節(jié)能型中藥廠中藥浸出液蒸發(fā)系統(tǒng)設(shè)計(jì)學(xué)士學(xué)位論文

摘要本設(shè)計(jì)是中草藥行業(yè)處理3750Kg/h的四效降膜蒸發(fā)系統(tǒng)，對(duì)系統(tǒng)的蒸發(fā)罐、分離器、熱能壓縮泵、預(yù)熱器、冷凝器、離心泵、真空泵及其他附屬設(shè)備進(jìn)行了設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)主要包括降膜蒸發(fā)器的特點(diǎn)及選擇工藝流程、選題設(shè)計(jì)與論證、設(shè)計(jì)計(jì)算、技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析、安裝準(zhǔn)備要求與安裝調(diào)試注意事項(xiàng)等幾大部分。其中設(shè)計(jì)計(jì)算包括物料衡算，熱量衡算，熱能壓縮泵、預(yù)熱器、管路、冷凝器、真空泵的設(shè)計(jì)與選擇。本設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)任務(wù)是：通過(guò)于查閱工具書及相關(guān)參考資料，了解預(yù)熱器，蒸發(fā)罐，熱壓泵，分離器和其他附件等各部件的結(jié)構(gòu)和功能，并分析它們?cè)诟鞣N載荷下的受力及各種應(yīng)變，通過(guò)分步完成各部件的選材，設(shè)計(jì)計(jì)算和各種應(yīng)力校核，最終完成一個(gè)行業(yè)處理3750Kg/h的四效降膜蒸發(fā)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，指明在工業(yè)應(yīng)用中的注意事項(xiàng)并制定各種安全防護(hù)措旅來(lái)保證安全使用。本設(shè)備采用順流進(jìn)料，具有熱效率高、節(jié)能、物料預(yù)熱溫差小，有利于保證產(chǎn)品的質(zhì)量、并且冷卻水消耗量低。設(shè)備在低溫條件下進(jìn)行連續(xù)操作，具有蒸發(fā)能力高、節(jié)能降耗、設(shè)備占地面積小、傳熱效果佳、運(yùn)行費(fèi)用低、經(jīng)濟(jì)性高、便于操作，且能保證物料在蒸發(fā)過(guò)程中不變性等特點(diǎn)。其中有許多部分的設(shè)計(jì)借鑒了國(guó)內(nèi)外的一些先進(jìn)的理論和方法，以合理經(jīng)、濟(jì)為設(shè)計(jì)原則，力爭(zhēng)達(dá)到技術(shù)先進(jìn)、質(zhì)量達(dá)標(biāo)、操作方便、能耗低及無(wú)污染的設(shè)計(jì)目標(biāo)，此設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)是傳熱效果好、熱能利用率高、生產(chǎn)效益高、易于制造。文字資料完成文獻(xiàn)綜述一份，設(shè)計(jì)計(jì)算書一份，設(shè)計(jì)說(shuō)明書一份，設(shè)計(jì)中所查參考的參考文獻(xiàn)記載一份。關(guān)鍵詞：中草藥：四效；降膜；蒸發(fā)系統(tǒng)

AbstractThisdesignistheherbalindustryunder3750Kg/hfour-effectfallingfilmevaporatorsystem,thesystem'sevaporator,separator,thermalcompressionpump,preheater,condenser,centrifugalpumps,vacuumpumpsandotherancillaryequipmentdesign,designincludesthecharacteristicsoffallingfilmevaporatorandselectionprocess,selectiondesignandfeasibilitystudies,designcalculations,technicalandeconomicanalysis,installationpreparationrequirementsandinstallationprecautionsinseveralparts.Thedesignofthedesigntasksare:throughthemundervariousloadstoconsultbooksandrelatedreferenceinformation,learnpreheater,structureandfunctionsofthecomponentsoftheevaporationtank,hotpumps,separatorsandotheraccessories,andanalysisthestressandstrainofvariousbystepthroughtheselection,designcalculationsandvariousstresscheckofthecomponents,thefinalcompletionofabusinessprocessdesign3750Kg/hfour-effectfallingfilmevaporationsystem,specifiedinindustrialapplicationsCautionanddevelopavarietyofsecuritymeasurestoensurethesafeuseoftrip.Designandcalculationofwhichincludesmaterialbalance,heatbalance,heatcompressionpump,preheater,piping,condensers,vacuumpumpdesignandselection.Thisequipmentisuseddownstreamfeedwithhighthermalefficiency,energysaving,materialpreheatingtemperaturelowtoensurethequalityofproductsandlowconsumptionofcoolingwater.Equipmentincontinuousoperationunderlowtemperatureconditions,withhighevaporationcapacity,energysaving,smallfootprintdevices,goodheattransfer,lowcost,economy,easeofoperation,andcanensurethematerialintheevaporationprocessofinvarianceandsoon.Manyofwhicharepartofthedesigndrawsonanumberofdomesticandforeignadvancedtheoryandmethods,withreasonableontheeconomicprinciplesforthedesign,andstrivetoachievetheadvancedtechnology,qualitystandards,easyoperation,lowenergyconsumptionandpollutionofthedesigngoals,thisdesigntheadvantageofeffectiveheattransfer,thermalefficiency,highproduction-effective,easytomanufacture.Keywords:Chineseherbalmedicine;fourofthem;fallingfilm;evaporationsystem目錄第一章緒論 第一章緒論1.1中草藥及其生產(chǎn)現(xiàn)狀國(guó)外的研究現(xiàn)狀：國(guó)外大型中藥廠的蒸發(fā)設(shè)備采用的是離心式滑動(dòng)溝槽轉(zhuǎn)子來(lái)工作，是國(guó)外最新結(jié)構(gòu)及創(chuàng)新性蒸發(fā)器，在流量不是很大的情況下也能形成薄膜，在筒體蒸發(fā)段內(nèi)壁表面附著處理液中的淤積物可被活動(dòng)刮板迅速刮下，和固定間隙的刮板蒸發(fā)器相比，蒸發(fā)量可提高45-65%。國(guó)內(nèi)的研究現(xiàn)狀：現(xiàn)代中藥化的大幅度提高，傳統(tǒng)的分離方法——兩端蒸發(fā)工藝面臨很大危機(jī)，以中藥藥效物質(zhì)精制為目標(biāo)的分離體系而言，其原料液濃度不高，組分復(fù)雜，回收率要求比較高，但現(xiàn)有的化工分離技術(shù)是以濃度差為傳質(zhì)推動(dòng)力實(shí)現(xiàn)待分離組分，其是由高濃度向低濃度擴(kuò)散的，但中藥往往難以滿足上述分離體系的要求。從現(xiàn)代分離技術(shù)的研究發(fā)展趨勢(shì)來(lái)看，目前現(xiàn)有的設(shè)備大多屬于傳統(tǒng)的提取、濃縮設(shè)備，提取液濃度低，組分復(fù)雜，效率低。針對(duì)上述問(wèn)題，利用已有的和新開(kāi)發(fā)的分離技術(shù)進(jìn)行有效組合，或者把兩種以上的分離技術(shù)合成為一種更有效的分離技術(shù)，有可能實(shí)現(xiàn)過(guò)程優(yōu)化的目的，達(dá)到更高產(chǎn)品選擇性和收率。1.2蒸發(fā)技術(shù)使含有不揮發(fā)溶質(zhì)的溶液沸騰汽化并移出蒸汽，從而使溶液中溶質(zhì)組成提高的單元操作稱為蒸發(fā)，所采用的設(shè)備稱為蒸發(fā)器。蒸發(fā)操作廣泛應(yīng)用于化工、石油化工、制藥、制糖、造紙、深冷、海水及原子能等工業(yè)中。工業(yè)上采用蒸發(fā)操作主要達(dá)到以下目的：（1）直接得到經(jīng)濃縮后的液體產(chǎn)品。（2）制取純凈溶劑。（3）同時(shí)制備濃溶液和回收溶劑。