中藥廠中藥浸出液蒸發系統設計畢業論文

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1、 本科畢業設計 題 目： 中藥廠中藥浸出液蒸發系統設計 專 業： 過程裝備與控制工程 班 級： 學生姓名： 指導教師： 論文提交日期： 論文答辯日期： 摘要 本設計是中草藥行業處理2750Kg/h的中藥廠中藥浸出液蒸發系統設計，對系統的蒸發罐、分離器、熱能壓縮泵、預熱器、冷凝器、離心泵、真空泵及其他附屬設備進行設計，設計主要包括蒸發系統的特點及選擇工藝流程、選題設計與論證、設計計算、技術經濟分析、安裝裝備要求與安裝調試注意事項等幾大部分。其中設計計算包括物料衡算，熱量衡算，熱能壓縮泵、預熱器、管路、冷凝器、真空泵的設計與選擇。本設備系統采用順流進料，具有效率高、節能、物料預熱溫差小，有利于保證

2、產品的質量、節能降耗、設備占地面積小、傳熱效果佳、運行效果、運行費用低、經濟性高、便于操作，且能保證物料在蒸發過程中不變性等特點。其中有許多部分的設計借鑒了國內外的一些先進的理論和方法，以合理經濟為設計準則，力爭達到技術先進、質量達標、操作方便、能耗低及無污染的設計目標，此設計的優點是傳熱效果好、熱能利用率高、生產效益高、已于制造。 由中藥浸出液制浸膏的技術和裝備還相當原始落后,蒸發器基本上沿用外循環升膜式蒸發器,濃縮收膏還廣泛地采用帶夾套敞口熬膏鍋。由于中草藥的成分復雜,如果蒸發加熱溫度過高和受熱停留時間太長,易使部分熱敏性成分在加熱面上結焦。 以實驗室蒸發裝置現狀看開發的要求為出發點，從確

3、定蒸發系統的流程、實驗裝置中蒸發濃縮系統的組成、實驗裝置的開發思路三方面探討了中藥浸提液蒸發實驗裝置的開發設計。所以在設計過程中要特別注意保留工業用大型蒸發裝置的一般特點，在此基礎上按比例縮小，這樣完成一次實驗所需要的中藥浸提液量較小，從而滿足了“省錢”的要求，同時， 測量精度要求較高。 中藥浸提液濃縮的原理也是如此，即通過蒸汽加熱使中藥浸提液中的水分達到沸點脫離，而中藥浸提液中的固形物以及其它物質總量保持不變，從而使中藥浸提液的濃度增加，達到濃縮的目的。由于中藥浸提液屬于熱敏性物料，為了保持產品的品質，需要在較低的溫度下蒸發濃縮。所以，在工業生產中采用真空操作以降低溶液的沸點。蒸發是一個傳熱

4、過程，設備屬于熱交換器，因此蒸發設備與一般的傳熱設備并沒有本質上的區別。但是，蒸發設備必須適應蒸發過程的特點，它除了具有進行傳熱的加熱室以外，還要有足夠的蒸發空間，以使二次蒸汽從溶液中分離出來，并使二次蒸汽中的液滴與霧沫盡可能完全地分離。蒸發器一般采用蒸汽作為加熱介質，為提高傳熱效果，應使加熱蒸汽均勻地分布，而冷凝液與蒸發過程產生的不凝性氣體要及時排出。而且，溶液的特性（如粘滯性、發泡性、結晶性、結垢性、腐蝕性及熱敏性等）對蒸發設備也提出了種種要求。 關鍵詞；中草藥； 三效； 蒸發系統； 浸出夜： 蒸發器Abstract This design is 2750 kg/h of Chinese

5、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 ma

6、inly 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 incl

7、uding 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

8、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 advanc

9、ed 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 hea

10、t 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 pas

11、te 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

12、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

13、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 sa

14、me 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 othe

15、r 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 concen

16、tration 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 betwe

17、en 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

18、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 characteristic

19、s 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 錄第一章緒論 11.1 中藥產業的發展現狀 11.2 設計內容及采取方法 2

