可倾式夹层锅设计

可倾式夹层锅设计

1.绪论

1.1 引言

1.1.1夹层锅简介

夹层锅又称二重锅.双重釜等。它属于间歇式预煮设备。常用于物料的热烫,预煮,调味料的配制及熬煮一些浓缩产品。它结构简单．使用方便,是定型的压力容器,属于食品预煮机械。

1.1.2 夹层锅用途

预煮的目的是破坏原料中的多酚氧化酶,保持原料在加工过程中不变颜色;排除原料部分水分,减少原料体积,使原料具有柔软性,方便装灌工序的操作;排除原料组织内的空气,提高成品的真空度;破坏原料的原生质,在榨汁时提高出汁率;杀灭污染在原料上的部分微生物,提高原料在加工过程中的新鲜程度;通过预煮,可使表皮蛋白质凝固,使皮与肉脱离,方便除皮操作;对于脱水产品;经预煮后能加快干燥的速度.

按其深度可分为线型.半深型.深型.按其操作方式可分为固定式和可倾式.最常用的为半球形(夹层)壳体上加一段圆柱形壳体的可倾式夹层锅.

1.2 可倾式夹层锅概述

1.2.1 结构:

可倾式夹层锅主要由锅体.填料盒.冷凝水排出管.压力表,倾覆装置及排出管口等组成.锅体内壁是由一个半球形与圆柱形壳体焊接而成的容器,锅体外壁是半球形壳体,用普通钢板制成.内外壁用焊接法焊成,以防漏气.

1.2.1 工作原理

全部锅体用轴颈直接在支架两边的轴承上,轴颈是空心的,蒸汽从一端的进气管通过轴颈进入夹层,通过另一端的出气管排出蒸汽.蒸汽的压力由蒸汽输入管上安装的安全阀和出气管上安装的阀门控制。通过蒸汽的热量传递,使食品达到预煮目的.

倾覆装置是专门为出料用的,包括一对具有手轮的蜗轮蜗杆,蜗轮与轴颈固接,轴颈与锅体固接,当摇动手轮时可将锅体倾倒和复原.可倾式夹层锅两边的轴颈对称的.

为使进气管不与外部的蒸汽输入管道一起随锅转动,一般用螺母通过螺纹连接进汽管,通过填入橡胶材料连接外部的蒸汽输入管道,停止进气后,可通过锅底下面的阀门将冷凝水出口打开,将锅底的积水排出,每班使用前在各转动部位加润滑油.

.

蒸汽排出

阀门

蒸汽

出口

冷凝水排出

蒸汽

倾

支

锅体

2.可倾式夹层锅性能参数和设计要求

2.1 性能参数

产品型号 公称容量（直径） 最大可倾角 进出口管径 液料及最大加入量

G100—I 100 90° 20mm V m ρ= ρ—液料密度，取一般液料密度为3

3/108.0m kg ⨯=ρ V —半圆锅体的体积

kg

m m d R V 20026.0108.0262.05.03

421)2(3421342133333=⨯⨯==⨯⨯=⨯=⨯=πππ 额定工作压力：P=0.09MPa

2.2 设计要求：

1、确保各零件有足够强度承受载荷。

2、确保各零件能够安装配合。

3、确保各零件有足够寿命和抗腐蚀能力。

4、减少加热物料的水蒸气热量散失。

5、确保操作安全和省力。

3.锅体

3.1 内层锅

3.1.1 材料选择

选择不锈钢OCr18Ni9,固溶1010~1150C ︒快冷处理，拉伸强度MPa b 520=

σ，屈服强度MPa s 205=

σ，弯曲疲劳极限MPa 1851=-σ，扭剪疲劳极限MPa 1051=-τ。 C o 100时许用应力为MPa

t 137][=σ，额定工作压力为0.09MPa.

3.1.2 受力分析

1、满载不倾斜时，内层锅受物料重力作用产生的拉力

θcos G F t =

当0=θ时，G F t =max

拉伸强度S

A F s t b σσ≤=max 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3=S

()2m a x 2

22009.8328.6820510010002500t s

F s A m m A σπδππδ⋅⨯⨯====+-⋅≈⨯ 0.0091m m δ

⇒= δ—内层锅厚度，取mm 1=δ

2、 内层锅受高压蒸汽压力，属于外压容器

假设内层锅厚度mm n 1=δ

2

1c c n e --=δδ e δ-----外压锅的有效壁厚

1c -----钢板厚度负偏差，mm c 18.01=

-2c 腐蚀裕量，mm c 5.02=

mm e

32.018.05.01=--=δ 4104.62

/100032.0⨯==R e δ

R---外压锅体内径 54108104.6125.0125.0--⨯=⨯⨯==R

A e δ

0Cr18Ni9钢的B-A 曲线，查得A 在曲线左侧 ∴外层钢的51093.1⨯=E

[]2)(0833.0R

E P e δ=

[P]----许可外压力 []MPa p 103.0104.61093.10833.045=⨯⨯⨯⨯=-

∴[p]>p=0.09MPa

P----额定工作压力

∴内层锅厚度mm n 1=δ符合要求，能够承受物料的重力和高压水蒸气的压力。

∴内层锅内径为mm d 10000=

，外径mm d 1002= 3.2 外层锅

3.2.1 材料选择

选择不锈钢OCr18Ni9

3.2.2 受力分析

1、在轴与外层锅体焊接处的应力最大

外层锅受挤压应力

接触面积σπD 2

1A = 105014.32

1⨯⨯=⇒A σ -

σ外层锅厚度 D-外层锅与轴颈焊接处的直径 拉伸应力S

A G A F S σσ≤==2/max / 234.14205238.92002mm S G A S =⨯⨯⨯=•≥⇒σ mm 183.05014.32

134.14=⨯⨯≥⇒σ