蒸發(fā)過(guò)程的實(shí)質(zhì)是傳熱壁面一側(cè)的蒸汽冷凝與另一側(cè)的溶液沸騰間的傳熱過(guò)程，溶劑的汽化速率由傳熱速率控制，故蒸發(fā)屬于熱量傳遞過(guò)程，但又有別于一般傳熱過(guò)程，因?yàn)檎舭l(fā)過(guò)程具有下述特點(diǎn)：沈陽(yáng)化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文第一章緒論（1）傳熱性質(zhì)傳熱壁面一側(cè)的加熱蒸汽進(jìn)行冷凝，另一側(cè)為溶液進(jìn)行沸騰，故蒸發(fā)過(guò)程屬于壁面兩側(cè)流體均有相變化的恒溫傳熱過(guò)程。（2）溶液沸點(diǎn)的改變含有不揮發(fā)溶質(zhì)的溶液，其蒸汽壓較同溫度下溶劑（即純水）的低，換言之，在相容壓強(qiáng)下，溶液的沸點(diǎn)高于純水的沸點(diǎn)，故當(dāng)加熱蒸汽一定時(shí)，蒸發(fā)溶液的傳熱溫度差要小于蒸發(fā)水的溫度差。溶液組成越高這種現(xiàn)象越顯著。（3）溶液性質(zhì)有些溶液在蒸發(fā)過(guò)程中有晶體析出、易結(jié)垢和生泡沫，高溫下易分解或聚合；溶液的粘度在蒸發(fā)過(guò)程中逐漸增大，腐蝕性逐漸加強(qiáng)。（4）泡沫夾帶二次蒸汽中常夾帶大量液沫，冷凝前必須設(shè)法除去，否則不但損失物料，而且會(huì)污染冷凝設(shè)備。（5）能源利用蒸發(fā)時(shí)產(chǎn)生大量二次蒸汽，如何利用他的潛熱，是蒸發(fā)操作重要考慮的關(guān)鍵之一。1.3設(shè)備的工藝設(shè)計(jì)要求1.3.1設(shè)計(jì)程序課題研究的內(nèi)容：節(jié)能型中藥廠浸出液蒸發(fā)系統(tǒng)設(shè)計(jì)3750kg/h。課題研究擬采用的方法：一般程序?yàn)?。根?jù)溶液的性質(zhì)及工藝要求確定蒸發(fā)的操作條件、蒸發(fā)器形式和蒸發(fā)操作的流程及最佳數(shù)等；（1）根據(jù)物料衡算及熱量衡算計(jì)算加熱蒸汽消耗及各效蒸發(fā)量；（2）求出各效傳熱量和傳熱有效溫度差，確定傳熱系數(shù)，從而計(jì)算各效的傳熱面積；（3）根據(jù)傳熱面積和選定的加熱管直徑和長(zhǎng)度，計(jì)算加熱管數(shù)；確定管心和排列方式，計(jì)算加熱室的外殼直徑；（4）確定蒸發(fā)器的工藝尺寸，包括接管、連接方式、法蘭、人孔和視鏡的標(biāo)注；（5）確定二次蒸汽冷凝器結(jié)構(gòu)并計(jì)算冷凝器的工藝尺寸及其他附屬設(shè)備的計(jì)算或選型；（6）真空系統(tǒng)計(jì)算及真空泵的選型；沈陽(yáng)化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文第一章緒論（7）繪制工藝流程圖及蒸發(fā)器裝備圖和編寫說(shuō)明書。1.3.2對(duì)蒸發(fā)設(shè)備的要求（1）盡可能確保大的傳熱系數(shù)；（2）要適合溶液的粘度、起泡性、熱敏性、溶解度隨溫度變化的特性及腐蝕性的特性；（3）能最優(yōu)地分離液沫；（4）盡量減少溫差帶來(lái)的損失；（5）能排出溶液在蒸發(fā)過(guò)程中所析出的結(jié)晶體；（6）盡量減慢傳熱面上污垢的生成速度；（7）能方便地清洗傳熱面。沈陽(yáng)化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文第二章選題設(shè)計(jì)與論證第二章選題設(shè)計(jì)與論證2.1設(shè)計(jì)論述本設(shè)計(jì)為帶熱壓泵的四效降膜乳品蒸發(fā)系統(tǒng)?？傉舭l(fā)水量3750Kg/h，將15oC中藥浸出液初始固形物含量經(jīng)蒸發(fā)由0.05％濃縮到35％。本設(shè)計(jì)采用的是較為先進(jìn)的理論與技術(shù)，完成液濃度基本為恒定。物料由進(jìn)料管進(jìn)來(lái)時(shí)首先落到料板上實(shí)現(xiàn)物料的第一次分布，然后進(jìn)入布膜堰進(jìn)行第二次分布，再進(jìn)入布膜盤進(jìn)行第三次分布，最后物料落到加熱器上管板的管橋上進(jìn)行第四次分布，最終在降膜管內(nèi)壁形成均勻的膜狀后加熱蒸發(fā)．完成布膜的。全過(guò)程牛乳由均勻分配于各效蒸發(fā)罐內(nèi)。第一效產(chǎn)生的二次蒸汽引入二效蒸發(fā)器作為二效蒸發(fā)水分的熱源，第二效產(chǎn)生的二次蒸汽部分引入三效蒸發(fā)器作為三效蒸發(fā)水分的熱源外，其余部分經(jīng)熱壓泵增壓后與來(lái)自鍋爐的蒸汽混合作為一效的熱源.整套設(shè)計(jì)包括第一、二、三效蒸發(fā)器、第、二、三效分離器、預(yù)熱器，混合式冷凝器、熱壓泵、分氣缸、物料罐、物料泵以及水環(huán)式真空泵、管路布置等部分。