食品機(jī)械課程設(shè)計(jì)報(bào)告

...wd......wd......wd...課程設(shè)計(jì)臥式貯罐的設(shè)計(jì)課程名稱食品機(jī)械與設(shè)備題目名稱臥式貯罐的設(shè)計(jì)學(xué)生學(xué)院_____輕工化工學(xué)院_____專業(yè)班級(jí)09食品科學(xué)與工程4班學(xué)號(hào)3209002114學(xué)生姓名指導(dǎo)教師劉曉麗2012年6月11日廣東工業(yè)大學(xué)課程設(shè)計(jì)任務(wù)書題目名稱每天貯液體積為100m3的貯液罐學(xué)生學(xué)院輕工化工學(xué)院專業(yè)班級(jí)食品科學(xué)與工程4班姓名學(xué)號(hào)3209002114一、課程設(shè)計(jì)的內(nèi)容1、通過查閱有關(guān)資料，熟悉基本工作原理、特點(diǎn)和流程組成的設(shè)備及構(gòu)造。2、進(jìn)展工藝參數(shù)確實(shí)定3、主要設(shè)備工作部件尺寸的設(shè)計(jì)4、繪制裝配圖5、撰寫課程設(shè)計(jì)說明書二、課程設(shè)計(jì)的要求與數(shù)據(jù)臥式貯罐設(shè)計(jì)工藝設(shè)計(jì)條件每天貯液的體積100m3貯罐的填充系數(shù)：80%每天分2班，每班用4個(gè)貯液罐三、課程設(shè)計(jì)應(yīng)完成的工作1．課程設(shè)計(jì)說明書〔紙質(zhì)版和電子版〕各1份〔3000字〕2．設(shè)備裝配圖〔A4〕1張，裝訂在說明書的最后面。四、課程設(shè)計(jì)進(jìn)程安排序號(hào)設(shè)計(jì)各階段內(nèi)容地點(diǎn)起止日期1上午布置及講解設(shè)計(jì)任務(wù)；下午查閱資料及有關(guān)文獻(xiàn)第一周周一2有關(guān)工藝設(shè)計(jì)計(jì)算第一周周二至周五3裝配圖繪制第二周周一至周三4撰寫課程設(shè)計(jì)說明書第二周周四、五五、應(yīng)收集的資料及主要參考文獻(xiàn)[1]陳英南,劉玉蘭.常用化工單元設(shè)備的設(shè)計(jì)[M].杭州：華東理工大學(xué)出版社，2005[2]張?jiān)Ｖ?食品加工技術(shù)裝備[M].北京：中國(guó)輕工業(yè)出版社，2000[3]無錫輕工大學(xué)，天津輕工業(yè)學(xué)院.食品工廠機(jī)械與設(shè)備[M].北京：中國(guó)輕工業(yè)出版社，1989[4]崔建云.食品加工機(jī)械與設(shè)備[M].北京：中國(guó)輕工業(yè)出版社，2008[5]李功樣，陳蘭英，崔英德.常用化工單元設(shè)備設(shè)計(jì)[M].廣州:華南理工大學(xué)出版社，2003[4]GB/T14690-1993-1993，技術(shù)制圖比例[S]．北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，1993．發(fā)出任務(wù)書日期：2012年6月11日指導(dǎo)教師簽名：方案完成日期：2012年6月22日基層教學(xué)單位責(zé)任人簽章：主管院長(zhǎng)簽章：課程設(shè)計(jì)考核表設(shè)計(jì)題目每天貯液體積為100m3的貯液罐姓名董艷班級(jí)09食品科學(xué)與工程4班設(shè)計(jì)〔論文〕起始時(shí)間2011年6月11日至2011年6月22日設(shè)計(jì)完成情況：獨(dú)立完成，到達(dá)要求能夠完成，到達(dá)要求能夠完成，基本到達(dá)要求不能按時(shí)完成，達(dá)不到基本要求說明書〔論文〕表達(dá)清楚對(duì)比清楚基本清楚不清楚工作態(tài)度情況〔學(xué)生對(duì)設(shè)計(jì)的認(rèn)真程度、紀(jì)律及出勤情況〕：認(rèn)真較認(rèn)真一般不認(rèn)真圖面是否清晰清晰對(duì)比清晰基本清晰不清晰計(jì)算是否正確正確基本正確不正確設(shè)計(jì)〔論文〕是否符合標(biāo)準(zhǔn)要求標(biāo)準(zhǔn)基本標(biāo)準(zhǔn)不標(biāo)準(zhǔn)成績(jī)?cè)u(píng)定:優(yōu)秀良好中等及格不及格指導(dǎo)教師簽字：年月日摘要本次設(shè)計(jì)的是一套每天儲(chǔ)液的體積為100m3的牛奶儲(chǔ)罐裝置，該裝置由攪拌器，進(jìn)、出料口，人孔，溫度計(jì)、液位計(jì)、視鏡、支座等設(shè)備組成。