蒸发水量2750Kgh中药厂中药浸出液蒸发系统设计
51页 12000字数+论文说明书+任务书+5张CAD图纸【详情如下】
一效分离器图2.dwg
热压泵图4.dwg
系统流程图.dwg
蒸发水量2750Kgh中药厂中药浸出液蒸发系统装配图.dwg
蒸发水量2750Kgh中药厂中药浸出液蒸发系统设计论文.doc
预热器图3.dwg
摘要
本设计是中草药行业处理2750Kg/h的中药厂中药浸出液蒸发系统设计，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设计，设计主要包括蒸发系统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、安装装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。本设备系统采用顺流进料，具有效率高、节能、物料预热温差小，有利于保证产品的质量、节能降耗、设备占地面积小、传热效果佳、运行效果、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，以合理经济为设计准则，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、已于制造。
由中药浸出液制浸膏的技术和装备还相当原始落后,蒸发器基本上沿用外循环升膜式蒸发器,浓缩收膏还广泛地采用带夹套敞口熬膏锅。由于中草药的成分复杂,如果蒸发加热温度过高和受热停留时间太长,易使部分热敏性成分在加热面上结焦。
以实验室蒸发装置现状看开发的要求为出发点，从确定蒸发系统的流程、实验装置中蒸发浓缩系统的组成、实 验装置的开发思路三方面探讨了中药浸提液蒸发实验装置的开发设计。所以在设计过程中要特别注意保留工业用大型蒸发装置的一般特点，在此基础上按比例缩小，这样完成一次实验所需要的中药浸提液量较小，从而满足了“省钱”的要求，同时， 测量精度要求较高。
中药浸提液浓缩的原理也是如此，即通过蒸汽加热使中药浸提液中的水分达到沸点脱离，而中药浸提液中的固形物以及其它物质总量保持不变，从而使中药浸提液的浓度增加，达到浓缩的目的。由于中药浸提液属于热敏性物料，为了保持产品的品质，需要在较低的温度下蒸发浓缩。所以，在工业生产中采用真空操作以降低溶液的沸点。 蒸发是一个传热过程，设备属于热交换器，因此蒸发设备与一般的传热设备并没有本质上的区别。但是，蒸发设备必须适应蒸发过程的特点，它除了具有进行传热的加热室以外，还要有足够的蒸发空间，以使二次蒸汽从溶液中分离出来，并使二次蒸汽中的液滴与雾沫尽可能完全地分离。蒸发器一般采用蒸汽作为加热介质，为提高传热效果，应使加热蒸汽均匀地分布，而冷凝液与蒸发过程产生的不凝性气体要及时排出。而且，溶液的特性（如粘滞性、发泡性、结晶性、结垢性、腐蚀性及热敏性等）对蒸发设备也提出了种种要求。
关键词；中草药； 三效； 蒸发系统； 浸出夜： 蒸发器
Abstract
This design is 2750 kg/h of Chinese herbal medicine industry, the traditional Chinese medicine factory of Chinese medicine leaching liquid evaporation system design of the system of evaporation cans, separator, heat compression pump, heater, condenser, centrifugal pumps, vacuum pumps and other auxiliary equipment design, the design mainly includes the characteristics of evaporation system and the selection process, subject design and demonstration, design calculations, technical and economic analysis, equipment installation requirements and installation and debugging matters needing attention and so much. Design calculation including material balance, heat balance, the compression heat pump, heater, pipe, condenser and vacuum pump design and selection. The equipment system adopts downstream feed with high efficiency, energy saving, material preheat temperature difference is small, to ensure the quality of products, saving energy and reducing consumption, equipment cover an area of an area small, good heat transfer effect, running effect, low operation cost, high efficiency, easy operation, and can guarantee invariance in the process of evaporation material, etc. Many of them part of the design of learning some advanced theories and methods of home and abroad, the design criterion of the economy as a reasonable, strive to achieve advanced technology, quality standard, convenient operation, low energy consumption and pollution-free design goals, this design has the advantage of good heat transfer effect, high heat energy utilization, high production efficiency, has been in manufacturing.
By leaching liquid extract of Chinese medicine technology and equipment are quite primitive, evaporator basically used outside the loop climbing film evaporator, concentrated extract is widely used for jacketed exposure paste pot. As the Chinese herbal medicine composition is complicated, if the evaporation heating temperature and heating time is too long, easy to make some heat-sensitive ingredients coking on the surface of the heat.
