二效浓缩蒸发系统设计【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 I 摘 要 本设计为蒸发水量为 1750Kg/h 的 节能型中药厂中草药浸出液蒸发系统 设计。在中草药生产过程中，双效蒸发设备是常用的。在设计中对双效蒸发的工艺流程、蒸发器、分离器、离心泵等设备进行了选择和计算。在设计蒸发过程中考虑到了节能问题，本设计采用二次蒸汽对下一效进行加热，并利用末效蒸汽对物料进行预热，此外还在流程当中加入了预热器等附属设备，以便节能。和大多数工艺设计一样，双效蒸发的合理设计依赖于蒸发的基本原理和一些经验公式。按照蒸发的基本原理，计算出双效降膜蒸发器的基本参数，根据基本参数进行物料恒算、热 量恒算、工艺流程计算等。在文中对双效降膜蒸发系统做了比较详细的设计和计算，引用了部分国内外先进的技术。为了使料液能均匀进入每根管并形成连续均匀成膜，把每根换热管的上端设置一个分配头的结构，也可以采用分配板，其分布孔与管子间距相同，呈等距布置方式，使分布孔与管子中心错开，避免料液落在孔中自由落下，达不到成膜的目的。 关键词 ： 中草药 浸出 液； 双效蒸发；冷凝器；工艺设计 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 he of 1750 h of in is In of in a to of in to of as of on of In of to of of of In of to do a of In to to a of of of a be of to to in up to of 文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 录 摘要 . 1 章 绪论 . 1 草药及其生产现状 . 1 论文研究内容及意义 . 1 术与经济性 . 2 第 2 章 设计方案 . 3 效蒸发工艺流程的确定 . 3 第 3 章 工艺计算 . 5 料衡算 . 5 量衡算 . 5 1 热压泵喷射系数的计算 . 5 2 效热量衡算 . 6 3 效热量衡算 . 8 4 热压泵的计算 . 9 发器的设计 . 10 1 效传热面积 . 10 2 效传热面积 . 11 发器壳体内径的确定 . 12 1 效蒸发器壳体内径 . 12 2 效蒸发器壳体内径 . 13 效预热盘管圈数的计算 . 13 1 效预热盘管圈数的计算 . 13 2 效预热盘管圈数的计算 . 13 离室的计算 . 14 1 效分离室的计算 . 14 2 效分离室的计算 . 14 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 的设计与选择 . 15 1 拉伐尔喷嘴的计算 . 15 2 泵体的基本尺寸 . 16 3 扩压室的设计计算 . 18 . 18 凝器的设计 . 19 1 混合冷凝器处理的蒸汽量 . 19 2 冷凝器的结构设计 . 20 3 冷凝器壁厚校核 . 20 . 21 心泵的设计与选择 . 21 空泵的 选择与设计 . 21 . 22 形管道设计 . 22 汽管设计 . 23 凝水出口管 . 24 结论 . 25 附录 1 效蒸发罐 . 26 附录 2 效分离器 . 27 附录 3 热压泵 . 27 参考文献 . 28 致 谢 . 29 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 1 第 1章 绪 论 中草药及其生产现状 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型的蒸发器，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 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 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，有可能达到提高产品选择性和收率、实现过程优化的目的。 本论文研究内容及意义 蒸法是中草药工艺中必不可少的， 但是以往的设计耗能较大，造成投入成本较高且资源浪费。而此设计考虑到经济效益及生产流程等多方面的因素及要求，在过去蒸发系统的基础上进行改进，使生产中草药的蒸发阶段更加的合理，利用能源达到节能的功效。