果汁貯罐攪拌罐裝置課程設(shè)計

1、<p><b>　　課 程 設(shè) 計</b></p><p>　　2015 年 月 日</p><p><b>　　課程設(shè)計任務書</b></p><p><b>　　一、課程設(shè)計的內(nèi)容</b></p><p>　　1、通過查閱有關(guān)資料，熟悉基本工作原理

2、、特點和流程組成的設(shè)備及結(jié)構(gòu)。</p><p>　　2、進行工藝參數(shù)的確定</p><p>　　3、主要設(shè)備工作部件尺寸的設(shè)計</p><p><b>　　4、繪制裝配圖 </b></p><p>　　5、撰寫課程設(shè)計說明書</p><p>　　二、課程設(shè)計的要求與數(shù)據(jù)</p>&l

3、t;p>　　每天貯液的體積：80m3 （料液密度ρＬ ＝1100 kg/m3 ）</p><p>　　貯罐的填充系數(shù)：80% </p><p>　　每天分2班，每班用4個貯液罐</p><p>　　每2個貯罐中的果汁用泵（半小時之內(nèi)）輸送至3個帶攪拌裝置的攪拌罐；攪拌罐的填充系數(shù)75%。</p><p>　　三、課程設(shè)計應完成的工作&

4、lt;/p><p>　　1．課程設(shè)計說明書（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。</p><p>　　四、課程設(shè)計進程安排</p><p>　　五、應收集的資料及主要參考文獻</p><p>　　[1] 陳英南, 劉玉蘭. 常用化工單元設(shè)備的設(shè)計[M]. 杭州：華東理工大學出版社，2005&l

5、t;/p><p>　　[2] 張裕中.食品加工技術(shù)裝備[M]. 北京：中國輕工業(yè)出版社，2000</p><p>　　[3] 無錫輕工大學，天津輕工業(yè)學院.食品工廠機械與設(shè)備[M].北京：中國輕工業(yè)出版社，1989</p><p>　　[4] 崔建云. 食品加工機械與設(shè)備[M] . 北京：中國輕工業(yè)出版社，2008</p><p>　　[5] 李

6、功樣，陳蘭英，崔英德. 常用化工單元設(shè)備設(shè)計[M]. 廣州: 華南理工大學出版社，2003</p><p>　　[4] GB/T 14690-1993-1993，技術(shù)制圖比例[S]．北京：中國標準出版社，1993．</p><p>　　發(fā)出任務書日期： 2015 年 9月 21日 指導教師簽名：</p><p>　　計劃完成日期： 2015 年 10月26日

7、 基層教學單位責任人簽章：</p><p><b>　　主管院長簽章：</b></p><p><b>　　課程設(shè)計考核表</b></p><p><b>　　目 錄</b></p><p>　　1. 設(shè)計方案的分析7</p><p>　　1.1貯

8、罐類型分類與選型7</p><p>　　1.1.1貯罐類型分類7</p><p>　　1.1.2 貯罐類型選擇7</p><p>　　1.2鋼體的選擇8</p><p>　　1.2.1容器用鋼8</p><p>　　1.2.2附件用鋼8</p><p>　　1.3容器的幾何形狀8&

9、lt;/p><p><b>　　1.4人孔選型8</b></p><p>　　1.5法蘭的選擇9</p><p>　　1.6墊片的選擇9</p><p>　　1.7鞍座選擇依據(jù)9</p><p>　　2. 工藝設(shè)計要求9</p><p>　　3. 設(shè)計基本參數(shù)10&

10、lt;/p><p>　　3.1物料的物理化學性能參數(shù)10</p><p>　　4. 貯罐結(jié)構(gòu)設(shè)計10</p><p>　　4.1設(shè)備容量的確定10</p><p>　　4.3材質(zhì)選擇10</p><p>　　4.3幾何尺寸的確定11</p><p>　　4.4 壁厚確定12</p&

11、gt;<p>　　4.5 封頭選擇13</p><p>　　4.6攪拌器軸功率的計算13</p><p><b>　　4.7人孔14</b></p><p><b>　　4.8視鏡16</b></p><p>　　4.9物料進出口管17</p><p>

12、;　　4.10溫度計17</p><p>　　4.11液面計17</p><p>　　4.12排氣和排液孔18</p><p>　　4.13鞍座的選擇18</p><p>　　4.14 壓力容器法蘭的設(shè)計20</p><p>　　4.15 管法蘭選擇20</p><p>　　4.16

13、 墊片的選取20</p><p>　　4.17 螺栓選型21</p><p>　　5. 攪拌罐結(jié)構(gòu)設(shè)計23</p><p>　　5.1罐容量的確定23</p><p>　　5.2罐體的尺寸確定23</p><p>　　5.3 夾套幾何尺寸確定24</p><p>　　5.4擋板尺寸

14、25</p><p>　　5.5攪拌器幾何尺寸確定25</p><p><b>　　5.6 接管25</b></p><p><b>　　5.7 人孔25</b></p><p><b>　　5.8 視鏡26</b></p><p>　　5.10

15、筒體強度計算26</p><p>　　5.11夾套強度計算26</p><p>　　5.12封頭強度計算27</p><p>　　5.13攪拌功率計算27</p><p>　　5.14電動機額定功率的確定27</p><p>　　5.15攪拌軸設(shè)計28</p><p>　　5.16傳

16、動裝置設(shè)計28</p><p><b>　　5.17支座29</b></p><p>　　5.18支座承受的實際載荷Q30</p><p>　　5.19開孔補強計算30</p><p><b>　　5.20接管31</b></p><p><b>　　5.