In laboratory evaporation device status see the demand of development as a starting point, from the process of evaporation system, the composition of evaporation and concentration system experiment device, the real thinking on the development of the test rig three aspects discusses the development of Chinese medicine leaching liquid evaporation experiment device is designed. So in the design process to pay special attention to keep the general characteristics of large evaporation devices used in industry, on the basis of the scale, so need to complete a experiments of traditional Chinese medicine extract quantity is small, so as to meet the requirements of the \"save\", at the same time, the measuring accuracy is higher.
So is a Chinese traditional medicine the principle of leaching solution concentration, namely by steam heating water reached the boiling point in the leaching solution from Chinese medicine, and traditional Chinese medicine extraction liquid solids and other material from the total amount remains the same, thus increase the concentration of extract of traditional Chinese medicine, to achieve the purpose of enrichment. Because Chinese medicine extract are heat-sensitive materials, in order to maintain the quality of products, need to evaporation concentration at lower temperatures. So, the vacuum operation is applied in the industrial production to reduce the boiling point of the solution. Evaporation is a heat transfer process, equipment belong to the heat exchanger, thus evaporation equipment and general there is essentially no difference between heat transfer equipment. Evaporation equipment, however, must adapt to the characteristics of evaporation process, it besides has on heat transfer of the heating chamber, evaporation have enough space, separated from a solution to make the secondary steam, and the secondary droplets in steam and entrainment separation as completely as possible. Evaporator generally using steam as a heating medium, to improve the heat transfer effect, should be evenly distributed, make the heating steam and condensate and evaporation process of no non-condensable gas discharge in time. And the characteristics of the solution (such as viscosity, foaming, crystalline, scaling, corrosion and heat sensitive, etc.) of evaporation equipment are also put forward various demands.