2.2蒸發(fā)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與論證2.2.1濃縮設(shè)備的特點(diǎn)濃縮設(shè)備是生產(chǎn)中藥浸出液蒸發(fā)設(shè)備的主要設(shè)備之一，與其他類型的蒸發(fā)設(shè)備相比，它有許多的特點(diǎn)：（1）真空濃縮設(shè)備大大降低了中藥浸出液蒸發(fā)時(shí)的沸騰溫度，使其中的熱敏性物質(zhì)不受高溫影響，使產(chǎn)品質(zhì)量下降。（2）沸騰溫度的降低，提高了加熱蒸汽與沸騰流體之間的溫度差，增大了傳熱量（3）為了利用二次蒸汽、節(jié)約能源創(chuàng)造了條件，如雙效、多效濃縮及熱壓泵等。（4）真空濃縮操作是在較低的溫度下進(jìn)行的，設(shè)備與室內(nèi)的溫度差小，減少了設(shè)備使用時(shí)的熱量損失。2.2.2降膜蒸發(fā)器的特點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：（1）物料一次通過(guò)受熱時(shí)間短，可防止熱分解，提高中草藥復(fù)原性，易于熱敏性物料；（2）連續(xù)操作，設(shè)備有效時(shí)間利用率高；（3）蒸發(fā)與預(yù)熱都在小溫差下進(jìn)行，因而不易結(jié)焦，易于清洗也易于二次蒸氣再壓縮和多效流程操作；（4）由于可多效操作及二次蒸發(fā)再壓縮等原因，熱能消耗少；（5）冷卻水消耗量少；（6）傳熱系數(shù)高，傳熱性能好；（7）無(wú)液柱靜壓強(qiáng)引起的溫差損失，固性物引起的沸點(diǎn)升高效；（8）可進(jìn)行就地清洗；（9）可用于固形物含量與粘度較高的物料；（10）易于調(diào)節(jié)、控制、操作穩(wěn)定可靠、方便，易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。缺點(diǎn)：（1）設(shè)備較高，要求高層廠房；（2）要求工作蒸汽壓力較高且穩(wěn)定；（3）設(shè)備投資較高。2.2.3三效降膜蒸發(fā)器的特點(diǎn)在液體和蒸汽向下并流流動(dòng)的降膜蒸發(fā)器中。經(jīng)預(yù)熱器預(yù)熱至沸騰溫度的料液，經(jīng)頂部的液體分布裝置形成均勻的液膜進(jìn)入加熱管，并在管內(nèi)部分蒸發(fā)。二次蒸汽與濃縮液在管內(nèi)并流而下，料液在蒸發(fā)器中的停留時(shí)間短，能適應(yīng)熱敏性溶液的蒸發(fā)，另外，降膜蒸發(fā)還適用于高粘度溶液，粘度范圍在0.05~0.4Pas。降膜蒸發(fā)器極易使管內(nèi)的泡沫破裂，故亦適用于易發(fā)泡物料的蒸發(fā)。由于降膜蒸發(fā)器是液膜傳熱，所以其傳熱系數(shù)高于其他形式的蒸發(fā)器；此外，降膜蒸發(fā)沒(méi)有液柱靜壓力，傳熱溫差顯著高于其他形式的蒸發(fā)器。故可取的良好的傳熱效果，一次性投入最小，是業(yè)主優(yōu)先選擇的蒸發(fā)器形設(shè)備特點(diǎn)：（1）由一、二、三效分離器，一、二、三效蒸發(fā)器、預(yù)熱器、冷凝器和熱壓泵組成。（2）蒸發(fā)耗量低，1kg蒸汽可蒸發(fā)3.2kg水。（3）蒸發(fā)溫度低，部分二次蒸汽經(jīng)噴射式熱壓泵重新吸入一效加熱器，熱量得到充分利用，蒸發(fā)溫度相對(duì)較低。（4）濃縮比大，降膜式蒸發(fā)，使粘度較大的料液容易流動(dòng)蒸發(fā)，不容易結(jié)垢，濃縮時(shí)間短，濃縮比可達(dá)到1﹕5。（5）本設(shè)備可以實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)化生產(chǎn)，智能化系統(tǒng)管理，符合GMP標(biāo)準(zhǔn)要求。2.2.4多效降膜式蒸發(fā)器的特點(diǎn)(1)結(jié)構(gòu)緊湊、布局合理、占地面積小、安裝操作方便；(2)生產(chǎn)效率高、蒸發(fā)量大；(3)節(jié)能效果十分顯著，能耗僅為一般降膜式蒸發(fā)器濃縮生產(chǎn)時(shí)的1/3左右。QA/Q≤0.45，QB/Q≤8(Q為清水蒸發(fā)量，QA為蒸汽耗量，QB為冷卻水耗量)；(4)系統(tǒng)可以控制，采用PLC編程的系統(tǒng)，設(shè)備工藝參數(shù)可設(shè)定、控制，原料液和冷卻水也可以自動(dòng)控制。系統(tǒng)控制精度：溫度±1℃，壓力±0.01MPa，液位高度±10m。沈陽(yáng)化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第三章設(shè)計(jì)計(jì)算第三章設(shè)計(jì)計(jì)算3.1物料衡算總蒸發(fā)水量：為保證設(shè)備可靠，將物料量擴(kuò)大到10％。