17、21法蘭31</b></p><p><b>　　6泵選型31</b></p><p><b>　　設(shè)計總結(jié)32</b></p><p>　　參 考 文 獻32</p><p><b>　　摘要</b></p><p>　　本說

18、明書根據(jù)任務書所給要求,查閱相關(guān)書籍和設(shè)計標準，初步做出設(shè)計方案，然后通過工藝計算，最終確定用臥式貯罐貯存果汁，立式攪拌罐攪拌果汁的具體結(jié)構(gòu)尺寸。工藝計算過程涵蓋了果汁的特性確定，設(shè)計參數(shù)的選擇，果汁貯罐的分類及選型，攪拌器的分類及選型，工藝尺寸的確定，容器的結(jié)構(gòu)設(shè)計和泵選型等方面的內(nèi)容，通過對一系列參數(shù)的考慮與確認，最終完成該課程設(shè)計，并對整個設(shè)計過程進行了總結(jié)。 </p><p>　　關(guān)鍵詞：果汁，臥式貯罐，

19、立式攪拌罐，工藝尺寸，結(jié)構(gòu)設(shè)計</p><p><b>　　設(shè)計方案的分析</b></p><p>　　1.1貯罐類型分類與選型</p><p>　　1.1.1貯罐類型分類</p><p>　　貯罐按其形狀可分為方形，矩形容器，球型容器，圓筒型容器（立式，臥式）。</p><p>　　按其承壓性質(zhì)

20、可分為內(nèi)壓和外壓容器，內(nèi)壓容器又可分為低壓、中壓、高壓和超高壓4個壓力等級。</p><p>　　按其工作的溫度可分為低溫、常溫、中溫、高溫容器。</p><p>　　按制造器的材料可分為金屬制與非金屬制兩類。</p><p>　　按其應用情況可分為反應壓力容器（R）、換熱壓力容器（E）、分離壓力容器（S）、儲存壓力容器（C）等。</p><p&

21、gt;　　1.1.2 貯罐類型選擇</p><p>　　本次設(shè)計的貯罐采用臥式圓筒貯罐，臥式貯罐主要應用與儲存量較小，并且貯罐的耐壓能力較強。由于設(shè)計體積較?。s為40m3）且工作壓力較?。≒=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，可供選用的結(jié)構(gòu)材料廣闊，適應性強，可用于各種溫度和壓強場合等優(yōu)點，故在大型貯罐中

22、占優(yōu)勢。</p><p>　　臥式貯罐的特點是，具有耐壓能力好，進口揚程低，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，強度大，易清洗且造價低。</p><p><b>　　1.2鋼體的選擇</b></p><p><b>　　1.2.1容器用鋼</b></p><p>　　壓力容器的使用工況（如溫度、壓力、介質(zhì)特性和操作特點等）差

23、別很大， 制造壓力容器的鋼種類很多，即有碳素鋼、低合金高強度鋼和低溫鋼，也有中溫抗氫鋼、不銹鋼和耐熱鋼，還有復合鋼板。</p><p>　　一般中低壓設(shè)備可采用屈服極限為245Mpa~345Mpa級的鋼材；直徑較大、壓力較高的設(shè)備，均應采用普通低碳鋼，強度級別宜用400Mpa級或以上；如果容器的操作溫度超過 400℃，還需要考慮材質(zhì)的蠕變強度和持久強。</p><p>　　本設(shè)計貯液為牛奶

24、或果汁，沒有毒性，基本沒有腐蝕性。而AISI304不銹鋼材質(zhì)具有良好的特性。</p><p><b>　　1.2.2附件用鋼</b></p><p>　　優(yōu)質(zhì)低碳鋼的強度較低，塑性好，焊接性能好，因此在化工設(shè)備制造中常用作于熱介換列管、設(shè)備接管、法蘭的墊片包皮。</p><p>　　優(yōu)質(zhì)中碳鋼的強度較高，韌性較好，但焊接性能較差，不宜采用做接管

25、用鋼。</p><p>　　由于接管掏錢焊接性能好且塑性好，故選擇10號優(yōu)質(zhì)低碳鋼的普通無縫鋼管制作各型號接管。</p><p>　　由于法蘭必須具有足夠大的強度和剛度，以滿足連續(xù)條件，使之能夠封密良好，故選用Q235-A的普通碳素鋼。</p><p>　　16MnR的鋼良好的綜合力學性能、焊接性能、工藝性能以及 低溫沖擊韌性。適合用作封頭鋼材。支座選取與筒體相同的

26、材料，即AISI304不銹鋼材質(zhì)。封頭選擇依據(jù)從強度、結(jié)構(gòu)和制造方面綜合考慮，采用橢圓形封頭最為合理。</p><p>　　1.3容器的幾何形狀</p><p>　　我國容器已經(jīng)實習了系列化和標準化</p><p><b>　　1.4人孔選型</b></p><p>　　壓力容器入孔是為了檢查設(shè)備的內(nèi)部空間以及安裝和訴卸