20、 1.2.1設計內容 2 1.2.2采取方法 2第二章蒸發技術 3 2.1蒸發技術 32.2降膜蒸發器 32.3三效降膜蒸發器的特點 42.4多效降膜式蒸發器的特點 5第三章工藝計算 63.1物料衡算 6 3.1.1蒸發水量 6 3.1.2熱壓泵的噴射系數 63.2熱量衡算 7 3.2.1一效蒸發罐的熱量衡算 7 3.2.2二效蒸發罐的熱量衡算 8 3.2.3三效蒸發罐的熱量衡算 9 3.2.4總熱量衡算 103.3蒸發罐設計計算 11 3.3.1各效蒸發罐設計 11 3.3.2周邊流量校核 12 3.3.3.蒸發罐筒體內徑 14 3.3.4蒸發罐壁厚校核 153.4各效預熱盤管的設計計算19

21、 3.4.1一效預熱盤管 19 3.4.2二效預熱盤管 20 3.4.3三效預熱盤管 21 3.4.4筒體封頭的設計 223.5分離器直徑和高度的設計 23 3.5.1分離器直徑 23 3.5.2分離室高度 24 3.5.3分離器壁厚設計 24 3.5.4分離器封頭的設計 253.6熱能壓縮泵的設計 26 3.6.1拉伐爾噴嘴的計算 26 3.6.2泵體的基本尺寸 27 3.6.3擴壓室的設計計算 283.7預熱器的設計 293.8冷凝器的設計 30 3.8.1熱量 30 3.8.2冷凝器所需冷卻的熱量 31 3.8.3冷凝器的結構設計 31 3.8.4冷凝器封頭 31 3.8.5冷凝器壁厚校

22、核 313.9管路設計計算 32 3.9.1蒸汽矩形管道設計 32 3.9.2物料管設計 33 3.9.3上、下不凝氣管 34 3.9.4冷凝水出口管 343.10泵的設計與選擇 35 3.10.1離心泵的設計與選擇 35 3.10.2真空泵的選擇與設計 353.11 CIP局部清洗系統 36第四章安裝前的準備要求與安裝注意事項 37結論 38致謝 39參考文獻 40附錄工藝流程圖 41沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 第一章 緒論第一章 緒論1.1中藥產業的發展現狀 中藥伴隨著華夏文化的發展，源遠流長，博大精深，已經有將近兩千多年的歷史。中藥是中華民族五千年傳統文化的瑰寶，是千百年醫療實踐的

23、結晶，也是世界優秀文化的精華。我國中藥產業經過幾十年的發展，已具有一定的規模和研發能力，在中藥材、中藥飲片和劑型等方面取得了一定的成績。然而隨著人們生活水平的不斷提高，以及新的健康理念產生，國內市場對中藥的需求量迅速增長，競爭力的加強，中藥的發展面臨著巨大的挑戰和機遇。近百年來，西醫西藥逐漸主導我國醫療市場，已薪火相傳五千年的中醫中藥遇到了前所未有的困難。資料顯示，我國著名中醫專家已從上世紀80年代的5000余名驟減至現在的不足500名，僅有27%的百姓生病后愿意看中醫中醫藥正陷入傳承危機。時至今日，學術界仍有人公然以科學的名義提出“廢除中醫中藥”的觀點，阻礙了中醫藥的發展和振興。 2015年

24、10月5日，中國中醫藥學家屠呦呦獲得諾貝爾獎，屠呦呦女士也是首位獲得諾貝爾科學類獎項的中國女科學家。她的獲獎極大的推動了中藥學的發展?！爸嗅t藥學凝聚著深邃的哲學智慧和中華民族幾千年的健康養生理念及其實踐經驗，是中國古代科學的瑰寶，也是打開中華文明寶庫的鑰匙”，這是習近平總書記談及中醫藥的一段論述，亦可謂中醫藥貢獻世界可期前景的詮釋。中醫藥歷來尊重傳統，學中醫最重要的途徑，就是通過中醫經典向古人學習。傳統固然要尊重，“祖傳秘方”也需要繼承，但如果只尊重傳統而不注重創新，傳統就會不斷衰減，中醫藥學或將難以避免“一代不如一代”的命運。而如何發展中醫藥，則又受到中醫藥理論的掣肘，有些傳統和習慣必須改變

