固定式夹层锅整体结构设计论文

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1、LT-600 固定式夹层锅设计说明书11 绪论绪论1.1 夹层锅夹层锅用途及特性用途及特性1.用途：不锈钢夹层锅又名夹层蒸气锅，广泛用于糖果、制药、乳品 、酒类、 糕点、饮料、蜜饯、罐头等食品加工，也可用于大型餐厅或食堂熬汤、烧 菜、炖肉、熬粥等，是食品加工提高质量、缩短时间、改善劳动条件的优良 设备。2.工作原理:工作时,物料从进料口输送至锅内。然后进气管通蒸汽,达到了工作 压力时关闭进气阀门。通蒸气时,如果压力过大,则安全阀自动打开,释放多余的 压力。当夹套内有冷凝水时,疏水阀工作,排出冷凝水。加热完毕后,打开卸料阀,物 料则排放出来。3. 特性：夹层锅以一定压力的蒸汽为热源（也可选用电加

2、热），夹层锅具有 受热面积大、热效率高、加热均匀、液料沸腾时间短、加热温度容易控制等 特点。夹层锅锅内层锅体 (内锅)采用耐酸耐热的奥氏型不锈钢制造 ,配有压 力表和安全阀 ,外型美观、安装容易、操作方便、安全可靠。1.2 夹层锅的分类及主要性能参数夹层锅的分类及主要性能参数1.2.1 夹层锅的分类夹层锅的分类1）按结构形式分为：固定式夹层锅和可倾式夹层锅；2）按有无搅拌装置分为:带搅拌式夹层锅与不带搅拌式夹层锅；3）按加热方式分为：电加热夹层锅、蒸汽加热夹层锅 。1.2.2 夹层锅主要技术特性、参数夹层锅主要技术特性、参数1）各型号夹层锅受热面积及液料沸腾时间表参数型号受热面积（M2）液料及

3、加入量(Kg)蒸气压力(MPa)沸腾时间 （min)G500.45自来水 500.345G1000.58自来水 1000.356G1500.88自来水 1000.367LT-600 固定式夹层锅设计说明书2表 1.1 各型号夹层锅受热面积及液料沸腾时间表2）各型号夹层锅性能参数公称容量(L)产品型号直径深(cm)形式额定工作压力(MPa)搅拌速度(r/min)最大可倾角进出口管径(inch)电机功率(kw)G50-I可倾G50-II50/5240搅拌0.090.536901/2“0.55G100-I可倾G100-II搅拌360.55G100-III100/7050搅拌0.090.5903/4“

4、0.55G200-I可倾G200-II搅拌360.55G200-III200/8055固定0.090.5903/4“G300-I可倾G300-II搅拌360.75G300-III300/9060固定0.090.5903/4“G400-I可倾G400-II搅拌360.75G400-III400/10065固定0.090.5903/4“G500-I可倾G500-II搅拌361.10G500-III500/11072固定0.090.5903/4“G600-I可倾G600-II搅拌361.50G600-III600/12080固定0.090.5903/4“表 1.2 各型号夹层锅性能参数G2001.1

5、3自来水 1000.3 89G3001.43自来水 1000.31015G4001.75自来水 1000.31118G5002.00自来水 2000.31520G6002.30自来水 2000.31520LT-600 固定式夹层锅设计说明书31.3 夹层锅使用注意事项夹层锅使用注意事项1、使用蒸气压力，不得长时间超过定额工作压力。 2、进汽时应缓慢开启进汽阀，直到需用压力为止，冷凝水出口处的截 止阀，如装有疏水器，应始终将阀门打开；如无疏水器，则先将阀门打开 直到有蒸气溢出时再将阀门关小,开启程度保持在有少量水汽溢出为止。 3、对安全阀，可根据用户自己使用蒸气的压力，自行调整。 4、蒸气锅在使

