牛奶搅拌罐课程设计.docx

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牛奶搅拌罐课程设计

牛奶搅拌罐课程设计

食品机械与设备课程设计

姓名：

曲凡蕊

学号：

105010940037

系别：

生物与化学工程学院

专业：

食品科学与工程

班级：

2010010901

指导教师：

许彬

前言

前言

混合是食品加工工艺过程中重要的单元操作之一。

“混合”是使两种或两种以上不同组分的物质在外力作用下由不均匀状态达到相对均匀状态的过程。

混合操作所采用的设备因物料状态不同而异。

对于低黏度液体，采用的是液体搅拌与混合机械设备；对于粉料，所用的设备为混合器。

介于两种状态之间的物料，既可用搅拌器，也可用混合器，应用最为广泛的为搅拌器。

机械搅拌设备主要用于物料的混合、传热、传质和反应等过程。

一般来讲，搅拌反应釜主要是由反应釜、搅拌装置、传动装置和轴封等组成。

反应釜包括釜体和传热装置，它是提供反应空间和反应条件的部件，如蛇管、夹套和端盖工艺接管等。

搅拌装置由搅拌器和搅拌轴组成，靠搅拌轴传递动力，由搅拌器达到搅拌目的。

传动装置包括电动机、减速机及机座、联轴器和底座等附件，它为搅拌器提供搅拌动力和相应的条件。

轴封为反应釜搅拌轴之间的密封装置，以封住釜体内的流体不致泄露。

由电机驱动，经减速机带动搅拌轴及安装在轴上的搅拌器

搅拌反应釜的操作目的主要表现为：

（1）使不互溶液体混合均匀，制备均匀混合液、乳化液，强化传质过程；

（2）使气体在液体中充分分散，强化传质或化学反应；（3）制备均匀悬浮液，促使固体加速溶解、浸取或液-固化学反应；（4）强化传热，防止局部过热或过冷。

2m3牛奶机械搅拌罐设计

[摘要]：

本设计介绍了小型搅拌器涉及的基本思路和基本理论，分析了搅拌器的基本构造及其相关内容阐述了搅拌器的运动及其动力装置。

通过对搅拌器的基本设备的描述和对其基本工作原理、作用和功能等相关文献的参考，对搅拌器的选型加以综述。

[关键词]：

牛奶；发酵罐；设计；

1题目

原料种类

目的

密度（kg/m3）

粘度（cp）

处理量（m3）

牛奶

调配

1.31×103

35

2

2.牛奶的工艺

工艺流程

3.1初步选型

3.1.1搅拌器

根据物料的黏度选型

∵黏度的国际单位为pa·s1pa·s=1000cp，此物料的黏度0.1pa·s

根据上图可知，因此该物料属于低粘度物料

又∵牛奶调配是低粘度军饷液体混合，要求搅拌器的剪切作用和循环能力,可使用的搅拌器类型是推进式/旋涡式。

∴初步确定选择涡轮式搅拌器

3.1.2容器

选用立式圆筒形容器,标准椭圆形封头，整体夹套。

3.2容器参数确定

3.2.1容器和封头尺寸

1、自定高径比，选H/D=1.2，装料系数η1=0.8

∵Vg=2Vg=V/η1

∴V=2.5

（Vg——公称体积（2m³）η1——装料系数V——全容积）

∵V≈πDiH/4Di=

=1.38m

圆整到公称直径D=1400mm，封头取与圆筒体相同内径，封头直边高度h2=25mm

当D=1400mm，h2=25mm时，查《过程设备机械基础》附录6，得封头体积v=0.398m3

2、核算H/Di与η

H/Di=1.41/1.38=1.02，该值处于1~1.3之间，故合理

，故也合理。

容器及封头类型参数如下表：

容器类型

容器直径（m）

容器内径（m）

封头类型

封头直边高度（m）

封头体积（m3）

立式圆筒型

1.38

0.025

椭圆形

0.025

0.398

3.2.2挡板尺寸

挡板宽度：

b1=0.1D=0.14m

挡板个数E1=4

3.3搅拌器类型

搅拌桨为六直叶开启涡轮搅拌桨

3.3.1搅拌器参数

搅拌桨的直径dj=1/3Di所以dj=0.47m

叶片宽度b2=0.2dj=0.094m

选转速n1=200r/min

查HG—T3796.112—2005

得桨叶的轮毂直径为90mm，轴孔直径为60mm

3.3.2电机、减速器的参数

μ=0.035pa·s

n1=200r/min

ρ=1.31×103kg/m3

dj=0.47m

Re=31190.5属于湍流

根据下图

得Np=4

∵

∴N1=6.06kw

此时应先选择合适的减速机，再确定电机的型号。

确定减速器为两级齿轮减速器，根据下表得

减速器类型

开式传动、铸齿减速器

开式传动减速器

单级圆柱齿轮减速器

双级圆柱齿轮减速器

行星齿轮减速器

η

0.9—0.93

0.95

0.97—0.98

0.95—0.96

0.95—0.98

η2=0.96

减速器输出转速n2=250r/min

则电机功率Na=（N+Nm）/η2

=1.1N/0.96

=6.9Kw

注：

N—搅拌功率；Nm—轴封处损失功率0.1N；

查电机型号表，如下图

确定电机型号为Y132S2—2

过载系数k=2

∵减速比为

=11.6属于所选减速器的减速比范围之内

∴电机型号确定准确

所选减速机的一些参数

名称

减速比范围

轴转速范围

功率范围

效率

标准图号

两级齿轮减器

5.63-11.6

125-250

0.6-30