降膜式蒸发器的优点：物料由蒸发器顶部经料液分配装置均匀分配于各蒸发管内，物料在重力的作用下沿着蒸发管内壁液膜状由上而下流动。在整个下降过程的同时，与蒸发管外壁加热蒸汽发生热交换而进行薄膜蒸发。物料与所发生的二次蒸汽的流向一致，故对液体物料沿蒸发管内壁向下运动及分布呈膜起到了促进作用，提高了传热系数和传热效率，节约了 加热蒸汽，具有广泛的应用前景。此系统是一种新型高效节能真空蒸发浓缩设备。 本文采用双效蒸发法治理中草药废水，经后处理操作回用于锅炉，达到了废水治理与资源回收的双重效果。同时本套 治理工艺与生产工艺整合到一起，充分利用生产买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 2 中 热源，节约了能源，实现了环境效益、经济效益及社会效益的统一。 技术与经济性 中草药制造行业 本次设计的设备的生产能力较大，为 1750Kg/h 蒸发量，所以要有充足的中草药作为原料，中药厂的选择要考虑以下几点： (1) 交通是否便利，会影响到运输成本问题。 (2) 原料产地的货源是否充足，会影 响到药的产量。 (3) 要有电力支持，保证铲子能够正常生产。 (4) 药厂周围要有清洁的地下水，要有良好的环境，会影响到药的质量。 (5) 厂址要选在人少的地方，厂区要选在上风向，有一定的坡度，和地耐力，足够的面积，周围有良好的环境。 (6) 厂址周围应避免受有害气体，粉尘，传染病医院等，危害的影响。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 3 第 2章 设计方案 多效蒸发工艺流程的确定 多效蒸发工艺流程主要分为四种： 蒸发的物料与蒸汽的流动方向，即均由第一效顺序至末效。它主要用于来料温度较高，并 且蒸发浓缩后的物料仍便于输送的情况下，作为多效蒸发第一效温度均较高，来料温度低，必须经过预热。再经第一效加热，水才能变成蒸汽被第二效利用，来料温度低，预热要消耗较多能源。所以不适于顺流法。 蒸发的物料与蒸汽的流动方向相反，即加热蒸汽从第一效通入，二次蒸汽顺序至末效，而被蒸发的物料从末效放入，依次用泵送入前一效，最终的浓缩液，从第一效排出。逆流法主要用于来料温度较低，要求出料温度较高的情况下。来料无须预热或少许预热即可蒸发，当然可以节约蒸汽用量，但物料需要泵来输送，用电量要增加一些。 平流法是把原料液向每效加入，而浓缩液自每效放出的方式进行操作，溶液在各效的浓度均相同，而加热蒸汽的流向仍由第一效顺序至末效。此法由于高温物料热量未被充分利用，所以很少采用。 蒸发的物料与蒸汽的流动方向有的效间相同，有的效间相反。 拟采取方案： 系性质等确定蒸发设备的流程、效数、蒸发器的类型、蒸发操作压强和加热（生）蒸汽压强（温度）； 次蒸汽）蒸发量； 求出各效蒸发器的传热量、传热系数、有效传热温差和传热面积，有 时为了加工方便，设计时常常规定各效蒸发器的传热面积相等； 括接管、连接方式、法兰、人孔和视镜的标准； 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 4 图 2 双效蒸发流程图 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 5 第 3章 工艺计算 物料衡算 物料衡算：为了弄清生产过程中原料成品及损失的物料数量，必须进行物料衡算。本设计蒸发水量为 1750Kg/h,初始固形物的含量是 终了时的含量是 35%，总蒸发水量（裕量取 ： W =1750 925 Kg/h 查文献 2得 公式 ： 210 /1/ （ 3 210 /1/ 代入数值得： 2 735/ 9 2 5/1/210 式中： 1X 初始入料浓度， 2X 终止出料浓度， 35% 0F 原料液流量 (Kg/h) W 总蒸发量 (Kg/h) 总蒸发量 W=2 式中： 1W 效蒸发量 (Kg/h) 2W 效蒸发量 (Kg/h) 热量衡算 热压泵喷射系数的计算 取 表压 ，查文献 2 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 6 801 ,查表 得： ,652 ,查表得： 由 图查得： . ,1411 ,462 计算热压泵喷射 系数 : 查文献 9 （ 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 代入数值得 2 效热量衡算 查 文献 2焓值表得： 表 3 效各温度下汽 /液焓值 温度 