6、用过程中，应经常注意蒸气压力的变化，用进汽阀适 时调整。 5、停止进气后，应将锅底的直嘴旋塞开启，放完余水。 6、可倾式和搅拌式夹层锅，每班使用前，应在各转动部位加油；搅 拌式夹层锅锅体面上的部件，建议采用熟菜油；其它各处均采用 30#- 40#机械油。1.4 夹层锅维护保养夹层锅维护保养1、进汽管和出水管接头漏汽，当选紧螺帽不解决问题时，应添加或更换填 料。2、压力表和安全阀应定期检查，如有故障及时调换和修理。3、减速箱开始使用 50 小时后，应拆下来放掉润滑油，用煤油或柴油冲洗， 加入 30#-40#干净机油，使用 150 小时后，第二次换油，以后可视具体情况， 每使用到 1000 小时左

7、右换油一次。4、防锈油剥落，应及时涂刷，涂外锅的油漆，建议采用 X55-3 铝粉乙烯耐 水漆。5、本锅使用 5 年后，建议进行安全性水压试验，以后进行水压试验的间隔 时间，按各地技术部门的要求进行。水压试验的压力 P 水按下列情况决定：当额定工作气压 P 额0.6MPa 时,P 水=0.15MPa;当额定工作气压 P 额=0.6-0.8MPa 时,P 水=P 额+0.3MPa6、本锅外层锅体使用 3 毫米厚的钢板制造,钢号 Q235,当外锅经多年锈蚀 减薄到 2mm 以下时,应停止使用。7、本锅不锈钢的焊接和不锈钢其它钢材连接处的焊接,应采用不锈钢焊条 奥 102、奥 107、奥 132、奥

8、137,不宜采用其它牌号。LT-600 固定式夹层锅设计说明书42 2 夹层锅整体设计夹层锅整体设计此次设计的夹层锅型号为:LT-600 L 指立式。T 指夹套材质为碳钢。600 指有效容积为 600L。2.1 性能参数的确定性能参数的确定1.最大工作压力:0.35MpawP 2.设计压力:1.050.3675wPPMPa 3.工作温度:145 4.容积:600L 5.容器直径:600mm 6.容器高度:760mm 7.腐蚀裕量:C=1mm2.2 设备的主要组成部分设备的主要组成部分1.锅体锅体夹层锅的主要部分,主要作用为盛装物料与通压力蒸气。 2.管口的接管管口的接管用于连接锅体与外部结构。

9、 3.支脚支脚用于支撑锅体。 4.疏水阀疏水阀用于排冷凝蒸汽水。 5.安全阀安全阀排蒸气及控制气体的压力。 6.搅拌装置搅拌装置搅拌物料,使物料均匀受热。 7.支撑板及底座支撑板及底座支撑减速机及电动机。 8.传动装置传动装置设备的动力机构,带动搅拌器运行。LT-600 固定式夹层锅设计说明书53 3 夹层锅各零部件的设计夹层锅各零部件的设计3.1 锅体锅体锅体由内层锅与外层锅焊接而成3.1.1 内层锅内层锅1.材质的确定 在满足安全和使用条件的前提下，还要考虑工艺性和经济性。 参考 GB150-1998 内层锅选用材料不锈钢 OCr18Ni9, 固溶 10101150快冷处C理，拉伸强度，屈

10、服强度，弯曲疲劳极限MPab520MPas205，扭剪疲劳极限。1185MpaMPa1051内层锅形状为一个半球壳与一段圆柱壳。球壳半径为 600mm 圆柱壳高 160mm.加工方法为冲压。 满载物料时,锅受物料给的力.示意图: oxFrFTG2.受力分析及壁厚的确定 满载非工作状态时.内层锅所受拉力：cosGFt其中 GVg为物料的密度 取 330.8 10/kg m3232314140.60.60.160.6332323VRd hm当时， 0max1800 0.633506.4FGN 拉伸强度条件SAFst bmaxA内层锅体的横截面积LT-600 固定式夹层锅设计说明书6S安全系数，材质

11、均匀，载荷和应力计算不够精确时取3S2max22506.4 37.412056006001200tsFsAmmA0.002mm正常工作时，夹层锅受外压力 0.35Mpa 的作用。 当球壳受外压力时存在着可能失稳的问题.即存在于外压球壳上的压缩应力 经常是当它的数值还远远低于材料屈服极限时,球壁会突然被压瘪,这时圆形横截 面一瞬间变成了曲波形.因此这是一个外压球壳的稳定计算。 参照 GB150-1988 只能用推算的方法算得锅的壁厚。算得的厚度为 4mm 计算方法如下: 假设:a),令定出4nmm4 13enCmm 0/eRb)利用公式计算系数 A=0.000625 00.125 /eARc)根