通過工藝計(jì)算，本課程設(shè)計(jì)每天貯液的體積100m3，貯罐的填充系數(shù)：80%，每天分2班，每班用4個(gè)貯液罐，以以上生產(chǎn)任務(wù)為設(shè)計(jì)根基。罐體材料選擇為AISI304不銹鋼材質(zhì)，通過貯液體積計(jì)算，圓整體積到16m3，根據(jù)〔HGT-3154-1985臥式橢圓型封頭系列〕圖表可得到相關(guān)罐體的根基數(shù)據(jù)，筒體壁厚8mm，直徑1800mm，長(zhǎng)度5600mm,封頭厚度10mm等等，根據(jù)根基數(shù)據(jù)選適宜的封頭〔JBT4737-1995橢圓形封頭〕，通過一系列公式計(jì)算出攪拌器的功率為1KW，根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)需要，選取適當(dāng)?shù)倪M(jìn)出口管系列，進(jìn)出口接口管直徑159mm,把基本的生產(chǎn)設(shè)計(jì)參數(shù)確定后基本定型，通過根基數(shù)據(jù)繪制裝配圖。關(guān)鍵詞：儲(chǔ)罐，低壓容器，工藝計(jì)算，裝配圖目錄1.設(shè)計(jì)方案的分析.............................................11.1貯罐類型確實(shí)定.................................................11.2鋼體的選擇.....................................................11.3封頭選擇依據(jù)...................................................11.4容器的幾何形狀.................................................11.5人孔的選擇.....................................................11.6法蘭的選擇.....................................................11.7墊片的選擇.....................................................21.8鞍座選擇依據(jù)...................................................22.工藝設(shè)計(jì)條件.......................................................23.工藝流程示意圖.....................................................24.設(shè)計(jì)基本參數(shù)......................................................34.1物料的物理化學(xué)性能參數(shù).........................................35.工藝設(shè)計(jì)計(jì)算.......................................................35.1設(shè)備容量確實(shí)定.................................................35.2貯液罐的設(shè)計(jì)...................................................35.21材質(zhì)選擇...................................................35.22幾何尺寸確定...............................................35.3壁厚確實(shí)定.....................................................45.4封頭的選擇.....................................................55.5攪拌器軸功率的計(jì)算.............................................