25、，方能跟上時代的步伐。1.2設計內容及采取方法1.2.1設計內容 本設計為節能型中藥廠中藥浸出液蒸發系統設計，蒸發水量2750kg/h。技術參數；為中藥浸出液初始溫度為15，初始固形物含量為0.05，濃縮終了固形物含量為35。設計效數為三效，料液經預熱器預熱后，通過盤管預熱，熱壓泵抽二效汁氣作為一效熱源。1.2.2采取方法多效蒸發裝置的設計程序一般為：（1）根據溶液的性質及工業要求確定蒸發的操作條件、蒸發器形式和蒸發操作的流程及最佳效數等；（2）根據物料衡算及熱量衡算計算加熱蒸汽消耗及各效蒸發量；（3）求出各效傳熱量和傳熱有效溫度差，確定傳熱系數，從而計算各效的熱傳面積；（4）根據傳熱面積和選

26、定的加熱管直徑和長度，計算加熱管數；確定管新和排列方式，計算加熱室的外殼直徑；（5）確定蒸發器的工藝尺寸，包括接管、連接方式、法蘭、人孔和視鏡的標準；（6）確定二次蒸汽冷凝器結構并計算冷凝器的工藝尺寸及其他附屬設備的計算或選型；（7）真空系統計算及真空泵的選型； （8）繪制工藝流程圖及蒸發器裝備圖和編寫設計說明書。39沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 第二章 蒸發技術第二章 蒸發技術2.1蒸發技術使含有不揮發溶質的溶液沸騰汽化并移出蒸汽，從而使溶液中溶質組成提高的單元操作稱為蒸發，所采用的設備稱為蒸發器。蒸發操作廣泛應用于化工、石油化工、制藥、制糖、造紙、深冷、海水及原子能等工業中。工業上采用

27、蒸發操作主要達到以下目的：（1）直接得到經濃縮后的液體產品。（2）制取純凈溶劑。（3）同時制備濃溶液和回收溶劑。蒸發過程的實質是傳熱壁面一側的蒸汽冷凝與另一側的溶液沸騰間的傳熱過程，溶劑的汽化速率由傳熱速率控制，故蒸發屬于熱量傳遞過程，但又有別于一般傳熱過程，因為蒸發過程具有下述特點：（1）傳熱性質 傳熱壁面一側的加熱蒸汽進行冷凝，另一側為溶液進行沸騰，故蒸發過程屬于壁面兩側流體均有相變化的恒溫傳熱過程。（2）溶液沸點的改變 含有不揮發溶質的溶液，其蒸汽壓較同溫度下溶劑（即純水）的低，換言之，在相容壓強下，溶液的沸點高于純水的沸點，故當加熱蒸汽一定時，蒸發溶液的傳熱溫度差要小于蒸發水的溫度差。

28、溶液組成越高這種現象越顯著。（3）溶液性質 有些溶液在蒸發過程中有晶體析出、易結垢和生泡沫，高溫下易分解或聚合；溶液的粘度在蒸發過程中逐漸增大，腐蝕性逐漸加強。（4）泡沫夾帶 二次蒸汽中常夾帶大量液沫，冷凝前必須設法除去，否則不但損失物料，而且會污染冷凝設備。（5）能源利用 蒸發時產生大量二次蒸汽，如何利用他的潛熱，是蒸發操作重要考慮的關鍵之一。2.2降膜蒸發器 工作原理：物料由加熱室頂部加入，經液體分布器分布后呈膜狀向下流動。在管內被加熱汽化，被汽化的蒸汽與液體一起由加熱管下端引出，經氣液分離后即得到濃縮液。在降膜式蒸發器的操作過程中，由于物料的停留時間很短（約510 s），而傳熱系數很高，

29、因此其較廣泛地應用于熱敏性物料，也可以用于蒸發粘度較大的物料，但不適宜處理易結晶的溶液。蒸發器為列管式換熱器，管程通液體物料，殼程通加熱蒸汽，液體物料從蒸發器的頂部進入，經過分布器進入加熱管，液體物料沿加熱管往下流，并被加熱蒸發，直至加熱器底部，濃縮的液體和蒸發產生的二次蒸汽進入分離器進行分離，其底部裝有控制布水的液位開關。作用：對液體物料加熱、蒸發。 分離器分離器為單層結構的罐，上部的二次蒸汽接口與冷凝器相通，下部的接口與蒸發器連通。作用：使加熱后產生的二次蒸汽與濃縮液體汽液分離。 預熱器預熱器為臥式列管式換熱器，管程通液體物料，殼程通蒸發產生的二次蒸汽。作用：(1)對進入蒸發器的液體物料進