Keywords: Chinese herbal medicine; Three way; Evaporation system; Leaching night: evaporator
目 录
第一章绪论 1
1.1 中药产业的发展现状 1
1.2 设计内容及采取方法 2
1.2.1设计内容 2
1.2.2采取方法 2
第二章蒸发技术 3
2.1蒸发技术 3
2.2降膜蒸发器 3
2.3三效降膜蒸发器的特点 4
2.4多效降膜式蒸发器的特点 5
第三章工艺计算 6
3.1物料衡算 6
3.1.1蒸发水量 6
3.1.2热压泵的喷射系数 6
3.2热量衡算 7
3.2.1一效蒸发罐的热量衡算 7
3.2.2二效蒸发罐的热量衡算 8
3.2.3三效蒸发罐的热量衡算 9
3.2.4总热量衡算 10
3.3蒸发罐设计计算 11
3.3.1各效蒸发罐设计 11
3.3.2周边流量校核 12
3.3.3.蒸发罐筒体内径 14
3.3.4蒸发罐壁厚校核 15
3.4各效预热盘管的设计计算 19
3.4.1一效预热盘管 19
3.4.2二效预热盘管 20
3.4.3三效预热盘管 21
3.4.4筒体封头的设计 22
3.5分离器直径和高度的设计 23
3.5.1分离器直径 23
3.5.2分离室高度 24
3.5.3分离器壁厚设计 24
3.5.4分离器封头的设计 25
3.6热能压缩泵的设计 26
3.6.1拉伐尔喷嘴的计算 26
3.6.2泵体的基本尺寸 27
3.6.3扩压室的设计计算 29
3.7预热器的设计 29
3.8冷凝器的设计 30
3.8.1热量 30
3.8.2冷凝器所需冷却的热量 31
3.8.3冷凝器的结构设计 31
3.8.4冷凝器封头 31
3.8.5冷凝器壁厚校核 32
3.9管路设计计算 32
3.9.1蒸汽矩形管道设计 32
3.9.2物料管设计 33
3.9.3上、下不凝气管 34
3.9.4冷凝水出口管 34
3.10泵的设计与选择 35
3.10.1离心泵的设计与选择 35
3.10.2真空泵的选择与设计 35
3.11 CIP局部清洗系统 36
第四章安装前的准备要求与安装注意事项 37
结论 38
致谢 39
参考文献 40
附录工艺流程图 41
第一章 绪论
1.1中药产业的发展现状
中药伴随着华夏文化的发展，源远流长，博大精深，已经有将近两千多年的历史。中药是中华民族五千年传统文化的瑰宝，是千百年医疗实践的结晶，也是世界优秀文化的精华。我国中药产业经过几十年的发展，已具有一定的规模和研发能力，在中药材、中药饮片和剂型等方面取得了一定的成绩。然而随着人们生活水平的不断提高，以及新的健康理念产生，国内市场对中药的需求量迅速增长，竞争力的加强，中药的发展面临着巨大的挑战和机遇。
近百年来，西医西药逐渐主导我国医疗市场，已薪火相传五千年的中医中药遇到了前所未有的困难。资料显示，我国著名中医专家已从上世纪80年代的5000余名骤减至现在的不足500名，仅有27%的百姓生病后愿意看中医—中医药正陷入传承危机。时至今日，学术界仍有人公然以科学的名义提出“废除中医中药”的观点，阻碍了中医药的发展和振兴。
2015年10月5日，中国中医药学家屠呦呦获得诺贝尔奖，屠呦呦女士也是首位获得诺贝尔科学类奖项的中国女科学家。她的获奖极大的推动了中药学的发展。“中医药学凝聚着深邃的哲学智慧和中华民族几千年的健康养生理念及其实践经验，是中国古代科学的瑰宝，也是打开中华文明宝库的钥匙”，这是习近平总书记谈及中医药的一段论述，亦可谓中医药贡献世界可期前景的诠释。中医药历来尊重传统，学中医最重要的途径，就是通过中医经典向古人学习。传统固然要尊重，“祖传秘方”也需要继承，但如果只尊重传统而不注重创新，传统就会不断衰减，中医药学或将难以避免“一代不如一代”的命运。而如何发展中医药，则又受到中医药理论的掣肘，有些传统和习惯必须改变，方能跟上时代的步伐。
1.2设计内容及采取方法
1.2.1设计内容
本设计为节能型中药厂中药浸出液蒸发系统设计，蒸发水量2750kg/h。技术参数；为中药浸出液初始温度为15℃，初始固形物含量为0.05％，浓缩终了固形物含量为35％。设计效数为三效，料液经预热器预热后，通过盘管预热，热压泵抽二效汁气作为一效热源。
1.2.2采取方法
多效蒸发装置的设计程序一般为：
（1）根据溶液的性质及工业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效数等；
（2）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；
（3）求出各效传热量和传热有效温度差，确定传热系数，从而计算各效的热传面积；
（4）根据传热面积和选定的加热管直径和长度，计算加热管数；确定管新和排列方式，计算加热室的外壳直径；
（5）确定蒸发器的工艺尺寸，包括接管、连接方式、法兰、人孔和视镜的标准；
（6）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；
（7）真空系统计算及真空泵的选型；
（8）绘制工艺流程图及蒸发器装备图和编写设计说明书。
第二章 蒸发技术
2.1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：
（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。
第四章 安装前的准备要求与安装注意事项
（1）安装箱单、总图材料表、检查设备的零件是否齐全完整；有无运输和卸车过程中的丢失；
（2）根据现场的实际情况的确吊装方案，准备吊装工具；
（3）设备再楼板上安装时，应根据设备的重量校核楼板的荷重强度是否安全；