55.6主要管徑確實(shí)定.................................................65.61人孔.......................................................65.62視鏡.......................................................65.63物料進(jìn)出口管...............................................75.64排氣孔.....................................................75.65液面計(jì).....................................................75.66溫度計(jì).....................................................85.7鞍座的選擇.....................................................85.8壓力容器法蘭的選擇與設(shè)計(jì)......................................105.9管法蘭的選擇與設(shè)計(jì)............................................105.10墊片的選擇與設(shè)計(jì).............................................115.11螺栓的選擇與設(shè)計(jì).............................................126.課程設(shè)計(jì)的收獲感想................................................137.參考文獻(xiàn)..........................................................14附錄：儲(chǔ)罐裝配圖貯罐的設(shè)計(jì)1.設(shè)計(jì)方案的分析1.1貯罐類型確實(shí)定本次設(shè)計(jì)的貯罐采用臥式圓筒貯罐，臥式貯罐主要應(yīng)用于儲(chǔ)存量較小，并且貯罐的耐壓能力較強(qiáng)。由于設(shè)計(jì)體積較小〔約為100m3〕且工作壓力較小〔P=0.25MPa〕可采用臥式圓筒形容器。貯罐是較典型的貯藏設(shè)備，在工業(yè)中應(yīng)用已有悠久歷史，具有易制造、成本低、處理能力大、能夠加熱物料、較方便、可供選用的構(gòu)造材料廣闊、適應(yīng)性強(qiáng)、可用于各種溫度和壓強(qiáng)場(chǎng)合等優(yōu)點(diǎn)，故在大型貯罐中占優(yōu)勢(shì)。臥式貯罐的特點(diǎn)是，具有耐壓能力好、進(jìn)口揚(yáng)程低、構(gòu)造穩(wěn)定，強(qiáng)度大，易清洗且造價(jià)低。1.2鋼體的選擇本次的設(shè)計(jì)中，筒體、封頭、鞍座墊板選用16MnR，法蘭選用16Mn鍛，鞍座和其余部件選用Q235〔低碳鋼〕，接收選用10號(hào)熱軋無縫鋼管。1.3封頭選擇依據(jù)從強(qiáng)度、構(gòu)造和制造方面綜合考慮，采用橢圓形封頭最為合理。1.4容器的幾何形狀我國(guó)容器已實(shí)現(xiàn)了系列化和標(biāo)準(zhǔn)化1.5人孔的選擇壓力容器人孔是為了檢查設(shè)備的內(nèi)部空間以及安裝和拆卸設(shè)備的內(nèi)部構(gòu)件。人孔主要由筒節(jié)、法蘭、蓋板和手柄組成。一般人孔有兩個(gè)手柄。選用時(shí)應(yīng)綜合考慮公稱壓力、公稱直徑、工作溫度以及人、手孔的構(gòu)造和材料等諸方面的因素。人孔的類型很多，選擇使用上有較大的靈活性，其尺寸大小及位置以設(shè)備內(nèi)件安裝和工人進(jìn)出方便為原則。通常可以根據(jù)操作需要,在這考慮到人孔蓋直徑較大較重,可選擇回轉(zhuǎn)蓋對(duì)焊法蘭人孔。1.6法蘭的選擇壓力容器法蘭分平焊法蘭與對(duì)焊法蘭。平焊法蘭又分為甲型與乙型兩種。管法蘭分帶頸平焊法蘭與板式平焊法蘭。本次課程設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)壓力為0.25MPa，所以分別選用甲型平焊法蘭和板式平焊法蘭。