30、行預先加熱；(2)將二次蒸汽進行冷卻以便于對其進行回收利用。 冷凝器 冷凝器為臥式列管式換熱器，管程通冷卻水，殼程連接預熱器的殼程。 作用：將二次蒸汽進行冷凝以便于對其進行回收利用。2.3三效降膜蒸發器的特點 在降膜蒸發器中，液體和蒸汽向下并流流動。料液經預熱器預熱至沸騰溫度，經頂部的液體分布裝置形成均勻的液膜進入加熱管，并在管內部分蒸發。二次蒸汽與濃縮液在管內并流而下，料液在蒸發器中的停留時間短，能適應熱敏性溶液的蒸發，另外，降膜蒸發還適用于高粘度溶液，粘度范圍在0.050.4Pas。降膜蒸發器極易使管內的泡沫破裂，故亦適用于易發泡物料的蒸發。由于降膜蒸發器是液膜傳熱，所以其傳熱系數高于其他

31、形式的蒸發器；此外，降膜蒸發沒有液柱靜壓力，傳熱溫差顯著高于其他形式的蒸發器。故可取的良好的傳熱效果，一次性投入最小，是業主優先選擇的蒸發器形。設備特點： 由一、二、三效分離器，一、二、三效蒸發器、預熱器、冷凝器和熱壓泵 組成。 蒸發耗量低，1kg蒸汽可蒸發3.2kg水。 蒸發溫度低，部分二次蒸汽經噴射式熱壓泵重新吸入一效加熱器，熱量得到充分利用，蒸發溫度相對較低。 濃縮比大，降膜式蒸發，使粘度較大的料液容易流動蒸發，不容易結垢，濃縮時間短，濃縮比可達到15。 本設備可以實現全自動化生產，智能化系統管理，符合GMP標準要求。2.4多效降膜式蒸發器的特點(1)結構緊湊、布局合理、占地面積小、安裝

32、操作方便；(2)生產效率高、蒸發量大；(3)節能效果顯著，能耗僅為一般降膜式蒸發器濃縮生產時的 1/3左右。 QA/Q0.45，QB/Q8(Q為清水蒸發量，QA為蒸汽耗量，QB為冷卻水耗量 )；系統可控制，系統采用PLC編程，設備工藝參數可設定、控制，原料液和冷卻水均可自動控制。系統控制精度：溫度 1 ，壓力0.01 MPa，液位高度10 mm。沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 第三章 工藝計算第三章 工藝計算3.1物料衡算3.1.1蒸發水量 總蒸發水量：W=2750 Kg/h為保證設備可靠，將總蒸發水量擴大到10：=1.1W=1.12750=3025Kg/h總蒸發水量： Kg/h （3-1）

33、 Kg/h （3-2）式中： X0中草藥浸出液入料濃度，0.05 X1中草藥浸出液出料濃度，35% F0原料液流量(Kg/h) W 總蒸發量(Kg/h)總蒸發量W應等于各效蒸發量總和： 式中： W1 一效蒸發量(Kg/h) W2 二效蒸發量(Kg/h) W3 三效蒸發量(Kg/h)3.1.2熱壓泵的噴射系數 t1=90，絕壓為0.039 Mpa； t2=75，絕壓為0.070Mpa； P高壓引射=1.0Mpa 計算熱壓泵噴射系數： （3-3） 式中： h1高壓引射蒸汽與其絕壓絕熱膨脹到吸入低壓汁汽壓力時的焓值差 h2低壓吸入汁汽由其絕壓絕熱濃縮到混合蒸汽的絕壓時的焓值差查焓熵圖得： h1128

34、 h225，則 （3-4）3.2熱量衡算3.2.1一效蒸發罐的熱量衡算一效蒸發罐示意圖：圖3-1 一效蒸發罐示意圖 式中： hg(89)-89時汽體的焓值，2658.48Kj/Kg h l(89)-89時液體的焓值，372.736 Kj/Kg hl(74)-74時液體的焓值，308.146 Kj/Kg hg(74)-74時汽體的焓值，2633.7 Kj/Kg hl(75)-75時液體的焓值，313.94 Kj/Kg hl(70)-70時液體的焓值，292.97 Kj/Kg 代入數值得： 2753.93313.942753.93292.972658.48D1 =2753.93313.94(275

