《食品机械与设备课程设计》指导书一、课程设计的目的与性质食品机械与设备课程设计是食品机械与设备课程的一个实践性、总结性和综合性的教学环节，是学生进一步学习、掌握食品机械与设备课程的重要组成部分，也是培养学生综和运用课堂所学知识分析、解决实际问题所必不可少的教学过程。

现代工业要求相关技术人员不仅应当具备工艺师或检验员的能力，还应当具备按工艺要求进行生产设备和生产线的选型配套及工程设计能力。

食品机械与设备课程设计对学生进行初步的工程设计能力的培养和训练，为后续专业课程的学习及进一步培养学生的工程意识、实践意识和创新意识打下基础。

二、课程设计的基本要求(1)在设计过程中进一步掌握和正确运用所学基本理论和基本知识，了解工程设计的基本内容，掌握设计的程序和方法，培养发现问题、分析问题和解决问题的独立工作能力。

(2)在设计中要体现兼顾技术上的先进性、可行性和经济上的合理性，注意劳动条件和环境保护，树立正确的设计思想，培养严谨、求实和科学的工作作风。

(3)正确查阅文献资料和选用计算公式，准确而迅速地进行过程计算及主要设备的工艺设计计算。

(4)用简洁的文字和清晰的图表表达设计思想和计算结果。

三、设计题目题目1：试设计一液氨储罐。

工艺尺寸已确定：储罐内径Di=2500mm，储罐（不包括封头）长度L=4500mm。

使用地点：成都。

题目2：试设计一液氨储罐。

工艺尺寸已确定：储罐内径Di=3000mm，储罐（不包括封头）长度L=5000mm。

使用地点：成都。

题目3：试设计一液氨储罐。

工艺尺寸已确定：储罐内径Di=3500mm，储罐（不包括封头）长度L=5500mm。

使用地点：成都。

题目4：试设计一液氨储罐。

工艺尺寸已确定：储罐内径Di=4000mm，储罐（不包括封头）长度L=6000mm。

使用地点：成都。

题目5：试设计一液氨储罐。

工艺尺寸已确定：储罐内径Di=4500mm，储罐（不包括封头）长度L=6500mm。

使用地点：成都。

四、课程设计的任务（内容）要求与进度1．搜集资料、阅读教材，拟定设计方案(0.3周) 2．工艺设计及计算（物料衡算、能量衡算、工艺参数选定及其计算）(0.5周) 3．结构设计（设备的主要结构设计及其尺寸的确定等）(0.4周) 4．绘制设备装配图（包括设备的各类尺寸、技术特性表等，用1号图纸绘制）(0.4周)5．编写设计说明书（包括封面、目录、设计任务书、概述或引言、设计方案的说明和论证、设计计算与说明、对设计中有关问题的分析讨论、设计结果汇总、参考文献目录、总结及感想等。

）(0.4周)五、课程设计方法与步骤1、通过阅读教材、查阅文献资料和本指导书所列示例，了解题目相关的工艺与设备的知识，熟悉工艺设计、计算和设备结构设计的方法、步骤；2、根据设计任务书给定的生产任务和操作条件，进行工艺设计及计算；3、根据工艺设计及计算的结果，进行设备结构设计；4、以工艺设计及计算为基础，结合设备结构设计的结果，绘制设备装配图生产线设备连接与安装图；5、编写设计说明书对整个设计工作的进行书面总结，设计说明书应当用简洁的文字和清晰的图表表达设计思想、计算过程和设计结果。

六、成绩评定标准学习态度20分，技术水平与实际能力30分，论文(计算书、图纸)撰写质量50分，详见以下课程设计成绩评定表。

评定时可从设计过程情况，提交的设计资料，答辩情况等进行综合评定。

课程设计成绩评定表七、成绩评定方法1、学生提交作业时进行验收和单独答辩，时间为5～10分钟。

2、根据作业质量、作业期间指导答疑和提交作业时答辩的情况，初步评定课程设计成绩等级。

3、课程设计成绩按设计说明书和设计图纸的内容完整性、设计计算的正确性和合理性及完成质量；作业进度和工作态度、掌握本课程相关知识的程度、分析和解决问题的能力及完成设计的能力进行综合评分。

八、参考文献1．《食品机械与设备》机械工业出版社2．《食品机械学》下册四川教育出版社3．《压力容器手册》劳动人事出版社4．《钢制石油化工压力容器手册》化学工业出版社5．《化工管路手册》 化学工业出版社 6．化工设备设计全书《化工容器》 化学工业出版社 7．《化工机械基础》 化学工业出版社九、参考文献摘录与设计计算示例容器设计举例（《化工机械基础》 化学工业出版社）试设计一液氨储罐。

工艺尺寸已确定：储罐内径Di=2600mm ，储罐（不包括封头）长度L=4800mm 。

使用地点：天津。

1. 罐体壁厚设计根据第二篇第8章选材所进行的分析，本储罐选用16MnR 制作罐体和封头。

设计壁厚δd根据式（10-12）计算[]C pDp ctic d22+-=φσδ式中pc―设计压力。

本储罐在夏季最高温度可达40℃，这时氨的饱和蒸汽压为 1.555MPa （绝对压力），故取pc=1.1×1.455=1.6MPa （表压），Di=2600mm, []σt=170MPa （附录6），φ=1.0（双面对接焊缝，100%探伤，表10-9），C2=1.0mm ，于是mm 3.130.16.10.1170226006.1d =+-⨯⨯⨯=δ取C 1=0.8mm （见表10-10），圆整后取δn=16mm 厚的16MnR 钢板制作罐体。