法蘭設(shè)計(jì)時(shí)，須注意以下二點(diǎn)：管法蘭、鋼制管法蘭、墊片、緊固件設(shè)計(jì)參照原化學(xué)工業(yè)部于1997年公布的《鋼制管法蘭、墊片、緊固件》標(biāo)準(zhǔn)〔HG20592～HG20635-1997〕的規(guī)定。1.7墊片的選擇在化工貯罐，普遍使用的墊片是石棉橡膠板〔代號(hào)：XB350〕。但是本次設(shè)計(jì)貯罐貯藏的物料是鮮奶，屬于食品。而石棉因有害安康被制止使用，因此此次的設(shè)計(jì)選用無石棉材料的天然橡膠墊片〔代號(hào)：NR〕。1.8鞍座選擇依據(jù)鞍式支座是應(yīng)用最廣泛的一種臥式支座。而一臺(tái)臥式容器支座一般情況不宜多于二個(gè)。鞍式雙支座分S型和F型。本次設(shè)計(jì)選用雙鞍座輕型鞍座，并采用S型。2.工藝設(shè)計(jì)條件臥式貯罐設(shè)計(jì)工藝設(shè)計(jì)條件每天貯液的體積100m3貯罐的填充系數(shù)：80%每天分2班，每班用4個(gè)貯液罐3.工藝流程示意圖圖3.1工藝流程圖4.設(shè)計(jì)基本參數(shù)4.1物料的物理化學(xué)性能參數(shù)鮮奶密度為1100kg/m3設(shè)計(jì)壓力〔最大使用壓力〕:0.25MPa貯存物料的溫度：最高貯存溫度為室溫，最低貯存溫度取物料的凝固點(diǎn)設(shè)計(jì)溫度：25°C腐蝕性：低腐蝕性，腐蝕余量大約為1mm毒性：無毒進(jìn)出量：每天貯液體積為100m3QUOTE,分2班，4個(gè)貯罐，所以每個(gè)貯罐的裝液體積為12.5m3QUOTE。設(shè)計(jì)0.1h內(nèi)裝液完畢，所以體積流量為：5.工藝設(shè)計(jì)計(jì)算5.1設(shè)備容量確實(shí)定生產(chǎn)能力要求：每天貯液的體積為V＝100m3/d填充系數(shù)：b=80%貯液罐的總?cè)莘e:=100/0.8=125m3/d分2班，每班用2個(gè)貯液罐則有貯液罐的容量為=15.625將容積圓整到16m3，數(shù)量取5個(gè)〔一個(gè)備用〕5.2貯液罐的設(shè)計(jì)5.21材質(zhì)選擇選用AISI304不銹鋼材質(zhì)5.22幾何尺寸確定由計(jì)算的容積查公稱容積全容積公稱直徑壁厚S長(zhǎng)度L封頭厚度支座位置支座位置貯罐總長(zhǎng)度焊縫系數(shù)φ允許腐蝕裕度mm貯罐重量kg標(biāo)準(zhǔn)序號(hào)1615.98180085600104780410660011.52430HG5-1580-85-32HGT3154-1985臥式橢圓形封頭貯罐系列國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，得到以下數(shù)據(jù)圖5.1表5.1HG5--1580--85(2.5Mpa)5.3壁厚確實(shí)定按上面查得壁厚為S=8mm，封頭壁厚S1=10mm〔在壓力為2.5Mpa的情況下，對(duì)內(nèi)徑小于3800mm的最小厚度約為內(nèi)徑的0.002倍，碳素鋼或普通合金鋼不小于3mm,不銹鋼容器不小于2mm.封頭比筒壁厚2-3mm〕標(biāo)準(zhǔn)編號(hào):JB/T4735-1997標(biāo)準(zhǔn)名稱:鋼制焊接常壓容器公布部門:中華人民共和國(guó)機(jī)械工業(yè)部?jī)?nèi)容簡(jiǎn)介:本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了鋼制焊接常用容器的設(shè)計(jì)、制造、檢驗(yàn)與驗(yàn)收的要求。5.4封頭的選擇查表JBT4737-1995橢圓形封頭得在公徑1800的封頭的數(shù)據(jù)為以下圖5.2表5.2JBT4737-1995公稱直徑DN〔mm〕曲面高度h(mm)直邊高度(mm)厚度(碳素鋼低合金鋼復(fù)合鋼板)〔mm〕內(nèi)外表積A()容積V()質(zhì)量m(kg)180045040103.73830.8652287.91即封頭JBT4737-1995DN1800×10-16MnR，在這次課程設(shè)計(jì)，選用和筒體一樣的材料，為低合金鋼材料。