节能型中药厂中药浸出液蒸发系统设计【毕业论文+CAD图纸全套】

买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 摘要 本设计是中草药行业处理 3750Kg/h 的四效降膜蒸发系统，对系统的蒸发罐、分离器、热能压缩泵、预热器、冷凝器、离心泵、真空泵及其他附属设备进行了设计，设计主要包括降膜蒸发器的特点及选择工艺流程、选题设计与论证、设计计算、技术经济分析、安装准备要求与安装调试注意事项等几大部分。其中设计计算包括物料衡算，热量衡算，热能压缩泵、预热器、管路、冷凝器、真空泵的设计与选择。 本设计的设计任务是：通过于查阅工具书及相关参考资料，了解 预热器 ，蒸发罐，热压泵，分离器和其他附件等各部件的结构和功能，并分析它们在各种载荷 下的受力及各种应变，通过分步完成各部件的选材，设计计算和各种应力校核，最终完成一个行业处理 3750Kg/h 的四效降膜蒸发系统 的设计，指明在工业应用中的注意事项并制定各种安全防护措旅来保证安全使用。 本设备采用顺流进料，具有热效率高、节能、物料预热温差小，有利于保证产品的质量、并且冷却水消耗量低。设备在低温条件下进行连续操作，具有蒸发能力高、节能降耗、设备占地面积小、传热效果佳、运行费用低、经济性高、便于操作，且能保证物料在蒸发过程中不变性等特点。其中有许多部分的设计借鉴了国内外的一些先进的理论和方法，以合理 经、济为设计原则，力争达到技术先进、质量达标、操作方便、能耗低及无污染的设计目标， 此设计的优点是传热效果好、热能利用率高、生产效益高、易于制造。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 文字资料完成文献综述一份，设计计算书一份，设计说明书一份，设计中所查参考的参考文献记载一份。 关键词 ： 中草药： 四效； 降膜； 蒸发系统 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 is 750 h s of in of to of of of by of of a 750 h in a of to of of is to 文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 of of in of in of so of of on a of on to of of to of 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 目 录 第一章 绪 论 . 1 草药及其生产现状 . 1 蒸发技术 . 1 设备的工艺设计要求 . 2 设计程序 . 2 对蒸发设备的要求 . 3 第二章 选题设计与论证 . 4 设计论述 . 4 蒸发系统设计与论证 . 4 浓缩设备的特点 . 4 降膜蒸发器的特点 . 5 三效降膜蒸发器的特点 . 5 效降膜式蒸发器的特点 . 6 第三章 设计计算 . 7 物料衡算 . 7 热量衡算 . 7 热压泵的喷射系数 . 7 一效蒸发罐的热量衡算 . 8 二效蒸发罐的热量衡算 . 9 三效蒸发罐的热量衡算 . 10 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 四效蒸发罐的热量衡算 . 12 总热量衡算 . 13 蒸发罐设计计算 . 13 传热量的计算 . 13 各效蒸发罐设计 . 14 周边流量较核： . 15 蒸发罐筒体内径 . 18 蒸发罐壁厚较核 . 18 各效预热盘管的设计计算 . 19 分离器直径和高度的设计 . 23 热能压缩泵的设计 . 26 拉伐尔喷嘴的计算 . 26 泵体的基本尺寸 . 27 扩压室的设计计算 . 29 预热器的设计 . 29 冷凝器的设计 . 30 管路设计计算 . 32 汽矩形管道设计 . 32 汁汽管设计 . 33 物料管设计 . 35 上、下不凝气管 . 36 冷凝水出口管 . 36 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 泵的设计与选择 . 37 离心泵的设计与选择 . 37 真空泵的选择与设计 . 37 第四章 技术经济分析 . 39 第五章 设备安装调试与注意事项 . 40 参考文献 . 42 致谢 . 43 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 1 第一章 绪论 草药及其生产现状 国外的研究现状：国外大型中药厂的蒸发设备采用的是离心式滑动沟槽转子来工作，是国外最新结构及创新性蒸发器，在流量不是很大的情况下也能形成薄膜，在筒体蒸发段内壁表面附着处理液中的淤积物可被活动刮板迅速刮下，和固定间隙的刮板蒸发器相比，蒸发量可提高 45国内的研究现状：现代中药化的大幅度提高，传统的分离方法 两端蒸发工艺面临很大危机，以中药药效物质精制为目标的分离体系而言，其原料液浓度不高，组分复杂，回收率要求比较高，但现有的化工分离技术是以浓度差为传质推动力实现待分离组分，其是由高 浓度向低浓度扩散的，但中药往往难以满足上述分离体系的要求。 