2. 封头厚壁设计采用标准椭圆形封头。

双面对接焊缝100%探伤φ=1.0。

设计壁厚δd按式（10-32）计算。

[]mm C pDp ctic 2.130.16.15.00.1170226006.15.022d =+⨯-⨯⨯⨯=+-=φσδ考虑钢板厚度负偏差及冲压减薄量，圆整后取mm 16n=δ厚的16MnR 钢板制作封头。

校核罐体与封头水压试验强度的计算根据式（10-19）。

()σδδσφseeiTD 9.02p T≤+=式中MPa p pT0.26.125.125.1=⨯==，mm C ne2.148.116=-=-=δδ，MPa s 345=σ（附录6）。

则()MPa MPa s T5.3103450.19.09.01.1842.1422.1426000.2=⨯⨯=≤=⨯+⨯=σσφ水压试验满足强度要求。

3. 鞍座设计首先粗略计算鞍座负荷。

储罐总质量4321m m m m m +++=式中1m ―罐体质量；2m ―封头质量； 3m ―充液质量；4m ―附件质量。

（1）罐体质量1m 表DN=2600mm ，n δ=16mm 的筒节，每米质量为1q =1030kg/m （见附录12），故1m =1q L=1030×4.8=4944kg（2）封头质量2m DN=2600mm ，n δ=16mm ，直边高度h=40mm 的椭圆形封头，其质量为2q =1100kg （见附录12），故2m =22q =2×1100=2200kg（3）充液质量3m3m =V γ式中 V ―储罐容积，V=V 封+V 筒=2×2.51（见附录12）+4.8×5.309（见附录12）=30.42m 3； γ―水的密度为1000kg/ m 3。

3m =30.42×1000=30420kg（4）附件质量4m 人孔质量为200kg ，其他接管的总和按300kg 计，故4m =500kg设备总质量为4321m m m m m +++==4944+2200+30420+500=38064kg ≈38.1t每个鞍座只约承受190kN 负荷，所以选用轻型带垫板、包角为120°的鞍座，即JB/T4712-92鞍座A2600-F ，JB/T4712-92鞍座A2600-S 。

4. 人孔设计根据储罐是在常温及最高工作压力为1.6MPa 的条件下工作，人孔标准应按公称压力为1.6MPa 的等级选取。

从人孔类型系列标准可知，公称压力为1.6MPa 的人孔类型很多。

本设计考虑人孔盖直径较大较重，故选用水平吊盖人孔。

该人孔结构中有吊钩和销轴，检修时只需松开螺栓将盖板绕销轴旋转一个角度，由吊钩吊住，不必将盖板取下。

该人孔标记为HG21523-95 人孔RF Ⅳ（A.G ）450-1.6，其中RF 指突面密封，Ⅳ指接管与法兰的材料为20R ，A.G 指用普通石棉橡胶板垫片，450-1.6是指公称直径为450mm 、公称压力为1.6MPa 。

5. 人孔补强确定由于人孔的筒节不是采用无缝钢管，故不能直接选用补强圈标准。

本设计所选用的人孔筒节内径i d =450mm ，壁厚n δ=10mm 。

故补强圈尺寸确定如下：补强圈内径D 1=484mm ，外径D 2=760mm ，根据补强的金属面积应大于或等于开孔减少的截面积，补强圈的厚度按下式估算，即()()()mm 9.254847608.016102450212=--⨯⨯+=-+=D D C d i δδ补故补强圈取26mm 厚。

6. 接口管设计本储罐设有以下接口管。

（1）液氨进料管 采用φ57mm ×3.5mm 无缝钢管（强度应验算，在此略去）。

管的一端切成45°，伸入储罐内少许。

配用具有突面密封的平焊管法兰，法兰标记为HG 20592法兰SO50-1.6 RF 16MnR 。

因为壳体名义壁厚n δ=16mm>12mm ，接管公称直径小于80mm ，故不用补强。

（2）液氨出料管 采用可拆的压出管φ25mm ×3mm ，将它用法兰套在接口管φ38mm ×3.5mm 内。

罐体的接口管法兰采用法兰为HG 20592 法兰SO32-1.6 RF 16MnR 。

该法兰与φ38mm ×3.5mm 的接口管相配并焊接在一起，另一法兰盖与该法兰用螺栓紧固，法兰盖上穿过φ25mm ×3mm 的压出管，两者焊牢。

其联接尺寸和厚度与HG 20592 法兰 SO32-1.6 RF 16MnR 相同，但其内径为25mm （见总装配图的局部放大图）。

液氨压出管的端部法兰（与氨输送管相联接）采用HG20592 法兰SO20-1.6 RF 16MnR 。

这些小管都不必补强。

压出管伸入储罐2.5m 。

（3）排污管 储罐右端最底部安设排污管1个，管子规格是φ57mm ×3.5mm ，管端焊有一与截止阀J41W-16相配的管法兰HG 20592 法兰 SO50-1.6 RF 16MnR 。

排污管与罐体联接处焊有一厚度为10mm 的补强圈。

（4）液面计接口管 本储罐采用玻璃管液面计BIW PN1.6，L=1000mm ，HG 5-227-80两支。

与液面计相配的接口管尺寸为φ18mm ×3mm ，管法兰为HG 20592 法兰SO15-1.6 RF 16MnR 。

（5）放空管接口管 采用φ32mm ×3.5mm 无缝钢管，法兰HG 20592法兰SO25-1.6 RF 16MnR 。