27、設(shè)備的內(nèi)部構(gòu)件。入孔主要由筒節(jié)、法蘭、蓋板和手柄組成。一般入孔有兩個手柄。選用時應綜合考慮公稱壓力，公稱直徑，工作溫度 以及人、手孔的結(jié)構(gòu)和材料等諸方面的因素。入孔的類型很多，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)件安裝和工人進出方便為原則。通?？梢愿鶕?jù)操作需要，在這考慮到入孔蓋直徑較大較重，可以選擇回轉(zhuǎn)蓋對焊法蘭入孔。</p><p><b>　　1.5法蘭的選擇</b><

28、;/p><p>　　壓力容器法蘭分平焊法蘭與對焊法蘭。平焊法蘭又分為甲型與乙型兩種。管法蘭分帶頸平焊法蘭和板式平焊法蘭。本次課程設(shè)計是設(shè)計壓力位0.25Mpa，所以分別選用甲型平焊法蘭和板式平焊法蘭。</p><p><b>　　1.6墊片的選擇</b></p><p>　　在化工貯罐，普通使用的墊片是石棉膠板（代號：XB350）。但是本次設(shè)計貯罐

29、貯藏的物料是鮮奶或果汁，屬于食品。而石棉因有害健康被禁止使用，因此此次的設(shè)計選用無石棉材料的天然膠片（代號：NR）</p><p><b>　　1.7鞍座選擇依據(jù)</b></p><p>　　鞍式支座是應用最廣泛的一種臥式支座。而一臺臥式容器支座一般情況不宜多于兩個。鞍式雙支座分Ｓ型和Ｆ型。本次設(shè)計選用雙鞍座輕型鞍座，并采用Ｓ型。</p><p&g

30、t;<b>　　工藝設(shè)計要求</b></p><p>　　臥式貯罐設(shè)計工藝設(shè)計條件</p><p>　　每天貯液的體積80m3；</p><p>　　貯罐的填充系數(shù)：80％；</p><p>　　每天分兩班，每班4個貯液罐；</p><p>　　每2個貯罐中的果汁用泵（半小時之內(nèi)）輸送至3個帶攪拌

31、裝置的攪拌罐；</p><p>　　攪拌罐的填充系數(shù)75%。</p><p><b>　　設(shè)計基本參數(shù)</b></p><p>　　3.1物料的物理化學性能參數(shù)</p><p>　　鮮奶的密度為1100kg/ｍ３</p><p>　　設(shè)計壓力（最大使用壓力）：0.25Mpa　　　</p>

32、;<p>　　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</p><p><b>　　設(shè)計溫度：25℃</b></p><p>　　腐蝕性：低腐蝕性，腐蝕余量大約為1mm</p><p><b>　　毒性：無毒 </b></p><p>　　進出量：每天貯液體積為8

33、0，分2個班，每班4個貯罐，所以每天貯罐的裝液體積為 </p><p>　　設(shè)計0.5h內(nèi)裝液完畢，所以體積流量為：</p><p>　　Vs==80÷(2×4) ÷(0.5×3600) =0.0056m3/s </p><p><b>　　貯罐結(jié)構(gòu)設(shè)計</b></p><p&

34、gt;　　4.1設(shè)備容量的確定</p><p>　　生產(chǎn)能力要求：每天貯液的體積V=80m3/d</p><p><b>　　填充系數(shù)：80%</b></p><p>　　貯液罐的總體積：/d</p><p>　　分2班，每班用4個貯液罐，則每個貯罐的容量為：</p><p>　　100÷

35、;(2×4)=12.5m3/d </p><p>　　將容積圓整到13m3，數(shù)量取5個（一個備用）。 </p><p><b>　　4.3材質(zhì)選擇</b></p><p>　　選用AISI304不銹鋼材質(zhì)</p><p>　　4.3幾何尺寸的確定</p><p>　　貯液罐兼有攪拌作用

36、，取平蓋，橢圓封頭（底），帶攪拌 為節(jié)省材料，取筒 </p><p><b>　　高H=D ，</b></p><p>　　解得：D=2.74,</p><p>　　查JB/T4737-1995橢圓形封頭得，取D=1800，厚度取8mm，則封頭尺寸如下：</p><p><b>　　圖4-1</b>

37、;</p><p><b>　　則筒體高度H為</b></p><p><b>　　H=m</b></p><p>　　取整為H=4400mm</p><p><b>　　核算填充系數(shù)η：</b></p><p>　　η=V/V´==0.774

38、</p><p>　　即實際填充系數(shù)77.9%，比80%小2.1%，即設(shè)計填充量比要求的填充量小，貯罐略偏大，情況可以接受。</p><p>　　HGT-3154-1985 臥式橢圓型封頭貯罐系列國際標準，得到一下數(shù)據(jù)：</p><p>　　表5.1 HG5-1580-85(2.5Mpa)</p><p>　　公 全 公 筒

