食品机械课程设计

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勺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32090021141、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：80%每天分2班，每班用4个

2、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、课程设计进程安排在舁 厅p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a周卧-2有美工艺设计计算a周周二 至周五3装配图绘制第二周卧- 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：中国轻工业

3、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，20085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:计划完成日期：主管院长签章：2012年6月11日指导教师签名：2012年6月22日基层教学单位责任人签章: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、求能够完成，基本达到要 求不能按时完成，达不 到基本要求说明书（论文）叙述口清楚比较清楚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）：口认真较认真口 一般不认真图囿是否清晰口清晰口比较清晰基本清晰不清晰计算是否止确止确 口基本止确匚|不止确设计（无义）是否符合规范要求 规范 基本规范 不规范成绩评定:优秀良好中等及格不及格指导教师签字:本次设计的是一套每天储液的体积为 100m3勺牛奶储罐装置,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个贮液罐

5、，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 11.1 贮罐类型的确定

6、 11.2 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 7

7、5.66 温度计 81.7 鞍座的选择 81.8 压力容器法兰的选择与设计 101.9 管法兰的选择与设计 101.10 垫片的选择与设计 111.11 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

8、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

9、 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

10、 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） o1.8 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3 .工艺流程示意图进料口出料口图3.1工艺流程图154 .设计基本参

11、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：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昔误！未找到引用源。，分2班，4个贮罐, 所以每个贮罐白装液体积为12.5m3昔误！未找到引用源。设计0.1 h内装液完毕，所以体积流量为：vs =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 = 100m3d填充系数：b=80%贮液罐的总容

12、积：v总=vb =100/0.8=125 m3d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，得到以下数据表 5.1 hg5-1580-85(2.5mpa)允公封支罐焊许贮称全容公称壁头支座座总缝腐罐容直径长度位积厚l厚位置长系蚀重标准序号积vdgs度li置度数裕量vgsil2ln。度kg0mm1615.98180085600104780410660011.5243

13、0hg5-1580-85-325.23 厚的确定按上面查得壁厚为s=8mm ,封头壁厚s1=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，碳素钢或普通合金 钢不小于3mm,不锈钢容器不小于2mm.封头比筒壁厚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5.24 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表 5.2 jbt 4737-1995厚度公称直径曲间图度直边高度（

14、碳素钢低内表面积容积质量合金钢复dn (mm)h(mm)h2 (mm)合钢板）2a( m2)v(m3)m(kg)6 (mm)180045040103.73830.8652287.91即封头jbt 4737-1995 dn1800xl0-16mnr,在这次课程设计，选用和筒体 相同的材料，为低合金钢材料。5.25 拌器轴功率的计算35根据公式：p = 2npldp0无通气搅拌/&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； 涡轮转速：取1 r/min ；p l 液体密度（kg/m3）取牛奶密度为1100 kg/m3 ;2 -搅拌器档数d搅拌器的直径d

15、 4=1.8 =0.6m 3353p=3.5 0.6 1100 1 2 = 598.752 w电机功率ppg = k gk附加功率消耗系数，取 k=1.5y）一传动效率，取 y =0.9p一轴功率（kw）p pg =k997.92 w= 0.99792 kwn5.6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0.25mpa0.6mpa允许使用0.6mpa的标准。人孔直径为450mm、高度

16、为220+104=324mm,开在顶封头上，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 公其封压 称螺柱 总 中面力 直dwxsd d1 a b l b b1b2h1h2d 螺柱 直径 质 不型 pn 径数量x 量 锈式(m dn长度 (kg) 钢pa)(kg)突面 0.6 450480冷 595550 3301502003022242201042016m20k11595.7-5.62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

17、 150mm, 高度为54mm,采用a型突面视镜设计。尺寸表示如下：表5-4 视镜表(mm)公称直察dkdxhf1f2n-d5 (kg)(kg)径孔ab(dn)d1150150 2602252021885434.58-1814.4514.055.63物料进出口管3 .因为错误！未找到引用源。vs = 0.035m /s,依据化工原理知鲜奶属于低粘度液体，流速一般为1.5-3.0m/s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059m由5mm热轧无

18、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： pn0.25 dn150,hg20593-97,接口管直径 159mm,开在筒体壁 上端排料口： pn0.25 dn150,hg20593-97,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-

19、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：32,标准：pn0.25dn32hgj49-91,型号pt100,温度计型号为pt100,属于铝电阻温度传感器。根据标准铝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仪器接口公称直径液向计25pn0.25dn25hgj49-91r6-1温度计32pn0.25dn32hgj49-91pt100表5.6贮液罐设备性能技术参数三线表在舁 厅p名称单位指标1电机kw1.002搅拌轴r

20、pm1.53总容量m3164实用量m315.635贮液罐直径m1.86mm1595.67 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 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:图5.3鞍式支座查jbt 4712.1-2007容器支座第1

21、部分鞍式支座得数据为以下表5.7鞍式支座数据单位：mm公称允许 鞍座 底板 底板 底板 腹板筋板 筋板筋板 筋板直径载荷q 高度l1b1台1213b2b363dnknh18008562501280220161429619026012接卜表增加，一一，一一，一一 螺栓 螺栓螺栓鞍座 100mm垫板垫板 垫板垫板螺栓间距 螺孔孔长质量 高度增弧长b4b4e螺纹l2dlkg 加的质量kg21003501040112028m2460185225.68 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0.2

22、5mpa。表5-8 压力容器法兰尺寸表单位：mm直径ddid2d3d4dd规格数量dn1800193018901855184118385623m20525.69 法兰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。名称直径dn外径b外径d孔中心直径k孔直径l孔数量nth厚度c内径b论重量(kg)液向计253210075114m1014330.73温度计323812090144m1216391.19接管150159265225188m16201615.1

23、4视镜150159265225188m16201615.14人孔4504805955502216m203048520.5表5.9管法兰尺寸表单位：mm5.10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公称螺栓螺栓螺栓孔名称直径内径外径孔数孔直中心圆厚度dndn maxd2量径直径ktnl液向计2534100411751.5温度计3243120411901.5接

24、管1501692658182251.5视镜1501692658182251.5人孔450480595162249535.11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。1六箱头螂拴的型式和尺寸应符合gb/t 5782t粗牙）和gb/t 5将与细牙）的要求.六角头蟠 栓的端部应采用倒角端，如图3. 6 2所示螺栓端部倒角按gb/t 2的规定.s3.0-2六角头螺拴2六角头螺栓的规格及性能等级按表工0.2的规定.霆3/六角头稣柱的

25、蟾蚊规格和性能等皴标推知格性能等概（商晶级）gs/t 57g对粗牙 aasrbgbtt聊85（笫牙）a坦和h班ml0tml5,ml61mz0fm24rm27hm30*m33m36x 3. m59 x3,m45 x 3 *辅52 x 4 *m5 x 45,6a2-5da+-50a2-7oa4j7o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与六角头第检、双头擦拉配合使用的螺田型武应符合gb/t617q相gb/t617l的要求，如国3. 0. 5-1所示,注工型六用掾用的高度物恐也叼*（1型六角展母的篙度的为l图.图5.5表5.11六角螺栓长度、质量表名称直径dnm数量 nlsr(kg)lzr(kg)液闻计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