从现代分离技术的研究发展趋势来看，目前现有的设备大多属于传统的提取、浓缩设备，提取液浓度低，组分复杂，效率低。针对上述问题，利用已有的和新开发的分离技术进行有效组合，或者把两种以上的分离技术合成为一种更有效的分离技术，有可能实现过程优化的目的，达到更高产品选择性和收率。 蒸发技术 使含有不挥发溶质的溶液沸腾汽化并移出蒸汽，从而使溶液中溶质组成提高的单元操作称为蒸发，所采用的设备称为蒸发器。蒸发操作广泛应用于化工、石油化工、制药、制糖、造纸 、深冷、海水及原子能等工业中。 工业上采用蒸发操作主要达到以下目的： （ 1） 直接得到经浓缩后的液体产品。 （ 2）制取纯净溶剂。 （ 3）同时制备浓溶液和回收溶剂。 蒸发过程的实质是传热壁面一侧的蒸汽冷凝与另一侧的溶液沸腾间的传热过程，溶剂的汽化速率由传热速率控制，故蒸发属于热量传递过程，但又有别于一般传热过程，因为蒸发过程具有下述特点：买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 2 （ 1）传热性质 传热壁面一侧的加热蒸汽进行冷凝，另一侧为溶液进行沸腾，故蒸发过程属于壁面两侧流体均有相变化的恒温传热过程。 （ 2）溶液沸点的改变 含有不挥发溶质的溶 液，其蒸汽压较同温度下溶剂（即纯水）的低，换言之，在相容压强下，溶液的沸点高于纯水的沸点，故当加热蒸汽一定时，蒸发溶液的传热温度差要小于蒸发水的温度差。溶液组成越高这种现象越显著。 （ 3）溶液性质有些溶液在蒸发过程中有晶体析出、易结垢和生泡沫，高温下易分解或聚合；溶液的粘度在蒸发过程中逐渐增大，腐蚀性逐渐加强。 （ 4）泡沫夹带二次蒸汽中常夹带大量液沫，冷凝前必须设法除去，否则不但损失物料，而且会污染冷凝设备。 （ 5）能源利用蒸发时产生大量二次蒸汽，如何利用他的潜热，是蒸发操作重要考虑的关键之一。 设备的工艺设计要求 设计程序 课题研究的内容：节能型中药厂浸出液蒸发系统设计 3750kg/h。 课题研究拟采用的方法：一般程序为。 根据溶液的性质及工艺要求确定蒸发的操作条件、蒸发器形式和蒸发操作的流程及最佳数等； （ 1）根据物料衡算及热量衡算计算加热蒸汽消耗及各效蒸发量； （ 2）求出各效传热量和传热有效温度差，确定传热系数，从而计算各效的传热面积； （ 3）根据传热面积和选定的加热管直径和长度，计算加热管数；确定管心和排列方式，计算加热室的外壳直径； （ 4）确定蒸发器的工艺尺寸，包括接管、 连接方式、法兰、人孔和视镜的标注； （ 5）确定二次蒸汽冷凝器结构并计算冷凝器的工艺尺寸及其他附属设备的计算或选型； （ 6）真空系统计算及真空泵的选型； 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 3 （ 7） 绘制工艺流程图及蒸发器装备图和编写说明书。 对蒸发设备的要求 （ 1）尽可能确保大的传热系数； （ 2）要适合溶液的粘度、起泡性、热敏性、溶解度随温度变化的特性及腐蚀性的特性； （ 3）能最优地分离液沫； （ 4）尽量减少温差带来的损失； （ 5）能排出溶液在蒸发过程中所析出的结晶体； （ 6）尽量减慢传热面上污垢的生成速度； （ 7）能方便地 清洗传热面。买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 4 第二章 选题设计与论证 设计论述 本设计为带热压泵的四效降膜乳品蒸发系统。总蒸发水量 3750Kg/h，将 15C 中药浸出液初始固形物含量经蒸发由 缩到 35 。本设计采用的是较为先进的理论与技术，完成液浓度基本为恒定。 物料由进料管进来时首先落到料板上实现物料的第一次分布，然后进入布膜堰进行第二次分布，再进入布膜盘进行第三次分布，最后物料落到加热器上管板的管桥上进行第四次分布，最终在降膜管内壁形成均匀的膜状后加热蒸发完成布膜的。全过程牛乳由均匀分配于各效蒸发罐内。 第一效产 生的二次蒸汽引入二效蒸发器作为二效蒸发水分的热源，第二效产生的二次蒸汽部分引入三效蒸发器作为三效蒸发水分的热源外，其余部分经热压泵增压后与来自锅炉的蒸汽混合作为一效的热源 . 整套设计包括第一、二、三效蒸发器、第、二、三效分离器、预热器，混合式冷凝器、热压泵、分气缸、物料罐、物料泵以及水环式真空泵、管路布置等部分。 蒸发系统设计与论证 浓缩设备的特点 浓缩设备是生产中药浸出液蒸发设备的主要设备之一，与其他类型的蒸发设备相比，它有许多的特点： （ 1）真空浓缩设备大大降低了中药浸出液蒸发时 的沸腾温度，使其中的热敏性物质不受高温影响，使产品质量下降。 （ 2）沸腾温度的降低，提高了加热蒸汽与沸腾流体之间的温度差，增大了传热量 （ 3）为了利用二次蒸汽、节约能源创造了条件，如双效、多效浓缩及热压泵等。 （ 4）真空浓缩操作是在较低的温度下进行的，设备与室内的温度差小，减少了买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 5 设备使用时的热量损失。 降膜蒸发器的特点 优点： （ 1）物料一次通过受热时间短，可防止热分解，提高中草药复原性，易于热敏性物料； （ 2）连续操作，设备有效时间利用率高； （ 3）蒸发与预热都在小温差下进行，因而不易结焦 ，易于清洗也易于二次蒸气再压缩和多效流程操作； （ 4）由于可多效操作及二次蒸发再压缩等原因，热能消耗少； （ 5）冷却水消耗量少； （ 6）传热系数高，传热性能好； （ 7）无液柱静压强引起的温差损失，固性物引起的沸点升高效； （ 8）可进行就地清洗； （ 9）可用于固形物含量与粘度较高的物料； （ 10）易于调节、控制、操作稳定可靠、方便，易于实现自动化。 缺点： （ 1）设备较高，要求高层厂房； （ 2）要求工作蒸汽压力较高且稳定； （ 3）设备投资较高。 三效降膜蒸发器的特点 在液体和蒸汽向下并流流动的降 膜蒸发器中。经预热器预热至沸腾温度的料液，经顶部的液体分布装置形成均匀的液膜进入加热管，并在管内部分蒸发。二次蒸汽与浓缩液在管内并流而下，料液在蒸发器中的停留时间短，能适应热敏性 溶液的蒸发，另外，降膜蒸发还适用于高粘度溶液，粘度范围在 膜蒸 发器极易使管内的泡沫破裂，故亦适用于易发泡物料的蒸发。由于降膜蒸发器是液膜传热，所以其传热系数高于其他形式的蒸发器；此外，降膜 蒸发没有液柱静压力，传热温差显著高于其他形式的蒸发器。故可取的良好的传热效果， 一次性投入最小，是业主买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 6 优先选择的蒸 发器形 设备特点： （ 1）由一、二、三效分离器，一、二、三效蒸发器、预热器、冷凝器和热压泵组成。 （ 2）蒸发耗量低， 1汽可蒸发 。 （ 3）蒸发温度低，部分二次蒸汽经喷射式热压泵重新吸入一效加热器，热量得到充分利用，蒸发温度相对较低。 （ 4）浓缩比大，降膜式蒸发，使粘度较大的料液容易流动蒸发，不容易结垢，浓缩时间短，浓缩比可达到 1 5。 （ 5）本设备可以实现全自动化生产，智能化系统管理，符合 准要求。 效降膜式蒸发器的特点 (1)结构紧凑、布局合理、占地 面积小、安装操作方便； (2)生产效率高、蒸发量大； (3)节能效果十分显著，能耗仅为一般降膜式蒸发器浓缩生产时的 1/3 左右。 8(Q 为清水蒸发量， 蒸汽耗量， 冷却水耗量 )； (4)系统可以控制，采用 程的系统，设备工艺参数可设定、控制，原料液和冷却水也可以自动控制。系统控制精度：温度 1 ，压力 位高度 10 m。买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 7 第三章 设计计算 物料衡算 总蒸发水量： 3750 为 保证设备可靠，将物料量扩大到 10。 则： （ 3料液流量 5% （ 3 式中： 0X 中草药浸出液入料浓度， 1X 中草药浸出液 出料浓度， 48% 0F 原料液流量 (Kg/h) W 总蒸发量 (Kg/h) 总蒸发量 W 应等于各效蒸发量总和： 4321 式中： 1W 一效蒸发量 (Kg/h) 2W 二效蒸发量 (Kg/h) 3W 三效蒸发量 (Kg/h) 1W 四效蒸发量 (Kg/h) 热量衡算 热压泵的喷射系数 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 8 781 ,绝压为 t 642 ,绝压为 压引射P=算热压泵喷射系数 : （ 3 式中 : 1h 高压引射蒸汽与其绝压绝热膨胀到吸入低压汁汽压力时的焓值差 2h 低压吸入汁汽由其绝压绝热浓缩到混合蒸汽的绝压时的焓值差 查焓熵图得： 1h 138 2h 24，则 一效蒸发罐的热量衡算 图 3一效蒸发罐示意图 7817117110700781600700 )(95.0 （ 3 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 9 式中： 70h 70 C 时浸出液的焓值 ,gK/j 60h 60 C 时浸出液的焓值， 78h 78 C 时不凝汽的 焓值， 78h 78 C 时浸出液的焓值， 71h 71 C 时蒸汽的焓值， 71h 71 C 时浸出液的焓值， 代入数值得： (111 整理得： 1 二效蒸发罐的热量衡算 图 3 效蒸发罐示意图 642642107121600 7817125007110)( （ 3 式中： 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 