39、 筒 封 支 支 貯 焊 允 貯</p><p>　　稱 容 稱 體 體 頭 座 座 罐 縫 許裕 罐</p><p>　　容 積 直 壁 長 厚 位 位 總 系 腐度 重 </p><p

40、>　　積 徑 厚 度 度 置 置 長 數(shù) 蝕 量</p><p>　　Vt V Dt S L S1 L1 L2 LФ φ mm kg</p><p>　　13 12.92 1800 6 4400 8 3420

41、 490 5380 1.0 1.5 2593 </p><p><b>　　4.4 壁厚確定</b></p><p>　　按上面查得壁厚為S=6mm，封頭壁厚S1= 8mm(選擇原則：在壓力為2.5Mpa的情況下，對于內(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

42、)</p><p>　　標準編號：JB/T4735-1997</p><p>　　標準名稱：鋼制焊接常壓容器</p><p>　　頒布部門：中華人民共和國機械工業(yè)部 </p><p>　　內(nèi)容簡介：本貯罐標準系列的設(shè)計壓力P為2.5（25）、6（59）、10（98）、16（157）、18（176）、20（196）、22（216）、25（24

43、5）、30（294）、40（392）kgf/cm2(10-2 ×Mpa)，設(shè)計溫度為-20℃<t<200℃，公稱容積Vg為0.5-100m3</p><p>　　本標準規(guī)定了鋼制焊接常用容器的設(shè)計，制造，檢驗與驗收要求。</p><p><b>　　4.5 封頭選擇</b></p><p>　　查表JB/T4737-199

44、5橢圓型封頭得在公徑1800的封頭的數(shù)據(jù)一下：</p><p>　　表4.4JBT4737-1995</p><p>　　公稱直徑 曲面高度 直邊高度 厚度 內(nèi)表面積 容積 質(zhì)量</p><p><b>　　(碳素鋼低</b></p><p><b>　　合金鋼</b&g

45、t;</p><p>　　復合鋼板） </p><p>　　DN（mm） h(mm) h2(mm) δ(mm) A(m2) V(m3) m(kg)</p><p>　　1800 450 40 8 3

46、.6536 0.8270 224.36</p><p>　　即封頭JBT4737-1995DN1800X8-16MnR，在這次課程設(shè)計，選用和筒體相同的材料，為AISI304。</p><p>　　4.6攪拌器軸功率的計算</p><p>　　攪拌直徑d=D/3=1.8/3=0.6m</p><p>　　根據(jù)公式：P=2

47、Nω3ρLd5</p><p>　　PO—無通氣攪拌輸入功率（W）；</p><p>　　NP—功率準數(shù)，是攪拌雷諾系數(shù)Re的函數(shù)，NP≈3.5雙槳式45度攪拌器；</p><p>　　Ω —渦輪轉(zhuǎn)速：取1r/min；</p><p>　　ρL—液體密度（kg/m3）</p><p><b>　　2 —攪拌器

48、擋數(shù)</b></p><p>　　P= 2×3.5×13×1100×（0.6）5 =598.75 W =0.599KW </p><p><b>　　電機功率 </b></p><p>　　K—附加功率消耗系數(shù)，取K=1.5</p><p>　　η—傳動系數(shù)，取η=0

49、.9</p><p><b>　　P—軸功率（KW）</b></p><p>　　Pg=1.5×0.599÷0.9=0.998KW</p><p><b>　　4.7人孔</b></p><p>　　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。</p>&

50、lt;p>　　本次設(shè)計只設(shè)置了1個人孔，查閱文獻，選取標準號HG21518-95、公稱壓力為2.5MPa、 直徑為450mm，高度為393mm的人孔，開在筒體軸線中點正上方。材料規(guī)格為Q235-AF碳素鋼。</p><p><b>　　4.8視鏡</b></p><p>　　用于觀察果汁貯罐罐內(nèi)部的情況，本次設(shè)計設(shè)置了1個視鏡，材料是Q235碳素鋼，查文獻，根據(jù)

51、標準號HG21505-1992，以0.6MPa作為標準進行規(guī)格確定。采用A型凸面視鏡設(shè)計，視鏡直徑為DN=150m，高度為54m，開在頂封頭上，位于右邊軸線離中心軸500mm處。尺寸如下：</p><p><b>　　4.9物料進出口管</b></p><p>　　由3.1知Vs=0.0116m3/s，且果汁屬于低粘度液體，依據(jù)《化工單元操作與設(shè)備》上冊表1-1知果汁

52、在管道中的流速范圍為1.5-3.0m/s之間，現(xiàn)取果汁進入貯罐流速為Us=2.0m/s，則:</p><p>　　d== =0.0597m=59.7mm</p><p>　　故管道接口選取如下：</p><p>　　進料口：PN0.25 DN76，HG20593-97，接管口M76×8開在筒體壁上端；</p><p>　　出料口：P

53、N0.25 DN76，HG20593-97，出管口M76×8，開在筒體壁左下端。</p><p><b>　　4.10溫度計</b></p><p>　　本次設(shè)計設(shè)置了1個溫度計Pt100，尺寸標準PN0.25 DN32，HGJ49-91，公稱直徑為32mm。分別在貯罐體兩邊成對稱分布。</p><p><b>　　4.11