H（ g） h（ g） 80 0 5 0 中： H 相应温度气体的焓值 h 相应温度液体的焓值 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 7 图 3 效蒸发示意图 由能量守恒得： )80()80(5()()65()80()60(1110110 代入数值得： 111 1 2) 2 7( 4 2 7 整理化简得： 8 9 1 3 4 4 1 0 11 11 D （ 1）式 1D 效加热量 (Kg/h) 1W 效蒸发量 (Kg/h) 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 8 3 效热量衡算 图 3 效蒸发示意图 查焓值表得： 表 3 效各温度下 汽 /液焓值 温度 H（ g） h（ g） 65 0 0 5 中： H 相应温度气体的焓值 h 相应温度液体的焓值 由能量守恒得： 50)65()65(0()()60(65)65()45(21121001020 代入焓值得： 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 9 整理得： 212 0 7 8 (2)式 2D 效加热量 (Kg/h) 2W 效蒸发量 (Kg/h) 热 压泵的计算 图 3压泵结构示意图 1 （ 3 又因 =以 联立（ 1），（ 2）式得： 1 又 有 192521 整理得： 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 10 21 足要求 将该值代入（ 1），（ 2）式得： / 蒸发器的设计 效加热蒸汽温 度 80 效蒸发器中料液的沸点为 70 效蒸发器中料液的沸点问 50 1t80 =15 2t65 =15 效传热面积 1 1 1=1 1 9 1 . 8 9 2 3 3 1 . 2 2 7 7 8 5 3 8 . 6 3 /K J K g K J h 初估传热面积： 由 t （ 3 查文献 9： 取传热系数 1300K W/(m ) 111 22778538 5 9 . 3 71 3 0 0 1 5 m 取安全系数 20%： 21 1 . 2 5 9 . 3 7 7 1 . 2 4 采用 3 8 1 m m m ，长为 6管数为： 11 Sn 7 1 0 8 6 8根 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 11 按正三角形排列， 图 3 效排管示意图 效传热面积 2 2 2 7 3 3 . 1 2 3 7 8 . 2 1 7 4 3 4 0 4 . 1 3 /K J h 初估传热面积： 由 t （ 3 取传热系数 1200K W/(m ) 6 （文献 2蒸发器的总传热系数表） 222 117434041 2 0 0 1 5 取安全系数 20%： 22 1 . 2 2 6 . 9 3 2 . 2 8 采用 3 8 1 m m m ，长为 6管数为： 22 Sn 3 2 0 8 6 3 0 1根 按正三角形排列： 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 12 图 3 效排管示意图 蒸发器壳体内径的确定 公式 1 c （ 3 式中 ： D 壳体内径， m； t 管中心距， m； 横过管束中心线的管数； b 管束中心线上最外层的中心到壳体内壁的距离。 效蒸发器壳体内径 1 1 1 112D t b b 5 0 8 1 2 3 8 426 由装配图得： D =D+4d （ 3 D d 32 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 13 将数据代入公式： D =426+4 32=554 圆整得：1D=600 效蒸发器壳体内径 2 2 2 212D t b b 5 0 6 1 2 3 8 326 同上可得： D =326+4 32=454整得：2D=500 各效预热盘管圈数的计算 效预热盘管圈数的计算 单圈预热盘管面积为 ： 11214.3 （ 3 d 预热盘管的内径， 入数值得 : 22 由公式 0（ 3 得：1001 代入数值： 21 27 从而可得盘管圈数为： 整 11圈 效预热盘管圈数的计算 同理： 22 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 14 由公式 0得：1001 代入数值： 21 从而可得盘管圈数为： 整 14圈 分离室的计算 一般根据经验决定分离室的高度，常采用高径比 1 2，分离室直径，可按蒸发体积强度法计算。 