10 78h 78 C 时浸出液的焓值， 71h 71 C 时不凝汽的焓值， 71h 71 C 时浸出液的焓值， gK/j 60h 60 C 时浸出液的焓值， gK/j 64h 64 C 时蒸汽的焓值， 64h 64 C 时浸出液的焓值， gK/j 50h 50 C 时浸出液的焓值， gK/j 代入数值得： 2121121因为： 12 32 1 整理得 2 三效蒸发罐的热量衡算 图 3效 蒸发罐示意图 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 11 57357321064321500 712140064364210)()( （ 3 式中： 71h 71 C 时浸出液的焓值， gK/j 71h 71 C 时蒸汽的焓值， 71h 71 C 时浸出液的焓值， gK/j 50h 50 C 时浸出液的焓值， gK/j 57h 57 C 时蒸汽的焓值， 40h 40 C 时浸出液的焓值， gK/j 代入数值得： 32132121321因为： 12 32 1 23 整理得 3 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 12 四效蒸发罐的热量衡算 图 3效 蒸发罐示意图 503503210574321400 64321300573573210)()( （ 3 式中： 64h 64 C 时浸出液的焓值， gK/j 57h 57 C 时蒸 汽的焓值， 57h 58 C 时浸出液的焓值， gK/j 40h 40 C 时浸出液的焓值， gK/j 44h 44 C 时蒸汽的焓值， 50h 50 C 时浸出液的焓值， gK/j 30h 30 C 时浸出液的焓值， gK/j 代入数值得： 432143213214321因为： 12 32 1 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 13 23 34 （ 3 整理得 4 （ 3 总热量衡算 4 1 2 54321 （ 3 由（ 1）、（ 2）、（ 3）、（ 4）、 (5)四个方程联立得 1D =h 1W =h 2W =h 3W=h 4W =h 则 1W ： 2W ：3W： 4W 符合要求。 蒸发罐设计计算 传热量的计算 各效传热量为： hK c a 0 1 3 1 1 4 8 4 17111 （ 3 hK c a 6 2 8 1 5 5 4 2 86422 hK c a 4 0 3 9 hK c a 9 9 0 5 各效传热系数： ca 21 /1 4 0 0 c a 22 /1 3 0 0 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 14 a 23 /1200 c a 24 /1 1 0 0 各效温差均为： 7 则各效换热面积为： 2111 0 3 1 1 4 7 A （ 3 2222 0 2 8 1 5 5 0 A 2333 0 4 0 3 9 5 A 2444 0 1 9 9 0 5 9 A 各效蒸发罐设计 （ 1）一效蒸发罐 传热面积 21 ，降膜蒸发器加热管长径比为 125 250，选用 的不锈钢管，管长 8m。 则管数： （ 3 （ 2）二效蒸发罐 传热面积 22 ，降膜蒸发器加热管长径比为 125 250，选用 的不锈钢管，管长 8m。 则管数： （ 3）三效蒸发罐 传热面积 23 ，降膜蒸发器加热管长径比为 125 250，选用 的不锈钢管，管长 8m。 则管数： （ 4）四效蒸发罐 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 15 传热面积 24 ，降膜蒸发器加热管长径比 为 125 250，选用 的不锈钢管，管长 8m。 则管数： 周边流量较核： 一效 ： 3 001 不需要分 层 （ 3 一效管子排列如图所示： 图 3效 排 管示意图 二效： 4 3 0102 需要分层 分为两层 ：第一程 49 根 ，第二程 49 根 第一 层 ： 3 0 5490 3 4 3 0102 二层： 102 文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 16 二效管子排列如图所示： 图 3效排管示意图 三效： 3 0 4580 3 2 4 13 5 8 02103 需要分层 分为两层 ：第一程 29 根，第二程 29 根 第一层 ： 3 0 92103 二层 ： 2103 三效管子排列如图所示 图 3效排管示意图 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 17 四效： 2 4 13 5 8 032104 要分层 分为四层：第一层 15 根，第二层 15 根，