重量輕。傳動(dòng)功率范圍為0.09至55KW。其具體安裝尺寸如下:基本參數(shù)如下:功率:P=1.5KW滿載轉(zhuǎn)速:n=1400r/min減速比:i=35公稱許用轉(zhuǎn)矩:M=400Nm重量M=83Kg3.7.2底座的設(shè)計(jì)為了使減速機(jī)的裝卸及維修方面.在減速機(jī)下面設(shè)計(jì)一個(gè)底座.然后將底座焊接于鍋蓋上.從而利于裝與拆.底座的材料選擇45鋼.底座要與減速機(jī)的下部配合.因此設(shè)計(jì)如下:在底座上加工了6個(gè)螺孔M10X1.

29、5，用于聯(lián)接減速機(jī)用。螺栓的選用 選用GB578086M10螺栓的校核螺栓組為不受任何工作載荷作用的緊螺栓聯(lián)接。盡管該聯(lián)接并不受任何工作載荷作用，但是由于裝配時(shí)已經(jīng)將螺母擰緊，因此，螺栓必然受到預(yù)緊力F和螺紋副摩擦力矩T的作用。按照第四強(qiáng)度理論，螺栓危險(xiǎn)截面上的當(dāng)量應(yīng)力為故螺栓螺紋部分的強(qiáng)度條件為或，式中緊螺栓的需用拉應(yīng)力，Mpa.查表可得，M10的=8.367mm，許用應(yīng)力取值范圍為34，取=3.5Mpa。支撐板的設(shè)計(jì) 在此鍋蓋上加一塊支撐板,用于支撐電動(dòng)機(jī)及減速機(jī).此板主要用途是支撐作用.而電機(jī)重量不大.因此取材料為45鋼，板厚度為5mm。 板的示意圖如下:板上鉆兩個(gè)孔.其中一個(gè)用于通過(guò)傳

30、動(dòng)軸.另一個(gè)用于接進(jìn)料管.3.8鍋體隔熱層隔熱層用高溫粘接劑粘貼在夾層鍋外層壁體的內(nèi)壁。隔熱層外部從里向外依次涂有防水膠膜和防水漆膜,中間是保溫材料,從而減少熱量向空氣擴(kuò)散,節(jié)約能源,縮短工作周期改善操作者作業(yè)條件,保證安全。保溫材料最里面的是石棉,再一層是鋼絲網(wǎng),再一層耐火水泥,珍珠巖及石棉絲拌和的材料;再一層紗布,再一層高溫漆。圖 夾層鍋隔熱層示意圖4夾層鍋的有關(guān)計(jì)算 4.1 生產(chǎn)能力計(jì)算 q 每次加料量500kg,取 , 操作一次的周期時(shí)間,h, 4.2 熱量計(jì)算 4.2.1 加熱物料消耗的熱量 G 一次投料量,kg,G=200kg C 物料比熱, 物料終溫及初溫,K；令水比熱為, 4.

31、2.2 對(duì)鍋體加熱消耗的熱量 夾層鍋質(zhì)量，取 鍋體材料的比熱, ,不銹鋼 鍋體初溫,k,取=20C 鍋體終溫,k4.2.3 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100C常壓下水的r=2650J/kgQ蒸發(fā)=5%200J4.2.4 向周圍介質(zhì)輻射和對(duì)流的熱量損失 Q介=(T-T) (J) -鍋體外表面積, -鍋體外壁溫度,k,有絕熱層時(shí)取313323k, 取T壁 -周圍空氣的平均溫度,K,取 -對(duì)流輻射的給熱系數(shù),W/();(是一個(gè)綜合系數(shù),包括4.2.5 因設(shè)備不密閉而泄漏的熱量損失 =()/(100-a), =(8.4)/(100-20) =1407.80Ja-漏損系數(shù)，開(kāi)口預(yù)置槽式夾層鍋a=20-25,取a=204.2.6 蒸汽消耗量 D= i-加熱蒸汽的熱焓,;取0.3Mpa