5.5攪拌器軸功率的計(jì)算根據(jù)公式:P0－無通氣攪拌輸入的功率〔W〕；NP－功率準(zhǔn)數(shù)，是攪拌雷諾數(shù)ReM的函數(shù)，NP≈3.5雙槳式45度攪拌器；ω－渦輪轉(zhuǎn)速：取1r/min；ρL－液體密度〔kg/m3〕取牛奶密度為1100kg/m3；2－攪拌器檔數(shù)D攪拌器的直徑==0.6m電機(jī)功率K—附加功率消耗系數(shù)，取K=1.5η—傳動(dòng)效率，取η=0.9p—軸功率〔kw〕w=5.6主要管徑確實(shí)定5.61人孔人孔的設(shè)置是為了安裝、拆卸、清洗和檢修設(shè)備內(nèi)部的裝置。本次設(shè)計(jì)只設(shè)置1個(gè)人孔，材料使用Q235-AF碳素鋼，查閱文獻(xiàn)，選取標(biāo)準(zhǔn)號(hào)HG21516-2005，標(biāo)準(zhǔn)適用于公稱壓力PN小于或等于0.6MPa。本次設(shè)計(jì)公稱壓力為0.25MPa<0.6MPa,允許使用0.6MPa的標(biāo)準(zhǔn)。人孔直徑為450mm、高度為220+104=324mm，開在頂封頭上，位于左邊軸線離中心軸800mm處。尺寸表示如下：表5.3人孔尺寸表〔mm〕密封面型式公稱壓力PN(MPa)公稱直徑DNdw×sDD1ABLbb1b2H1H2d螺柱數(shù)量螺柱直徑×長(zhǎng)度總質(zhì)量(kg)其中不銹鋼(kg)突面0.6450480×65955503301502003022242201042016M20×11595.7-5.62視鏡用于觀察發(fā)酵罐內(nèi)部的情況。本次設(shè)計(jì)只設(shè)置1個(gè)視鏡，材料是Q235碳素鋼，查閱文獻(xiàn)，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)號(hào)HG21505-1992，以0.6MPa作為標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)展規(guī)格確定。視鏡公稱直徑為150mm，高度為54mm，采用A型突面視鏡設(shè)計(jì)。尺寸表示如下：表5-4視鏡表(mm)管法蘭公稱直徑〔DN〕觀察孔d1DKdXHf1f2n-d5重量〔kg〕A重量〔kg〕B1501502602252021885434.58-1814.4514.055.63物料進(jìn)出口管因?yàn)镼UOTE,依據(jù)《化工原理》知鮮奶屬于低粘度液體，流速一般為1.5-3.0m/s之間，則取流體進(jìn)入貯罐流速為=2m/s，所以取流速u=2.0m/s，則：經(jīng)圓整采用￠159mm×5mm熱軋無縫鋼管，實(shí)際鮮奶進(jìn)出口管內(nèi)流速為：u=2.0m/s故管道接口選取如下：進(jìn)料口：PN0.25DN150,HG20593-97，接口管直徑159mm，開在筒體壁上端排料口：PN0.25DN150,HG20593-97，接口管直徑159mm，開在筒體壁下端設(shè)計(jì)接收高度為180mm，為防止物料沿設(shè)備內(nèi)壁流動(dòng)以減少磨蝕和腐蝕，進(jìn)料管伸進(jìn)設(shè)備內(nèi)部并將管的一端切成45°配用具有凸面密封的平焊管法蘭，法蘭標(biāo)記：HG20592，法蘭PL68-1.6RFQ235A。5.64排氣孔公稱直徑：40，標(biāo)準(zhǔn)：JB/T81-19945.65液面計(jì)公稱直經(jīng)：25，標(biāo)準(zhǔn)：PN0.25DN25HGJ49-91,型號(hào)R6-1，液面計(jì)型號(hào)為R6-1，根據(jù)HG21588-1995，R代表液面計(jì)選用反射式玻璃板液面計(jì)。根據(jù)HG21590-1995，可知液面計(jì)長(zhǎng)度為550mm。5.66溫度計(jì)公稱直徑：32，標(biāo)準(zhǔn)：PN0.25DN32HGJ49-91，型號(hào)Pt100，溫度計(jì)型號(hào)為Pt100，屬于鉑電阻溫度傳感器。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)鉑電阻溫度計(jì)的固定裝置安裝標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)計(jì)溫度計(jì)長(zhǎng)度為550mm。