則：（3-1）原料液流量（3-2）式中：——中草藥浸出液入料濃度，0.05％——中草藥浸出液出料濃度，48%——原料液流量(Kg/h)W——總蒸發(fā)量(Kg/h)總蒸發(fā)量W應(yīng)等于各效蒸發(fā)量總和：式中：——一效蒸發(fā)量(Kg/h)——二效蒸發(fā)量(Kg/h)——三效蒸發(fā)量(Kg/h)——四效蒸發(fā)量(Kg/h)3.2熱量衡算3.2.1熱壓泵的噴射系數(shù),絕壓為0.0461MPa,絕壓為0.021298MPa=0.9Mpa計(jì)算熱壓泵噴射系數(shù):（3-3）式中:——高壓引射蒸汽與其絕壓絕熱膨脹到吸入低壓汁汽壓力時(shí)的焓值差——低壓吸入汁汽由其絕壓絕熱濃縮到混合蒸汽的絕壓時(shí)的焓值差查焓熵圖得：＝138＝24，則＝3.2.2一效蒸發(fā)罐的熱量衡算圖3-1一效蒸發(fā)罐示意圖（3-4）式中：——70時(shí)浸出液的焓值,293.1——60時(shí)浸出液的焓值，251.21——78時(shí)不凝汽的焓值，2639.8——78時(shí)浸出液的焓值，326.9——71時(shí)蒸汽的焓值，2627.91——71時(shí)浸出液的焓值，297.455代入數(shù)值得：整理得：3.2.3二效蒸發(fā)罐的熱量衡算圖3-2二效蒸發(fā)罐示意圖（3-5）式中：——78時(shí)浸出液的焓值，326.9——71時(shí)不凝汽的焓值，2627.91——71時(shí)浸出液的焓值，297.455——60時(shí)浸出液的焓值，251.21——64時(shí)蒸汽的焓值，2602.46——64時(shí)浸出液的焓值，242.83——50時(shí)浸出液的焓值，209.34代入數(shù)值得：因?yàn)椋赫淼?.2.4三效蒸發(fā)罐的熱量衡算圖3-3三效蒸發(fā)罐示意圖（3-6）式中：——71時(shí)浸出液的焓值，297.455——71時(shí)蒸汽的焓值，2627.91——71時(shí)浸出液的焓值，297.455——50時(shí)浸出液的焓值，209.34——57時(shí)蒸汽的焓值，2600.54——40時(shí)浸出液的焓值，167.47代入數(shù)值得：因?yàn)椋赫淼?.2.5四效蒸發(fā)罐的熱量衡算圖3-4四效蒸發(fā)罐示意圖（3-7）式中：——64時(shí)浸出液的焓值，268.12——57時(shí)蒸汽的焓值，2600.54——58時(shí)浸出液的焓值，238.646——40時(shí)浸出液的焓值，167.47——44時(shí)蒸汽的焓值，2575.96——50時(shí)浸出液的焓值，209.34——30時(shí)浸出液的焓值，125.60代入數(shù)值得：因?yàn)椋海?-8）整理得（3-9）3.2.6總熱量衡算（3-10）由（1）、（2）、（3）、（4）、(5)四個(gè)方程聯(lián)立得=1633.81Kg/h=1241.42Kg/h=1228.56Kg/h=649.66Kg/h=630.36Kg/h則：：：＝1.93：1.91：1.01：0.98符合要求。3.3蒸發(fā)罐設(shè)計(jì)計(jì)算3.3.1傳熱量的計(jì)算各效傳熱量為：（3-11）各效傳熱系數(shù)：各效溫差均為：則各效換熱面積為：（3-12）3.3.2各效蒸發(fā)罐設(shè)計(jì)（1）一效蒸發(fā)罐傳熱面積，降膜蒸發(fā)器加熱管長(zhǎng)徑比為125～250，選用的不銹鋼管，管長(zhǎng)8m。則管數(shù)：根（3-13）（2）二效蒸發(fā)罐傳熱面積，降膜蒸發(fā)器加熱管長(zhǎng)徑比為125～250，選用的不銹鋼管，管長(zhǎng)8m。則管數(shù)：根（3）三效蒸發(fā)罐傳熱面積，降膜蒸發(fā)器加熱管長(zhǎng)徑比為125～250，選用的不銹鋼管，管長(zhǎng)8m。則管數(shù)：根（4）四效蒸發(fā)罐傳熱面積，降膜蒸發(fā)器加熱管長(zhǎng)徑比為125～250，選用的不銹鋼管，管長(zhǎng)8m。則管數(shù)：根3.3.3周邊流量較核：一效：，不需要分層（3-14）一效管子排列如圖所示：圖3-5一效排管示意圖二效：，需要分層分為兩層：第一程49根，第二程49根第一層：第二層：二效管子排列如圖所示：圖3-6二效排管示意圖三效：，需要分層分為兩層：第一程29根，第二程29根第一層：第二層：：三效管子排列如圖所示圖3-7三效排管示意圖四效：需要分層分為四層：第一層15根，第二層15根，第二層15根，第二層17根第一層：第二層：第三層：第四層：四效管子排列如圖所示：圖3-8四效排管示意圖3.3.4蒸發(fā)罐筒體內(nèi)徑（1）小端內(nèi)徑：518+70=588；圓整到600㎜大端內(nèi)徑：588+64+64=716；圓整到700㎜（2）小端內(nèi)徑：536+70=606；圓整到600㎜大端內(nèi)徑：606+64+64=734；圓整到750㎜（3）小端內(nèi)徑：438+70=508；圓整到500㎜大端內(nèi)徑：508+64+64=636；圓整到650㎜（4）小端內(nèi)徑：455+70=525；圓整到550㎜大端內(nèi)徑：505+64+64=633；圓整到650㎜3.3.5蒸發(fā)罐壁厚較核（1）大端：①假設(shè)厚度取。m臨界長(zhǎng)度：（3-15）故該圓筒屬于短圓筒。