607 固定式夹层锅整体结构设计

36 90° 3/4" 0.55
G200-III
固定
G300-I
可倾
G300-II 300/90×60 搅拌 0.09 0.5
36 90° 3/4" 0.75
G300-III
固定
G400-I
可倾
G400-II 400/100×65 搅拌 0.09 0.5
36 90° 3/4" 0.75
G400-III
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。
2.2 设备的主要组成部分
1.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—用于连接锅体与外部结构。 3.支脚—用于支撑锅体。 4.疏水阀—用于排冷凝蒸汽水。 5.安全阀—排蒸气及控制气体的压力。 6.搅拌装置—搅拌物料,使物料均匀受热。 7.支撑板及底座—支撑减速机及电动机。 8.传动装置—设备的动力机构,带动搅拌器运行。
此内层锅用冲压而得,无焊接.因此焊接系数f = 1
s T = pT (D1 + d e) = 1.25´ 0.3675(1308 + 3) = 100.4MPa £ 0.9s s = 0.9´195 = 175.5MPa
2d ef
2 ´ 3´1
故强度符合条件
3.1.3 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。
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=15mm
3.2 锅外接管
3.2.1 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sb = 520MPa ，屈服强度s s = 205MPa ，弯曲疲劳极限
受热面积 （M2）
0.45 0.58 0.88
参数 液料及加入量
(Kg) 自来水 50 自来水 100 自来水 100
蒸气压力 (MPa) 0.3 0.3 0.3
沸腾时 间 （min) 4~5 5~6 6~7
G200 G300 G400 G500 G600
1.13
自来水 100
0.3
1.43
自来水 100
固定
G500-I
可倾
G500-II 500/110×72 搅拌 0.09 0.5
36 90° 3/4" 1.10
G500-III
固定
G600-I
可倾
G600-II 600/120×80 搅拌 0.09 0.5
36 90° 3/4" 1.50
G600-III
固定
表 1.2 各型号夹层锅性能参数
1.3 夹层锅使用注意事项
其中 G = rVg
r 为物料的密度 取 0.8´103 kg / m3
V = 1 ´ 4 p R3 + p d 2h = 1 ´ 4 p 0.63 + p 0.62 ´ 0.16 = 0.633m3
23
23
当q = 0 时， Ft max = G ´1 = 800 ´ 0.633 = 506.4N
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
1）各型号夹层锅受热面积及液料沸腾时间表
型号
G50 G100 G150
3 夹层锅各零部件的设计
3.1 锅体
锅体由内层锅与外层锅焊接而成
3.1.1 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 GB150­1998 内层锅选用材料不锈钢 OCr18Ni9, 固溶 1010~1150 °C 快冷处
理 ， 拉 伸 强 度 sb = 520MPa ， 屈 服 强 度 s s = 205MPa ， 弯 曲 疲 劳 极 限
拉伸强度条件 s b
=
Ft max A
£ ss
S
A—内层锅体的横截面积
S—安全系数，材质均匀，载荷和应力计算不够精确时取 S = 3
A = Ft max × s = 506.4 ´ 3 = 7.41mm2
ss
205
A = p (600 + d )2 - p × 6002 » 1200pd
Þ d = 0.002mm
s T = pT (D1 + d e) = 1.25´ 0.3675(1200 + 4) = 69.14MPa £ 0.9s s = 0.9´ 205 = 184.5MPa
来自百度文库
2d ef
2´ 4´1
故强度符合条件
3.1.2 外层锅
1.材质的确定 选 用 Q235­B 。 材 料 的 力 学 性 能 : 屈 服 点 d s ³ 195Mpa 抗 拉 强 度
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 GB150­1988 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:
d b375 ~ 460Mpa
加工方法为冲压.
2.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.则外层锅的内径为 654mm 设其厚度为 d 1
则:
d1 =
pcD i
4[s ]t
=
0.3´ 654´ 2 4´ 375
= 2.6mm
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 d 1 = 3mm
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( pT = 1.5 p )
后,保压 10­30 分钟,然后降至设计压力 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:
s T = pT (D1 + d e) £ 0.9d s 2d ef
此内层锅用冲压而得,无焊接.因此焊接系数f = 1
假设:a)d n = 4mm ,令d e = d n - C = 4 -1 = 3mm 定出 R0 / d e b)利用公式 A = 0.125 计算系数 A=0.000625 R0 / d e c)根据所用材料查图表求得系数 B=60
则许用外压力[ p] = B = 60 = 0.3Mpa 小于 0.35Mpa
(MPa) (r/min)
径(inch)
角
(kw)
G50-I
可倾
50/52×40
0.09 0.5
G50-II
搅拌
90° 1/2"
36
0.55
G100-I
可倾
G100-II 100/70×50 搅拌 0.09 0.5
36 90° 3/4" 0.55
G100-III
搅拌
0.55
G200-I
可倾
G200-II 200/80×55 搅拌 0.09 0.5
(R0 / d e) (600 / 3)
d n 为内层锅的名义厚度 d e 内层锅的有效厚度 A. B 均为 BG150­1988 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d = 4mm 符合工作需求 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。
1.1 夹层锅用途及特性
1 绪论
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。
d - 1 = 185Mpa ，扭剪疲劳极限t -1 = 105MPa 。
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:
o
x
θ Fr
FT G
2.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： F t= G cosq
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( pT = 1.5 p )后,保压 10­30 分钟,然后降至设计压力 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:
s T = pT (D1 + d e) £ 0.9d s 2d ef
2 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
1.最大工作压力: Pw = 0.35Mpa 2.设计压力: P = 1.05Pw = 0.3675MPa 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=1mm
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。
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。
1.4 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+0.3MPa 6、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 137,不宜采用其它牌号。
0.3
1.75
自来水 100
0.3
2.00
自来水 200
0.3
2.30
自来水 200
0.3
表 1.1 各型号夹层锅受热面积及液料沸腾时间表
8~9 10~15 11~18 15~20 15~20
2）各型号夹层锅性能参数
产品 型号
公称容量(L)
最大
电机
额定工作压力 搅拌速度
进出口管
形式
可倾
功率
直径×深(cm)
3. 特性：夹层锅以一定压力的蒸汽为热源（也可选用电加热），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
1.2.1 夹层锅的分类