35、3.93W1)308.146W12633.7D10.052658.48 整理得： D1=1.0802W119.4134 （3-5）3.2.2二效蒸發罐的熱量衡算二效蒸發罐示意圖：圖3-2 二效蒸發罐示意圖 式中： hl(74)-74時液體的焓值，309.746 Kj/Kg hg(74)-74時汽體的焓值，2633.7 Kj/Kg hl(59)-59時液體的焓值，246.906Kj/Kg hl(59)-59時液體的焓值，2607.96 Kj/Kg hl(70)-70時液體的焓值，292.97 Kj/Kg hg(89)-89時汽體的焓值，372.736Kj/Kg hl(53)-53時液體的焓值，2

36、21.906Kj/Kg代入數得： (2753.93W1)309.746292.972753.93D22633.7D1372.736= 2753.93292.97 (D1D2)309.746（2753.93W1W2）246.906 W22607.960.050.05D22633.7整理得： D2=1.0771W20.003W19.8994 （3-6）3.2.3三效蒸發罐的熱量衡算三效蒸發罐示意圖：圖3-3 三效蒸發罐示意圖 式中： hl(59)-59時液體的焓值，246.906 Kj/Kg hg(59)-59時汽體的焓值，2607.96 Kj/Kg hl(44)-44時浸出液的焓值，2581.5

37、2 Kj/Kg hg(44)-44時浸出液的焓值，184.17 Kj/Kg hl(53)-53時蒸汽的焓值，221.806 Kj/Kg hl(74)-74時浸出液的焓值，309.746 Kj/Kg hl(42)-42時浸出液的焓值，175.81 Kj/Kg代入數值得： (2753.93W1W2)246.906D32607.962753.93175.81 (D1D2)309.746=2753.93221.806(D1D2D3)246.906 (2753.93W1W2W3)184.17W32581.52整理得： D3=1.0745W30.0281(W1W2) 0.0282(D1D2)20.6669

38、 (3-7)3.2.4總熱量衡算 W1W2W3= 3025Kg/h (3-8) 因為：；由（1）、（2）、（3）、（4）、四個方程聯立得 W1=1619.768Kg/h D1=1553.13321Kg/h W2=780.687Kg/h D2=739.635Kg/h W3=624.545Kg/h D3=690.696Kg/h比例符合要求。3.3蒸發罐設計計算3.3.1各效蒸發罐設計3.3.1.1 一效蒸發罐 傳熱量 K/h 傳熱系數 K1=1400 w/K/h 各效溫差均均為：傳熱面積 傳熱面積A2= 43.63779 m2，降膜蒸發器加熱管長徑比為125250，選用的不銹鋼管，管長8m。則管數

39、： 根3.3.1.2 二效蒸發罐傳熱量 （3-9）各效傳熱系數： =4680 KJ/hm2各效溫差均為：換熱面積為： （3-10）傳熱面積A2=23.2302 m2，降膜蒸發器加熱管長徑比為125250，選用的不銹鋼管，管長8m。則管數： 根3.3.1.3 三效蒸發罐傳熱量 K/h傳熱系數： =1200 w/m2=4320 KJ/hm2各效溫差均為：換熱面積為： （3-11）傳熱面積A3=30.1093m2，降膜蒸發器加熱管長徑比為125250，選用的銹鋼管，管長8m。則管數: 根3.3.2周邊流量校核一效：300 Kg/hm，不需要分程一效管子排列如圖所示：圖3-4 一效排管示意圖 二效：

40、300 Kg/hm，不需要分程 二效管子排列如圖所示：圖3-5 二效排管示意圖 三效： 300 Kg/hm，需要分程。分為兩程：第一程12根，第二程13根第一程： 300 Kg/hm，分層后符合要求。 三效管子排列如圖所示：圖3-6 三效排管示意圖3.3.3.蒸發罐筒體內徑效殼體內徑的計算：根據計算得知效的換熱管數為68根。因此筒體的內徑有以下公式計算得 出： 筒體的內徑： )+ a管心距，脹接法（換熱管的外徑） b橫過管束中心線的管數，按照正三角形布管其中n表示管數 e管束中心線上最外層管中心線到殼體內壁的距離 =47.4mm =10 =1.238=45.6 （3-12） 根據計算得到筒體小