54、液面計</b></p><p>　　本貯罐采用反射式玻璃板液面計R6-1，尺寸標準：PN0.25 DN25，HGJ49-91，公稱直徑為25mm。根據(jù)HG21590-1995，可知液面計長度為850mm。</p><p>　　4.12排氣和排液孔</p><p>　　均為公稱直徑：45mm，規(guī)格為M45×6mm標準：GB8163-87</

55、p><p>　　貯液罐設(shè)備性能技術(shù)參數(shù)</p><p>　　序號 名稱 單位 指標</p><p>　　1 電機 Kw 0.998</p><p>　　2 攪拌軸

56、 Rpm 1.5</p><p>　　3 總?cè)萘?m3 13 </p><p>　　4 實容量 m3 12.9</p><p>　　5 貯液罐

57、 mm M1800×6</p><p>　　6 貯液罐進出口接管 mm M76×8 </p><p>　　7 氣/液體排氣/液管 mm M45×6</p><p><b>　　4.

58、13鞍座的選擇</b></p><p>　　臥式貯罐可選擇鞍式支座（標準：JB/T4712.1-2007），根據(jù)罐的公稱直徑DN=1800mm，允許載荷的大小和圓筒強度閱相關(guān)的標準，可選擇120°包角重型不帶墊板鞍式支座，型號為BI1800-S。</p><p><b>　　數(shù)量：2個；</b></p><p>　　位置：

59、兩個鞍座間距3400mm，各自距筒體兩端500mm。</p><p>　　表4.7 DN1800 鞍座尺寸表1 （mm）</p><p><b>　　接上表：</b></p><p>　　表4.7 DN1800 鞍座尺寸表2 （mm）</p><p>　　支座材料與筒體材料相同，焊接采用電焊焊接，焊條型號根據(jù)支座材料（即

60、筒體材料，為AISI304不銹鋼材質(zhì)）參照選用GB517-95碳鋼焊條。焊接接頭形式和尺寸按GB/T985-1998規(guī)定，選用對接形式，尺寸為焊絲直徑為4mm</p><p>　　4.14 壓力容器法蘭的設(shè)計</p><p>　　根據(jù)TB4702-92壓力容器法蘭采用甲型平焊法蘭（平面密封），設(shè)計壓力0.25MPa，材料為6Mn(鍛)。</p><p>　　壓力容器

61、法蘭尺寸表 單位：mm</p><p>　　4.15 管法蘭選擇</p><p>　　計壓力0.25MPa，材料6Mn(鍛)。由標準20593-97，選取板式平焊鋼制管法蘭（PL），具體尺寸如下：</p><p>　　管法蘭尺寸表 單位；mm</p><p>　　4.16 墊片

62、的選取</p><p>　　設(shè)計壓力為0.25MPa，據(jù)HG20606-197標準，選取全平面墊片，材料為天然橡膠(NR)。如下圖示：</p><p><b>　　4.17 螺栓選型</b></p><p>　　設(shè)計壓力為0.25MPa，材料為Q235。鋼制管法蘭緊固件應符合HG20613標準，在此管法蘭六角形螺栓應符合其GB5785(細)標準

63、。</p><p><b>　　對應使用的螺母為</b></p><p><b>　　六角形螺栓規(guī)格表</b></p><p>　　螺紋相應的墊片尺寸采用GB3103.3-82、GB5267-85、GB90-85標準，螺栓墊片材料采用非金屬墊片天然橡膠（NR）。</p><p>　　螺紋對應墊片尺寸

64、表 單位：mm</p><p><b>　　攪拌罐結(jié)構(gòu)設(shè)計</b></p><p><b>　　5.1罐容量的確定</b></p><p>　　生產(chǎn)能力要求：每2個貯罐中的果汁用泵（半小時之內(nèi)）輸送至3個帶攪拌裝置的攪拌罐，填充系數(shù)：75%</p><p>　　每天兩班，

65、每班用到4個貯罐，則需要6個帶攪拌裝置攪拌罐，則攪拌罐全容積</p><p><b>　　/d</b></p><p>　　每個攪拌罐公稱容量為</p><p>　　數(shù)量：7個（一個備用）。</p><p>　　5.2罐體的尺寸確定</p><p>　　本設(shè)計選用立式圓筒形罐體，標準橢圓形封頭，整

66、體夾套。</p><p>　　設(shè)備內(nèi)物料為液-固相、液－液相時，一般攪拌罐的長徑比范圍在1～1.3，在本設(shè)計中長徑比取1.2。</p><p><b>　　初步計算筒體內(nèi)徑</b></p><p><b>　　2.34m</b></p><p>　　代入已知解得：Di=2.34，圓整到公稱直徑Di

67、=2000mm </p><p>　　封頭厚度與貯罐一樣取8mm，查JB/T4737-1995橢圓形封頭得DN=2000mm 的橢圓形封頭尺寸如下：</p><p><b>　　則筒體高度</b></p><p>　　H==2.51m，取整為2500mm</p><p>　　核算長徑比H/Di與填充系數(shù)η</p&g