②壁厚較核：筒體外徑：筒體計(jì)算長(zhǎng)度：（3-16）（3-17）根據(jù)圖算法，由《過(guò)程設(shè)備設(shè)計(jì)》頁(yè)圖4－6上查得則（3-18）所以所取壁厚滿足要求。（2）小端：①假設(shè)厚度取。m臨界長(zhǎng)度：故該圓筒屬于短圓筒。②壁厚較核：筒體外徑：筒體計(jì)算長(zhǎng)度：根據(jù)圖算法，由《過(guò)程設(shè)備設(shè)計(jì)》頁(yè)圖4－6上查得A=0.000092則所以所取壁厚滿足要求。同理：二效、三效、四效、五效壁厚都取為5㎜。3.4各效預(yù)熱盤管的設(shè)計(jì)計(jì)算已知各效預(yù)熱器傳熱系數(shù)：（1）一效預(yù)熱盤管：傳熱量：（3-19）對(duì)數(shù)平均溫差：（3-20）傳熱面積：（3-21）選用不銹鋼管，則預(yù)熱盤管長(zhǎng)為：（3-22）一效預(yù)熱盤管內(nèi)徑為：，則盤管圈數(shù)為：圈取圈（3-23）（2）二效預(yù)熱盤管：傳熱量：對(duì)數(shù)平均溫差：傳熱面積：選用不銹鋼管，則預(yù)熱盤管長(zhǎng)為：二效預(yù)熱盤管內(nèi)徑為：，則盤管圈數(shù)為：圈取圈（3）三效預(yù)熱盤管傳熱量：對(duì)數(shù)平均溫差：傳熱面積：選用不銹鋼管，則管預(yù)熱盤長(zhǎng)為：三效預(yù)熱盤管內(nèi)徑為：，則盤管圈數(shù)為：圈取10圈（4）四效預(yù)熱盤管傳熱量：對(duì)數(shù)平均溫差：傳熱面積：選用不銹鋼管，則管預(yù)熱盤長(zhǎng)為：三效預(yù)熱盤管內(nèi)徑為：，則盤管圈數(shù)為：圈取9圈（5）各效預(yù)熱盤管的高度一效蒸發(fā)罐示意圖3-9圖3-9一效蒸發(fā)罐3.5分離器直徑和高度的設(shè)計(jì)（1）分離器直徑：（3-24）式中：=0.44（3-25）一效蒸發(fā)溫度為71℃，查表得：（2）分離室高度當(dāng)高徑比為1.5時(shí)，?。?）分離器壁厚設(shè)計(jì)①假設(shè)厚度取。m臨界長(zhǎng)度：（3-26）故該圓筒屬于短圓筒。②壁厚較核：筒體外徑：筒體計(jì)算長(zhǎng)度：根據(jù)圖算法，由《過(guò)程設(shè)備設(shè)計(jì)》頁(yè)圖4－6上查得則（3-27）所以所取壁厚滿足要求。一效分離器示意圖3－10圖3-10一效分離器3.6熱能壓縮泵的設(shè)計(jì)熱壓泵如圖3-11所示圖3-11熱壓泵3.6.1拉伐爾噴嘴的計(jì)算（1）喉部直徑（3-28）式中：——工作蒸汽量（高壓引射蒸汽）（）——工作蒸汽的絕壓（）——計(jì)算到小數(shù)點(diǎn)后二位()（2）喉部長(zhǎng)度喉部長(zhǎng)度一般取，本次設(shè)計(jì)為了降低磨損，取。（3）出口直徑（3-29）式中：——工作蒸汽量（高壓引射蒸汽）（）——高壓引射蒸汽絕熱膨脹到汁汽壓力時(shí)的比容（）——高壓引射蒸汽絕熱膨脹到汁汽壓力時(shí)的焓差（）一效汁汽溫度為，所以汁汽密度為：（4）入口直徑：（3-30）（5）入口段長(zhǎng)度：入口角度為（3-31）（6）出口段長(zhǎng)度：噴嘴出口角一般取，角度過(guò)大時(shí)易產(chǎn)生渦汽，角度過(guò)小時(shí)，過(guò)長(zhǎng)產(chǎn)生摩擦損失，故本次設(shè)計(jì)取出口角為。（3-32）3.6.2泵體的基本尺寸（1）混合室長(zhǎng)度泵體混合室長(zhǎng)度是指從噴嘴出口到泵體喉部的距離，此長(zhǎng)度直接影響值和混合汽的背壓。當(dāng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)射流面積增加，混合室汽量增多，容易引起汁汽倒灌入熱壓泵中，不能正常工作，背壓不能滿足要求，當(dāng)過(guò)短時(shí)，蒸汽射流短，造成混合汽量不足，影響到蒸汽量的消耗。時(shí)喉部直徑：（3-33）式中：——吸入低壓汁汽量——混合汽的背壓因?yàn)楸皿w喉部直徑，（3-34）式中：——混合室錐形母線與水平線的夾角，（2）混合室入口直徑：混合室錐角為，其入口直徑按其與拉伐爾噴嘴所構(gòu)成的環(huán)形空間截面積應(yīng)等于汁汽吸入管的截面積，從而使汽速變化不大，依此確定混合室入口直徑。（3-35）（3）喉部直徑，因?yàn)楹聿繛閳A柱形，長(zhǎng)度為，取3.6.3擴(kuò)壓室的設(shè)計(jì)計(jì)算擴(kuò)壓角為，出口直徑擴(kuò)壓室長(zhǎng)度：（3-36）按汽速為來(lái)決定正汽管直徑：（3-37）式中：——一效汁汽的比容，——一效汁汽的速度，時(shí)，正汽管直徑：（3-38）3.7預(yù)熱器的設(shè)計(jì)擬定將的中草藥經(jīng)預(yù)熱器預(yù)熱至，使用的四效汁汽提供熱源，以充分利用熱能。傳熱量：（3-39）對(duì)數(shù)平均溫差：（3-40）傳熱面積：（3-41）選用不銹鋼管，則管長(zhǎng)為：（3-42）采用單層盤管，內(nèi)徑取。圈（3-43）取預(yù)熱器直徑為，壁厚取為。