12、据所用材料查图表求得系数 B=60则许用外压力小于 0.35Mpa 0600.3(/)(600/3)eBpMpaR为内层锅的名义厚度n内层锅的有效厚度e A. B 均为 BG150-1988 图-3图-10 查找的系数 C 为腐蚀裕量.取 1mm 由以上的计算，可知:内层锅的厚度符合工作需求4mm 3.压力试验 容器制造时钢板经弯卷或焊接或拼装工序以后,能否承受规定的工作压力。 是否会发生过大的变形。在规定的工作压力作用下.焊缝等处又会不会发生局部 渗漏?必须经过压力试验予以考核。采用液压试验:液压试验时压力应缓慢上升,达到规定的试验压力()1.5Tpp后,保压 10-30 分钟,然后降至设计

13、压力 p.至少再保持 30 分钟,以检查容器的密封 性及强度。 液压试验强度条件:1()0.92Te Ts epD 此内层锅用冲压而得,无焊接.因此焊接系数11()1.25 0.3675(12004)69.140.90.9 205184.522 4 1Te Ts epDMPaMPa 故强度符合条件LT-600 固定式夹层锅设计说明书73.1.2 外层锅外层锅1.材质的确定选用 Q235-B。材料的力学性能:屈服点 抗拉强度195sMpa加工方法为冲压.375 460bMpa2.尺寸的确定 考虑到内.外二层之间要通蒸气以及外层内壁必须附加一层隔热层。取内层 锅与外层锅的距离为 50mm.则外层锅

14、的内径为 654mm 设其厚度为1则: 10.3 654 22.64 3754citp Dmm 锅内壁要附加一层隔热层.不受介质的腐蚀。可以不考虑腐蚀因素 因此取壁厚13mm 3.压力试验 同样外层锅也采用液压试验:液压试验时压力应缓慢上升,达到规定的试验压力()后,保压 10-30 分钟,然后降至设计压力 p。至少再保持 30 分钟,以1.5Tpp检查容器的密封性及强度。 液压试验强度条件:1()0.92Te Ts epD 此内层锅用冲压而得,无焊接.因此焊接系数11()1.25 0.3675(13083)100.40.90.9 195175.522 3 1Te Ts epDMPaMPa 故

15、强度符合条件3.1.3 开孔补强的考虑开孔补强的考虑由于工作的需要,须在内层锅的锅底开一个孔,用于排料。在外层锅上开 四个孔。各用于进气.出气.排水.排料。 由于在内.外层锅上都开了孔。开孔后器壁金属连续性受到破坏。产生 峰值应力。又由于器壁是二向应力,在开孔处装有接管。所以在开孔边缘出 现的多种应力叠加的较复杂应力集中的状况。LT-600 固定式夹层锅设计说明书8影响应力集中的因素如下: 1.开孔孔径的相对尺寸 d/D 越大.应力集中情况越严重所以开孔不宜 于过大。 2.被开孔壳体的厚度/D 越小.应力集中情况越严重。为了改善应力集中的情况.须在开孔处局部补强.具体办法:在开孔处一定范 围内(此范围的 B=2d)补焊一块金属板以使该处得到局部增强。对于静压,常温, 中低压容器常用的结构为补强圈。补强圈的材料一般与器壁相同。厚度也与器 壁相同。依据实际工作需要以及影响应力集中的因素。设计开孔尺寸如下:进气孔. D=20mm 出气孔 D=20mm(参照下述选择的安全阀)排料孔 D=30mm 排水孔 D=15mmLT-600 固定式夹层锅设计说明书93.2 锅外接管锅外接管3.2.1 进气孔接管进气孔接管选取材料:因其工作为通气。工作环境介质为水蒸气。因此选择不锈钢 0Cr18Ni9 其力学性能:拉伸强度，屈服强度，弯曲疲劳极MPab520MPas2