68、t;<p><b>　　填充系數(shù)η</b></p><p>　　η=V/V´==0.746</p><p>　　即實際填充系數(shù)74.6，與75%相差很小，實際容積略大，情況合理。</p><p><b>　?、陂L徑比</b></p><p>　　H/Di=2500/2000=

69、1.25</p><p>　　在1～1.3范圍內(nèi)，結(jié)果合理。</p><p>　　封頭公稱直徑DN為2000mm， 標準橢圓封頭，厚度為8mm,材質(zhì)為0Cr18Ni9。</p><p>　　攪拌罐內(nèi)徑2000mm，筒體長度2500mm。</p><p>　　5.3 夾套幾何尺寸確定</p><p>　　夾套內(nèi)徑取220

70、0mm；</p><p>　　夾套高度H2=0.75H=0.75×2.5=1.875m=1875mm，取整為H2=1800mm。</p><p>　　因此傳熱面積A=πDiH2=3.14×2.5×1.8=14.13m2。</p><p>　　即夾套DN=2200mm，高度H=1800，厚度10mm。</p><p&g

71、t;<b>　　5.4擋板尺寸</b></p><p>　　b1=0.1Di=0.1×2=0.2m</p><p><b>　　擋板個數(shù)：Z=4</b></p><p>　　5.5攪拌器幾何尺寸確定</p><p>　　要求物料攪拌均勻，防止分散相，果汁粘度不高，所以攪拌槳選六直葉開啟渦輪

72、攪拌槳。如下圖示，</p><p>　　攪拌槳直徑Dj=1/3Di=2/3=0.67m，圓整為700mm，由di：l：b=20:5:4，故攪拌槳葉片寬度</p><p>　　B=0.2di=0.2×700=140mm</p><p>　　l=0.25di=0.25×700=175mm</p><p><b>　　

73、Z=6</b></p><p>　　查HG/T3796.112-2005可得輪轂直徑為90mm，軸孔外徑d=60mm。葉片厚度10mm。攪拌器距器底長度</p><p>　　H=0.5D=0.5×2=1m=600mm</p><p>　　因為液面較深，故設(shè)置兩個攪拌槳，相距900mm。</p><p><b>

74、　　5.6 接管</b></p><p>　　根據(jù)工藝條件，確定各接管尺寸，選用板式平焊法蘭，公稱壓力0.6MPa。</p><p><b>　　5.7 人孔</b></p><p>　　人孔的作用是便于安裝，清洗，拆卸和檢修設(shè)備，可在上封頭上開開一個公稱直徑為450mm的人孔，選用HG/T21516-2005標準中的回旋板式平焊法

75、蘭人孔。材料規(guī)格為Q235-AF碳素鋼。</p><p><b>　　5.8 視鏡</b></p><p>　　為方便觀察內(nèi)部情況，攪拌罐需要安裝一個視鏡.。</p><p>　　材料是Q235碳素鋼，設(shè)計壓力0.6MPa，根據(jù)標準號HG21505-1992標準進行規(guī)格確定。采用A型凸面視鏡設(shè)計，視鏡直徑為DN=150mm，高度為54m，開在頂

76、封頭上，位于軸線離中心軸600mm處。</p><p>　　5.10筒體強度計算</p><p>　　攪拌罐內(nèi)為常壓，夾套內(nèi)工作壓力為0.2 MPa，取其設(shè)計壓力為P=0.22 MPa，則攪拌罐圓筒承受外壓，故需進行穩(wěn)定性計算。筒體材質(zhì)為0Cr18Ni9，焊接接頭系數(shù)φ=0.85，[σ]=137 MPa 。</p><p>　　圓筒的厚度為 12mm，取鋼板厚度負偏

77、差為C1=0.5mm，則筒體的有效厚度δe= 11.5mm ,筒體外直徑D0=2023mm ,筒體長度L=4400mm</p><p>　　因D0/δe=175.9，L/ D0=2.17,由GB150-1998圖6-2，圖6-8查得：</p><p>　　A=0.00029[3]，E=1.93×105MPa ，B= 45MPa [3] </p><p>　

78、　所以 [p]= 45/175.9=0.26 MPa</p><p>　　圓筒穩(wěn)定性滿足要求，所以取圓筒名義厚度δn=12mm</p><p>　　5.11夾套強度計算</p><p>　　夾套工作壓力為0.2 MPa，取設(shè)計壓力為=0.22 MPa，夾套筒體材質(zhì)為Q235B，焊接接頭系數(shù)=0.85，[σ]t=113 MPa,</p><

79、;p>　　則攪拌罐壁厚δ===2.32 mm</p><p>　　取腐蝕余量C2 =2mm ， C1=0.8mm,則厚度附加量C= C2+ C1 =2.8 mm</p><p>　　夾套的設(shè)計厚度為 δd=2.09+2.8=4.89 mm</p><p>　　圓整取夾套厚度為 δn=10mm</p><p>　　5.12封頭強度計算

80、</p><p>　　查JB/T4746-2002可知，公稱直徑DN為2000mm 標準橢圓封頭最小厚度為8mm,而容器內(nèi)為常壓，故取橢圓封頭名義厚度為8mm,封頭材質(zhì)為0Cr18Ni9。</p><p>　　5.13攪拌功率計算</p><p>　　已知n=180r/min=2s-1，dj=700mm=0.7m，ρ=1100kg/m3， μ=0.00263 Pa&