選取，的標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭作為上下封頭，其曲面高度為，直邊高度為，封頭以焊接方式與預(yù)熱器的筒體連接。預(yù)熱器的高度：則有：所以取預(yù)熱器高為1270mm。3.8冷凝器的設(shè)計(jì)混合冷凝器處理的蒸汽量（1）熱量其中：——預(yù)熱器加熱消耗的蒸汽量——50℃蒸汽量的汽化潛熱，=2378.1——預(yù)熱器出來(lái)的能量，=259421.148（3-44）進(jìn)入冷凝器后的蒸汽量為（3-45）（2）冷凝器所需冷卻的熱量（3-46）進(jìn)入冷凝器的蒸汽的溫度50℃，出去的水的溫度溫度為35℃，進(jìn)入冷凝器的冷卻水的溫度15℃，出去的水的溫度溫度為35℃。K=1400W/(㎡·℃)冷凝管的傳熱面積：（3-47）選用不銹鋼管，其管長(zhǎng)為3m：管子根數(shù)：圈（3-48）（3）冷凝器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)采用隔板式列管換熱器，隔板厚度為4㎜查的管內(nèi)徑為32㎜時(shí)管間距為40㎜，隔板兩側(cè)的管間距為52㎜，隔板兩側(cè)的管子數(shù)為19、19根，按正三角形排列，排管得冷凝器的內(nèi)徑：圓整后為400㎜。（4）冷凝器封頭，采用標(biāo)準(zhǔn)橢圓封頭K=0.9（5）冷凝器壁厚校核假設(shè)厚度取。筒體外徑：臨界長(zhǎng)度：故該圓筒屬于短圓筒。根據(jù)圖算法，由《過(guò)程設(shè)備設(shè)計(jì)》頁(yè)圖4－6上查得則（3-49）所以所取壁厚滿足要求。3.9管路設(shè)計(jì)計(jì)算3.9.1蒸汽矩形管道設(shè)計(jì)根據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，此矩形通道之高徑比為2∶1最好，即：，取汽速為（1）一效矩形管道設(shè)計(jì)（3-50）其中解得（1）二效矩形管道設(shè)計(jì)其中解得（3）三效矩形管道設(shè)計(jì)其中解得（4）四效矩形管道設(shè)計(jì)其中解得為制造方便，取每一效的矩形通道的寬均為176mm，高均為352mm。3.9.2汁汽管設(shè)計(jì)（1）一效至二效汁汽管汽速：蒸汽量：蒸汽密度：管子直徑（3-51）（2）二效至三效汁汽管汽速：蒸汽量：蒸汽密度：管子直徑（3）三效至四效汁汽管汽速：蒸汽量：蒸汽密度：管子直徑（4）四效至預(yù)熱器汁汽管汽速：蒸汽量：蒸汽密度：管子直徑（5）預(yù)熱器至冷凝器汁汽管汽速：蒸汽量：蒸汽密度：管子直徑3.9.3物料管設(shè)計(jì)汽速： （1）進(jìn)一效蒸發(fā)罐的物料管的設(shè)計(jì)物料流量：（3-52）選取的不銹鋼管（2）一效至二效蒸發(fā)罐的物料管的設(shè)計(jì)物料流量：選取的不銹鋼管（3）二效至三效蒸發(fā)罐的物料管的設(shè)計(jì)物料流量：選取的不銹鋼管（4）三效至四效蒸發(fā)罐的物料管的設(shè)計(jì)物料流量：選取的不銹鋼管（5）四效出料管的設(shè)計(jì)物料流量：選取的不銹鋼管3.9.4上、下不凝氣管上下不凝氣管出口的位置距筒體上管板邊緣30mm處，下不凝氣管出口位置在距筒體下管板200mm處。選取的不銹鋼管3.9.5冷凝水出口管冷凝水總量汽速： （3-53）選取的不銹鋼管，位置距筒體下管板邊緣30mm處，且符合化工設(shè)備焊接設(shè)計(jì)要求。3.10泵的設(shè)計(jì)與選擇3.10.1離心泵的設(shè)計(jì)與選擇（1）（3-54）選用ZW3—10.5（2）選用ZW2—8.5（3）選用ZW2—6.5（4）選用ZW1—5.53.10.2真空泵的選擇與設(shè)計(jì)冷凝器的蒸汽量沒(méi)有完全被冷卻，有一部分不凝氣量，有冷凝器設(shè)計(jì)計(jì)算中的不凝氣量計(jì)算：則：式中：——被冷凝蒸汽量（），——不凝氣量（）（3-55）以上所示為抽出蒸汽在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積由（3-56）查表得44℃時(shí)飽和蒸汽壓為標(biāo)準(zhǔn)狀況下（3-57）選用真空泵.選擇真空泵的抽氣能力時(shí)，按1.5Va選用故選用SZ—2型水環(huán)真空泵，抽氣量，極限真空度為0.013MPa沈陽(yáng)化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第四章技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析第四章技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析本此設(shè)計(jì)的雙效降膜式蒸發(fā)器具備以下特點(diǎn)：設(shè)備傳熱效果佳、占地面積小、節(jié)能、節(jié)水、經(jīng)濟(jì)性高、便于操作等。