效分离室的计算 由文献 2附录查得 度为 Kg m ，所以二次蒸汽的体积流量为： 12 321 1 9 1 . 8 93 6 0 0 0 . 1 6 1 1 3 6 0 0 g g m 32 取允许的蒸发体积强度 V 为 32m m s ，取 因为：4 （ 3 1 321 . 5 1 . 144 圆整得 1D =1200 以：1H=1200=1800 效分离室的计算 由文献 2附录查得 强蒸汽密度为 Kg m 所以二次蒸汽的体积流买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 15 量为： 22 327 3 3 . 13 6 0 0 0 . 0 8 9 3 6 0 0 g g m 取允许的蒸发体积强度 V 为 32m m s ，取 因为 : 4 2 32 . 41 . 5 1 . 144 0 . 9 2 1 . 2 1 2 0 0m m m m 所以：2H= 1200=1800 泵的设计与选择 拉伐尔喷嘴的计算 )( （ 3 式中： G 工作蒸汽量（高压引射蒸汽）（ P 工作蒸汽的绝压（ 2 0d 计算到小数点后二位 20 . 6 3 5P k g f c m 所以：07 5 5 . 7 21 . 5 7 4 2 . 0 80 . 6 3 5d m m喉部长度一般取 ，本次设计为了降低磨损，取 d 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 16 )(0 1 （ 3 式中 ： G 工作蒸汽量（高压引射蒸汽）（ 高压引射蒸汽绝热膨胀到汁汽压力时的比容（ 10h 高压引射蒸汽绝热膨胀到汁汽压力时的焓差（ 效 汁汽温度为 C58 ，所以汁汽密度为： 311978.0 9 7 1 12710 (2 口角度为 60 喷嘴出口角一般取 128 ，角度过大时易产生涡汽，角度过小时， 2l 过长产生摩擦损失，故本次设计取出口角为 10 。 7 4 泵体的基本尺寸 长度直接影响 值和混合汽的背压。当 L 过长时射流面积增加，混合室汽量增多，容易引起汁汽倒灌入热压泵中，不能正常 工作，背压不能满足要求，当 L 过短时，蒸汽射流短，造成混合汽量不足，影买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 17 响到蒸汽量的消耗。 时 c 1 喉部直径0D： 混（ 3 式中 ： 吸入低压汁汽 混P 混合汽的背压 272 3 4 7 8 2.0 g 混 23 4 7 8 因为泵体喉部直径23 ，21 322 （ 3 式中： 混合室锥形母线与水平线的夹角， 326 c 032 92 021 ： 混合室锥角为 6 ，其入口直径按其与拉伐尔喷嘴所构成的环形空间截面积应等于汁汽吸入管的截面积，从而使汽速变化不大，依此确定混 合室入口直径 D 。 ，因为喉部为圆柱形，长度为 3)84( d ， 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 18 取 2443 扩压室的设计计算 扩压角为 9 ，出口直径 2 扩压室长度： 按汽速为 35决定正汽管直径： （ 3 65时， 正汽管直径： 2 340 2 预热器的设计 21 2 0 0 /K W m 预 拟定将 C15 的中草药经预热器预热至 45C ，使用 50C 的双 效汁汽提供热源，以充分利用热能。 传热量： )( 151530300 1 9 2 7 . 7 5 ( 4 4 3 0 4 7 1 5 ) 1 2 1 0 7 2 J h 对数平均温差： 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 19 1 5 0 1 5 3 5 2 5 0 3 0 2 0 12123 5 2 0 2 0 . 6 0350t 传热面积： 21 2 1 0 1 7 . 4 1 . 7 13 . 6 1 5 0 0 2 0 . 6 0 选用 不锈钢管，则管长为： 1 . 7 1 1 4 . 30 . 0 2 9 采用单层盘管，内径取 1 4 . 3 9 . 1 1 1 00 圈 取预热器直径为 壁厚取为 选取 000 ， 的标准椭圆形封头作为上下封头，其曲