81、#183;s</p><p>　　對于單層攪拌器而言：雷諾數(shù)Re= ==614829</p><p>　　查Rushton 的-Re圖[4]，可知功率因數(shù)=1.0 ，有擋板且為全擋板條件時， 不需考慮Fr數(shù)，則 =Np。</p><p>　　由功率數(shù)Np=知，單層攪拌器的功率</p><p>　　N＇=Npn3dj5=1.0

82、15;1100×33×0.75=4992W=4.99 kW</p><p>　　近似認為2層攪拌器的功率是單層攪拌器的2倍，雙層攪拌槳功率為</p><p>　　N=2N＇=9.98 kW</p><p>　　5.14電動機額定功率的確定</p><p>　　填料密封功率損失約為攪拌器10%或至少0.368kW。而機械密封

83、的功率損失僅為填料密封的10%~50%。在此選用機械密封，其功率損失約為0.24kW。</p><p>　　選用傳送帶，機械效率=0.95，則有Nm=0.24kW</p><p>　　故電動機功率PN==10.76 kW</p><p>　　為了安全生產(chǎn)，選用三相防爆異步電動機Y160M1-2，額定功率P=11kW[5]。</p><p>

84、<b>　　5.15攪拌軸設(shè)計</b></p><p><b>　　按彎矩計算:</b></p><p>　　軸材料選用45鋼，則選=58.3Ma，實心軸直徑：</p><p>　　d= =37.1mm</p><p><b>　　按剛度計算:</b></p>&

85、lt;p>　　對于碳鋼及合金鋼G=7.94×104MPa；一般傳動和攪拌軸的計算可選為1/2(º)/m，故在此選=1/2 (º)/m。則攪拌軸直徑</p><p>　　d===54.1mm</p><p>　　因此選擇軸徑d=60mm。</p><p>　　軸的轉(zhuǎn)速低于200r/min，故不需計算軸的臨界轉(zhuǎn)速。</p>

86、<p>　　5.16傳動裝置設(shè)計</p><p>　　電動機選用Y160M1-2-11kW。減速器可選用擺線針齒行星裝置型號LC125[6]，與電動機直徑相連。軸封選用機械密封。中間軸承選用SL80-2000T1。</p><p><b>　　5.17支座</b></p><p>　　標準為JB/T4725-92。不用墊板。<

87、;/p><p>　　選用4個A5耳式支座[7]進行校核，支座本體允許載荷[Q]=100kN。</p><p>　　設(shè)備殼體內(nèi)徑D1i=2000mm，總高度約3.6mm，夾套殼體內(nèi)徑D2i=2100mm，夾套厚10mm，總重(包括物料)，無偏心載荷。本地區(qū)的基本風壓為q0=400N?m－3，地震設(shè)防烈度為8度(取α=0.24)。支座材料為Q235A，[σ]t=113MPa。A5支座相關(guān)尺寸：δ3

88、=10mm，b2=180mm，l2=200mm，s1=90mm 。支座底板離地面高度為3m，h=1m。不均勻系數(shù) k=0.83。</p><p>　　總高度h=h1+h2+h3+h4=2.5+0.370+0.523+0. 525×2=4. 443 m</p><p>　　式中 h1——筒體高度，2.5m；</p><p>　　h2——電動機高度，0.

89、370m；</p><p>　　h3——減速機高度，0.523m；</p><p>　　h4——封頭高度，0. 525m。</p><p><b>　　h取5m。</b></p><p>　　總重(包括物料) m0= m1×2+ m2+ m3+ m4+ m5+ m6×4+ m7+ m8+ m9+ m1

90、0</p><p>　　=257.59×2+575.6+7370+128+24+11.1×4+102+249+350+300=9661 kg</p><p>　　式中 m1——封頭質(zhì)量，257.59kg；</p><p>　　m2——筒體質(zhì)量，575.6kg；</p><p>　　m3——物料質(zhì)量，7370kg；<

91、/p><p>　　m4——電動機質(zhì)量，128kg；</p><p>　　m5——六直葉開啟渦輪攪拌器質(zhì)量，24kg；</p><p>　　m6——支座質(zhì)量，11.1kg；</p><p>　　m7——人孔質(zhì)量，302kg；</p><p>　　m8——減速器質(zhì)量，249 kg；</p><p>　　

92、m9——夾套質(zhì)量，350kg；</p><p>　　m10——接管，法蘭及其他附件質(zhì)量，300kg。</p><p>　　m0取10000kg。</p><p>　　5.18支座承受的實際載荷Q</p><p>　　地震載荷：Pe==0.24×10000×9.81=23544 N=23.5kN</p><

93、;p>　　風載荷：=1.2×1.0×400×2.12×4.443=4521N=4.5kN</p><p>　　fi=1.0 (設(shè)備高度4，4m，按H0=5m取值)，則</p><p>　　=23544+0.25×4521=24674N=24.6kN</p><p><b>　　安裝尺寸：</b&

94、gt;</p><p><b>　　==1.42 m</b></p><p><b>　　=34.3 kN</b></p><p>　　則 kN，滿足支座本體允許載荷的要求。</p><p>　　5.19開孔補強計算</p><p><b>　　人孔：</b&