（4）按基础图的要求，打支架、支柱、多级水泵的基础；
（5）清洗部件，零部件内的泥沙、焊渣等杂物，避免堵塞管路或进入泵内，损坏零件；
（6）校对温度表、真空泵等仪表的准备性和灵活性；
（7）一效、二效蒸发器安装前时应保证垂直，最终以保证一效、二效管板的水平偏差在 ㎜；
（8）热压泵的水平蒸汽管路应向分气缸方向由1/100的坡度；
（9）各泵安装时，应注意其入口连接的严密性。在锁紧之前的自然状态下，泵的入口平面和连接平面同心；
（10）连接设备的压力表/真空表接管时，在与设备各接头端应弯至向上的弯或一周圆盘；
（11）温度表长为尾线安装避免挤压/弯曲部分的半径不小于5㎝；
（12）有保护管的温度表,在测温包装之前,应灌入水或热性好的液体，然后封严，保证灵活性；
（13）分汽罐的进汽管和水箱应选择受其他设备影响水的部分和主管道连接，最好具有单独的管道以保证汽、水供给稳定
结论
通过对中药厂中药浸出液蒸发系统的设计，让我充分了解了浸出液蒸发系统设计的主要流程和步骤，以及熟悉和掌握了系统设计中所用到的蒸发罐、热压泵、预热器、分离器及其他附属设备的设计准则以及各个部件尺寸的设计计算公式，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。通过以上工作的完成，让我对蒸发系统的设计有了更加完善的认识，可谓是受益匪浅。通过查找相关文献资料，我还了解到目前蒸发系统，不仅仅只是采用三效降膜式蒸发器，多采用四效降膜式蒸发器或者多效降膜式蒸发器。采用多效降膜式蒸发器最突出的一个特点是系统可控制，系统采用PLC编程，设备工艺参数可设定、控制，原料液和冷却水均可自动控制，也极大的激发了我对这一行业的极大兴趣。
在查找资料期间我还了解到目前对于中药厂中药浸出液除了采用蒸发浓缩的方式以外，还有冷冻浓缩、膜浓缩（反渗透）等方式，但蒸发浓缩是应用最早也最广泛的浓缩方式。
毕业设计使我们作为大学生在学习阶段最后一门课程，是对所有大学课程的一种综合运用并提高的过程。这个过程是对独立思考和学习能力及工作能力的培养。在设计中保持清醒的头脑，不断接受新事物，遇到不明白的要及时请教，从中获益，让自己的思想不断得到修正和提高。在毕业设计过程中也暴露出自己专业基础的很多不足之处。例如对知识综合运用的技巧的缺乏，对材料了解的不够透彻，等等。感觉自己所学的只是冰山一角，面对稍微复杂的东西还是没能得心应手，再一次体会到学无止境的意义。
在此次毕业设计中遇到一些问题，也对这些问题进行分析摸索，最后成功解决了这些问题，比较深刻的是明白模具设计各个阶段的重要性及严谨性，取得毕业设计的目的。
致谢
这一次的毕业设计有一定的难度，工作量也不是简单的几个机构的设计所能比拟的，在主要部件设计完成之后还要进行运动学仿真验算设计的准确性。
热压泵的选择这一部分的设计，相对来说比较好做，因为计算量还不算大，当到了后面的传动零件的设计部分就频频出错了，数据太多，而且容易计算错误，结果就导致了很多参数选择不正确，到得后来的轴的设计校核就是更加地错误百出了，重新计算选择的次数也增加了很多。
设计的过程是艰苦的，也是无比充实的，它让我体会到一个真正的工程设计人员所要面对的情况，使我学到了一样很重要的东西——耐心。之前的我总是很浮躁，很难静得下心来做一件事情的，这一次的设计过程真真正正地让我安静了下来，坐在图书馆里查阅资料，坐在电脑前计算编写说明书和画图，面对着一错再错的计算数据而没有选择放弃，所以真的让我觉得很充实了。
这次设计是我首次进行完整综合的机械设计，它让我树立了正确的设计思想，培养了我对机械工程设计的独立工作能力；让我具有了初步的机构选型与组合和确定传动方案的能力，也为我今后的设计工作打了良好的基础。最后，非常母校对于我的栽培，在这里祝愿我们学校的明天更加璀璨耀眼，并且再次感谢我的指导老师王昭春辛苦指导。
参考文献
[1] 秦淑华，王翠丽，史书平.单味中药浓缩颗粒的临床意义.中华临床医学研究杂志.2006年
[2] Jae-Dol Kim,Jung-In Yoon,Hag-Geun Ku.Dynamic Analysis of Evaporator Characteristics.KSME International Vol 11,No.2,pp.221~228,1997
[3] Joon Hong Beo. Effects of Mesh Size in a Flat Evaporator and Condenser Cooling Capacity on the Thermal Performance of a Capillary Pumped Loop. KSME International Journal, Vol. 14, No.1, pp. 121-129,2000
[4] 中国轻工总会.轻工业装备手册.第3卷.机械工业出版社.北京,1997
[5] 毕淑明,冯殿义,马连湘.工程热力学第二版.化学工艺出版社.2008
[6] 夏青,陈长贵,姚玉英.化工原理.天津工业出版社.天津,1999
[7] 张淑荣,王守发.化工制图.延边大学出版社.延吉,1995
[8] 中华人民共和国国家标准.GB 151-1999,管壳式换热器.中国标准出版社.2000
[9] 郑津洋,董其伍,桑芝富.过程设备设计.化学工业出版社.北京,2001
[10] 乳品工业手册.乳品工业手册.轻工业出版社.北京,1987
[11] 黄健主.管法兰垫片紧固件选用手册.机械工业出版社.2006
[12] 时钧,汪家鼎,余国倧,陈敏恒.化学工程手册.化学工业出版社.北京,1996
川公网安备: 51019002004831号