表5.5儀器接口名稱公稱直徑尺寸標(biāo)準(zhǔn)型號(hào)液面計(jì)25PN0.25DN25HGJ49-91R6-1溫度計(jì)32PN0.25DN32HGJ49-91Pt100表5.6貯液罐設(shè)備性能技術(shù)參數(shù)三線表序號(hào)名稱單位指標(biāo)1電機(jī)KW1.002攪拌軸rpm1.53總?cè)萘縨3164實(shí)用量m315.635貯液罐直徑m1.86貯液罐出口直徑mm1595.7鞍座的選擇臥式罐選擇鞍式支座〔標(biāo)準(zhǔn)：JB/T4724.1-2007〕，根據(jù)罐的公稱直徑DN值大小，以及允許載荷的大小，和圓筒強(qiáng)度的需要，查閱相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)，可選擇120°包角輕型帶墊板鞍式支座。支座的材料最好與筒體材料一樣，焊接采用電焊弧，焊條牌號(hào)根據(jù)支座材料〔即筒體材料，為AISI304不銹鋼材質(zhì)〕參照選用GB5117-95碳鋼焊條。焊接接頭型式和尺寸按GB/T985中的規(guī)定，選用對(duì)接型式，尺寸為焊絲直徑為4mm。支座的具體參數(shù)如下：圖5.3鞍式支座查JBT4712.1-2007容器支座第1局部鞍式支座得數(shù)據(jù)為以下表5.7鞍式支座數(shù)據(jù)單位：mm公稱直徑DN允許載荷QkN鞍座高度h底板底板底板腹板筋板筋板筋板筋板18008562501280220161429619026012接下表墊板弧長(zhǎng)墊板墊板墊板螺栓間距螺栓螺孔d螺栓螺紋螺栓孔長(zhǎng)鞍座質(zhì)量kg增加100mm高度增加的質(zhì)量kg21003501040112028M2460185225.8壓力容器法蘭的選擇與設(shè)計(jì)根據(jù)壓力容器法蘭TB4702-92標(biāo)準(zhǔn)，本次設(shè)計(jì)采用甲型平焊法蘭〔平密封面〕，法蘭采用16Mn(鍛)作為材料，設(shè)計(jì)壓力為0.25MPa。表5-8壓力容器法蘭尺寸表單位：mm公稱直徑DN法蘭法蘭法蘭法蘭法蘭法蘭法蘭螺柱規(guī)格螺柱數(shù)量1800193018901855184118385623M20525.9管法蘭的選擇與設(shè)計(jì)由于設(shè)計(jì)壓力為0.25MPa，管法蘭采用16Mn(鍛)，根據(jù)HG20593-97標(biāo)準(zhǔn)，板式平焊法蘭適用于壓力為0.25MPa～0.6MPa。本次設(shè)計(jì)采用全平面板式平焊鋼制管法蘭。表5.9管法蘭尺寸表單位：mm管口名稱公稱直徑DN管子外徑B法蘭外徑D螺栓孔中心直徑K螺栓孔直徑L螺栓孔數(shù)量n螺紋Th法蘭厚度C法蘭內(nèi)徑B法蘭理論重量〔Kg〕液面計(jì)253210075114M1014330.73溫度計(jì)323812090144M1216391.19接收150159265225188M16201615.14視鏡150159265225188M16201615.14人孔4504805955502216M203048520.55.10墊片的選擇與設(shè)計(jì)由于設(shè)計(jì)壓力為0.25MPa,根據(jù)HG20606～610-1997標(biāo)準(zhǔn)，該標(biāo)準(zhǔn)適用于公稱壓力為0.25MPa～4MPa,墊片材料采用天然橡膠〔NR〕，墊片的類型根據(jù)全平面板式平焊鋼制管法蘭，相應(yīng)地采用全平面墊片，如以以下列圖。表5-10鋼制管非金屬墊片尺寸表單位：mm管口名稱公稱直徑DN墊片內(nèi)徑墊片外徑

螺栓孔數(shù)量n螺栓孔直徑L螺栓孔中心圓直徑K墊片厚度T液面計(jì)2534100411751.5溫度計(jì)3243120411901.5接收1501692658182251.5視鏡1501692658182251.5人孔450480595162249535.11螺栓的選擇與設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)壓力為0.25MPa,螺栓材料采用Q235，根據(jù)HG20613鋼制管法蘭用緊固件，本次設(shè)計(jì)使用的管法蘭六角頭螺栓采用符合GB5785〔細(xì)牙〕的要求。如以以下列圖所示，螺栓的端部應(yīng)采用倒角端。圖5.4因此六角頭螺栓對(duì)應(yīng)使用的螺母應(yīng)是如以以下列圖所示類型。圖5.5表5.11六角螺栓長(zhǎng)度、質(zhì)量表管口名稱公稱直徑DN螺紋M螺栓數(shù)量n質(zhì)量〔Kg〕質(zhì)量(Kg)液面計(jì)25M1045036.325036.32溫度計(jì)32M12