95、gt;</p><p>　　本設(shè)計考慮人孔筒節(jié)直徑較大較重，故選用水平吊蓋人孔。該人孔結(jié)構(gòu)中有吊鉤和銷軸，檢修時只需松開螺栓將蓋板繞銷軸旋轉(zhuǎn)一個角度，由吊鉤吊住，不必將蓋板取下。</p><p>　　該人孔標記為：HG21522-2005 Ⅰ人孔RF（A?G）450-0.6</p><p><b>　　人孔補強確定：</b></p>

96、;<p>　　本設(shè)計所選用的人孔筒節(jié)內(nèi)徑d=450mm，壁厚δn=10mm。故補強圈尺寸為：補強圈內(nèi)徑D1=484mm，外徑D2=760mm，補強圈的厚度按下式估算[2]：</p><p>　　===18.26 mm</p><p><b>　　5.20接管</b></p><p>　　壓料接管體積流量Vs=6.7/(30

97、5;60)=0.0037m3/s，時間為0.5h。果汁在管道內(nèi)流速范圍為1.5-3m/s，取流速u=2m/s，則入料口接管內(nèi)徑為</p><p>　　d==0.048m=48mm</p><p>　　根據(jù)GB8163-87標準，壓料接管取普通無縫鋼管，規(guī)格為M60×6mm。</p><p>　　出料口接管同樣取普通無縫鋼管，規(guī)格為M60×6mm。

98、</p><p>　　壓料口選擇普通無縫鋼管，MM108×6mm。</p><p><b>　　5.21法蘭</b></p><p><b>　　6泵選型</b></p><p>　　每兩個貯罐的果汁輸送到三個攪拌罐，每個貯罐裝液量為80÷(2×4)=10m3,每個貯罐

99、中的液體要求在0.5h內(nèi)輸送至攪拌罐，則泵流量為</p><p>　　Vs=10/0.5=20m3/h</p><p>　　果汁為低粘度流體，低腐蝕性，密度與水相差不是很大，因此選擇IS型單級單吸式清水泵，據(jù)流量選擇的泵型號為IS65－50－160。</p><p>　　定果汁通過泵的流速為2m/s，流量為10/1800=0.0056m3/s通過計算可得進出口管內(nèi)徑

100、</p><p>　　d=0.0595m=59.5mm</p><p>　　故取進出口管規(guī)格為M76×6mm。</p><p><b>　　設(shè)計總結(jié)</b></p><p>　　經(jīng)過多天的努力，我終于完成了設(shè)計。這次設(shè)計參考了很多他人的成果，也學會了查找和應用標準。設(shè)計雖然做出來了，但還有很多細節(jié)沒有完成，有很

101、多的地方還需要改進。</p><p><b>　　本次設(shè)計我學會了：</b></p><p>　?。?）查閱文獻的能力。一是查找標準，二是參考別人是怎樣設(shè)計的，為什么會這樣設(shè)計；</p><p>　?。?）我更加熟悉Word文檔的編排、公式編輯器的使用、目錄的自動生成更加熟悉；</p><p>　?。?）對機械設(shè)備選型有

102、更深刻的認識，例如攪拌器、電動機、減速機、支座和泵等。</p><p>　?。?）對設(shè)計的工藝計算更加熟練。</p><p>　　不足之處：一、由于經(jīng)驗的不足，所以很多的細節(jié)問題被忽略；二、沒有形成一個順暢的設(shè)計思路，都是參考別人的來設(shè)計。</p><p>　　參 考 文 獻 </p><p>　　李功祥，陳蘭英，崔英德. 常用化工

103、單元設(shè)備設(shè)計[M]. 廣州：華南理工大學出版社</p><p>　　陳英南，劉玉蘭 常用化工單元設(shè)備的設(shè)計[M]. 杭州：華東理工大學出版社2005</p><p>　　張裕中.食品加工技術(shù)裝備[M]. 北京：中國輕工業(yè)出版社，2000</p><p>　　無錫輕工大學，天津輕工業(yè)學院.食品工廠機械與設(shè)備[M].北京:中國輕工業(yè)出版 社.1989</p>

104、<p>　　崔建云.食品加工機械與設(shè)備[M]. 北京：中國輕工業(yè)出版社，2008</p><p>　　方書起主編.化工設(shè)備課程設(shè)計指導[M].北京:化學工業(yè)出版社2010.5:174-177.</p><p>　　譚蔚主編.化工設(shè)備設(shè)計基礎(chǔ)[M].天津:天津大學出版社,2010:191-215.</p><p>　　中國發(fā)改委.圓盤渦輪式攪拌器[S].

105、 中國化工行業(yè)標準,2006:2-3.</p><p>　　中國石化集團上海工程有限公司.化工工藝設(shè)計手冊[S].化學工業(yè)出版社,2009:414.</p><p>　　中華人民共和國國家發(fā)展和改革委員會．ZJ系列行星齒輪減速器[S] .中國國家標準.2006.11.27</p><p>　　中華人民共和國國家發(fā)展和改革委員會．容器支座[S] .中國國家標準.200