衡量蒸發(fā)裝置性能有兩大經(jīng)濟(jì)指標(biāo)：加熱蒸汽的經(jīng)濟(jì)程度和蒸發(fā)設(shè)備的生產(chǎn)強(qiáng)度，即蒸發(fā)強(qiáng)度。提高蒸發(fā)效率，必須提高總傳熱系數(shù)或增大溫差。增大溫差是提高蒸發(fā)強(qiáng)度的有力措施。其中蒸發(fā)器的工作表現(xiàn)性能是以蒸汽經(jīng)濟(jì)[4]為基礎(chǔ)衡量的。蒸汽經(jīng)濟(jì)的定義每千克蒸發(fā)水量消耗的蒸汽量。計(jì)算出E接近于單效蒸發(fā)設(shè)備，故消耗的生蒸汽量較小，提高了生蒸汽的利用率，即提高了經(jīng)濟(jì)效益。除此以外，設(shè)計(jì)中采用熱能壓縮器抽取一效汁汽進(jìn)行壓縮使其升溫升壓后，再次送入一效蒸發(fā)罐作為加熱蒸汽節(jié)省了生蒸汽的消耗，節(jié)能也體現(xiàn)在采用預(yù)熱盤管進(jìn)行預(yù)熱。除設(shè)備自身外，其它外界因素對(duì)經(jīng)濟(jì)技術(shù)基礎(chǔ)也有一定的影響。如原料來(lái)源的確定、建廠地址的選擇、交通運(yùn)輸?shù)确矫?。?）中草藥源與廠址的確定。中草藥的原料為中草藥，草藥的多少?zèng)Q定廠址的選擇和工廠規(guī)模的大小。中草藥廠的廠址應(yīng)選擇在中草藥源集中的地區(qū)，應(yīng)考慮到產(chǎn)中草藥點(diǎn)的密集程度，收購(gòu)中草藥方式，中草藥運(yùn)輸?shù)雀鶕?jù)原料的選擇，所以本設(shè)備適合中草藥源盛產(chǎn)較多的城鎮(zhèn)中的中小型企業(yè)。（2）交通運(yùn)輸。中草藥制品業(yè)的運(yùn)輸量最大處是中草藥，燃料產(chǎn)品中草藥及輔助材料，為了節(jié)約能源消耗，工廠必須設(shè)置在交通方便之處。（3）水源及水質(zhì)。中草藥制品業(yè)必須有足夠的供水，以保證它的生產(chǎn)和生活用水，對(duì)于有自來(lái)水網(wǎng)的城市，中草藥乳品廠使用現(xiàn)成的供水。（4）投資成本小，回報(bào)快，效益高。沈陽(yáng)化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第五章設(shè)備安裝調(diào)試與注意事項(xiàng)第五章設(shè)備安裝調(diào)試與注意事項(xiàng)（1）放置定位機(jī)組到位后，去掉滑動(dòng)墊木，用氣泡水平儀校準(zhǔn)水平，并用地腳螺栓將機(jī)組底腳固定在基礎(chǔ)上。建議在基礎(chǔ)與機(jī)組底腳之間放置20mm厚防震軟墊。機(jī)組一般安裝在地下室或底層或?qū)Ｓ脵C(jī)房。如果必須安裝在較高的樓面時(shí)，首先應(yīng)確準(zhǔn)該樓面結(jié)構(gòu)是否能承受機(jī)組的運(yùn)行重量，必要時(shí)可以加固地板.此外，還須確準(zhǔn)該層樓面是否水平；建議根據(jù)機(jī)組運(yùn)行重量分布放置彈簧減震器。（2）管道連接機(jī)組安裝就位后進(jìn)行水系統(tǒng)管道安裝施工，或?qū)⒁巡贾煤玫乃到y(tǒng)管道與機(jī)組蒸發(fā)器和冷凝器的水管口連接?？照{(diào)系統(tǒng)水管路的安裝、保溫，應(yīng)由專業(yè)設(shè)計(jì)人員設(shè)計(jì)指導(dǎo)，并執(zhí)行暖通空調(diào)安裝規(guī)范的相應(yīng)規(guī)定。進(jìn)出水管路應(yīng)按機(jī)組上標(biāo)識(shí)要求連接。一般規(guī)定為：冷凝器水管下進(jìn)上出；蒸發(fā)器冷媒接管側(cè)為冷凍水進(jìn)水口側(cè)。水系統(tǒng)必須選配流量和揚(yáng)程合適的水泵，以確保機(jī)組正常供水。水泵與機(jī)組和水系統(tǒng)管路之間除采用防震軟接頭連接外，還應(yīng)自設(shè)支架以免機(jī)組受力。安裝時(shí)的焊接工作應(yīng)避免對(duì)機(jī)組造成損壞。在蒸發(fā)器和冷凝器的出水管上安裝流量開(kāi)關(guān)。將流量開(kāi)關(guān)與控制柜內(nèi)的輸入接點(diǎn)連鎖。機(jī)組的進(jìn)水管路前必須安裝水過(guò)濾器，并選擇16目以上的過(guò)濾網(wǎng)。系統(tǒng)水管路沖洗和保溫要在與機(jī)組連接前進(jìn)行，避免臟物損壞機(jī)組。水室設(shè)計(jì)承受水壓1.0Mpa。為防止損壞蒸發(fā)器和冷凝器，不可超壓使用。（3）冷凝器管路連接冷卻水管路系統(tǒng)必須先安裝防震軟接頭、溫度計(jì)、壓力表、排水閥、截止閥、水過(guò)濾器、止逆閥、靶式流量控制器等，再與冷卻塔進(jìn)出水管路相連。供水管路要盡可能短，管路的規(guī)格要根據(jù)水泵的有效揚(yáng)程、管路流量和流速而定，而不依照接頭規(guī)格。在冷凝器封頭上裝配有排水、排氣接頭。以螺塞封口