≥0.96

HG5-746-78

减速器型号根据下图

确定减速器型号为LC125

3.3.3搅拌器桨叶厚的确定

查表得σ=0.8cm

∵

Nj=kη3Nd—Nm

Nj=13.79kw

查表得

其中Z=6n=200r/min

M=1119.6kg.f.cm=112M.pa

又∵

∴σ弯=M/W=75

由上述数据查下表选择桨叶

选择材料高合金钢ooCr17Ni14Mo2

σs为75

确定的桨叶参数如下表

桨叶类型

桨叶直径

桨叶宽度

桨叶厚度

轮毂直径

轴孔直径

桨叶材料

六直叶开启涡轮搅拌桨

500mm

10mm

8mm

90mm

60mm

高合金钢ooCr17Ni14Mo2

3.3.4轴参数的确定

由下表

几种常用轴材料的[τ]k与A值

轴的材料

A3、20

A4、35

45

40CrC调质

1CrB退大

2Cr调质

[τ]k

120—200

200—300

200—400

400—520

180—240

400—500

A

14.34—12.14

12.2—10.6

10.6—9.64

9.64—8.83

12.6—11.4

9.64—8.95

变换系数

1.36—1.15

1.16—1.01

1.01—0.92

0.92—0.84

1.19—1.08

0.92—0.85

选定45号钢[τ]k=310

则

N=N1×1.36=8.24HP

d1=3.29cm

∵

∴τmax=TQ/Wp=302.6≤[τ]k

∴d1选择3.9cm即轴直径为3.9cm

轴材料的选择查下表

B、C系数[Go=8.1×105kgf/cm2时]

系数φ0

¼

½

1

1.5

2

2.5

B

12

10

8.5

7.7

7.2

6.8

C

0.73

0.62

0.52

0.47

0.44

0.42

选φ0=0.5则此时B=10Go=8.1×105kgf/cm2

∴

∴轴材料可确定为45号钢

轴直径d=3.9cm

3.4其他配件的选择

根据通用零部件的标准，确定以下零部件

3.4.1机座

根据电动机型号确定：

机座为整体底座型号为63—335

3.4.2支座

选用耳式支座

3.4.3联轴器

联轴器类型

许用扭矩范围1Nm

轴径范围mm

最大转速范围r/min

形式代号

规格

标准

刚性夹壳联轴器

85~900

30~110

380~900

TQ

25—200

HG-213-65

3.4.4夹套

Di

50~600mm

700~1800mm

2000~3000mm

D夹

Di＋50

Di＋100

Di＋200

∵Di=1500∴D夹=1600mm

∴选择可拆式整体夹套直径1600mm高860mm

3.4.5接管孔口

孔口类型

链接尺寸及标准

入孔

PN1.6DN400HG）45-1999

压料口

PN0.25DN40HG）45-1991

压料套管

PN0.25DN100HG）45-1991

出料口

PN0.25DN40HG）45-1991

3.4.6接管

出料口接管

Φ45×3.5×150

压料管

Φ51×315

压料口

Φ108×4×50

入孔

Φ180×158×3

3.4.7法兰

类型

标准号

名称

数量

材料

可接椭圆形顶盖处法兰

JB/T4701-2000

PII1400-0.25

2

Q2358

螺母

垫圈

螺栓

GB/76170-2000

GB/795-2002

GB/T5782-2000

螺母M20

垫圈20

螺栓M20×95

3.4.8填料密封

根据GB21537-1992选择填料规格16×16

4.计算结果概要

类型

数量

材料

电动机Y132S2-2

1

减速器LC125

1

联轴器25-200

2

组合件

法兰PN0.25DN40

2

Q2358

盖板PN2.5DN100

1

Q2358

螺母N16

1

Q235-A

开启式涡轮搅拌器

1

高合金ooCr17Ni14Mo2

接管φ32×35

1

10

接管φ45×35

1

10

夹套封头

2

Q235-A

夹套筒体

1

Q235-A

耳式支座A4

4

Q235-A-F

封头DN1400×10

2

Q235-A

螺栓M20×5

52

Q235-B

垫圈20

52

Q215-A

螺母M20

52

Q235-B

垫片

1

石棉橡胶板

法兰

2

Q235-A

5.参考文献

[1]肖旭霖.食品加工机械与设备.中国轻工业出版社.1991年

[2]化工设备结构图册.1992年

[3]化工设备设计全书编辑委员会.搅拌设备设计[M].上海：

上海科学技术出版社.1993

[4]王凯，虞军.搅拌设备[M].北京：

化学工业出版社.1992年

[5]陆振曦，陆守道.食品机械原理与设计[M].北京：

中国轻工业出版社.1995年

[6]化工机械设计基础指导书（第二版）

[7]国家医药管理局上海医药设计院编.化工工艺设计手册（下册）[M].

[8]吕安吉，郝坤孝.化工制图[M].北京：

化学工业出版社