41、端和大端的直徑：小端內徑：398+70=468；圓整到 500mm大端內徑：500+64+64=628；圓整到 700mm （2）效殼體內徑的計算（同上）：小端內徑：300+70=370；圓整到 400mm 大端內徑：400+64+64=528；圓整到 600mm （3）效殼體內徑的計算（同上）：小端內徑：300+70=370；圓整到 400mm大端內徑：400+64+64=528；圓整到 600mm3.3.4蒸發罐壁厚校核3.3.4.1一效蒸發罐 （）大端：假設厚度取t=5 mm。大端外徑mm 臨界長度： mm3056mm （3-13）大圓筒的長度按黃金分割得到: mm由于Lcr L1 故該

42、圓筒屬于短圓筒.壁厚較核： 筒體外徑： mm筒體計算長度：mm 根據圖算法,由過程設備設計P130頁圖46上查得，筒體材料選用0G r18Ni10Ti不銹鋼,查得彈性模量E=1.90105MPa則 Mpa0.1Mpa （3-14）所以所取壁厚滿足要求 （2）小端： mm mm臨界長度： mm4944mm （3-15）故該圓筒屬于短圓筒。壁厚較核：筒體外徑： mm筒體計算長度： mm 根據圖算法,由過程設備設計P130頁圖46上查得則 Mpa0.1Mpa （3-16）所以所取壁厚滿足要求。3.3.4.3三效蒸發罐（1）大端： 假設厚度取t=5 mm。 大端外徑mm 臨界長度： mm3056mm

43、（3-17） 故該圓筒屬于短圓筒. 壁厚較核： 筒體計算長度：mm 根據圖算法,由過程設備設計P130頁圖46上查得，則 Mpa0.1Mpa （3-18）所以所取壁厚滿足要求 （2）小端： mm mm臨界長度： 4944 （3-19）故該圓筒屬于短圓筒。壁厚較核：筒體外徑： mm筒體計算長度： mm （3-20）根據圖算法,由過程設備設計P130頁圖46上查得則 Mpa0.1Mpa 所以所取壁厚滿足要求。3.3.4.2二效蒸發罐 （1）大端：假設厚度取t=5 mm。大端外徑mm臨界長度： mm4944mm （3-21）故該圓筒屬于短圓筒.壁厚較核：筒體計算長度： mm 根據圖算法,由過程設備設

44、計P130頁圖46上查得，則 Mpa0.1Mpa （3-22） 所以所取壁厚滿足要求 （2）小端： mm mm臨界長度： mm4944mm故該圓筒屬于短圓筒。壁厚較核：筒體計算長度： mm （3-23） 根據圖算法,由過程設備設計P130頁圖46上查得 則 Mpa0.1Mpa （3-24）所以所取壁厚滿足要求。3.4各效預熱盤管的設計計算已知各效預熱器傳熱系數：w/m2KJ/hm23.4.1一效預熱盤管熱流體進出溫度：；。冷流體進出溫度：；。物料流量： Kg/h。傳熱量： （3-25）對數平均溫差： 傳熱面積： （3-26）選用不銹鋼管，則預熱盤管長為： m （3-27）單圈預熱盤管的面積：

45、mm 一效預熱盤管的圈數： 圈 （3-28）取整： 圈盤管高度：取節距：mm （3-29） 盤管高度：mm （3-30）3.4.2二效預熱盤管熱流體進出溫度：；。冷流體進出溫度：；。物料流量： Kg/h。傳熱量： （3-31）對數平均溫差： 傳熱面積： （3-32）選用不銹鋼管，則預熱盤管長為： m （3-33）單圈預熱盤管的面積： mm （3-34） （3-35）二效預熱盤管的圈數： 圈取整： 圈盤管高度：取節距：mm盤管高度：mm3.4.3三效預熱盤管熱流體進出溫度：；。冷流體進出溫度：；。物料流量： Kg/h。傳熱量： 對數平均溫差： 傳熱面積： 選用不銹鋼管，則預熱盤管長為： m單圈預

46、熱盤管的面積： mm （3-36）三效預熱盤管的圈數： 圈取整： 圈 盤管高度：取節距：mm盤管高度：mm3.4.4筒體封頭的設計效筒體封頭選擇標準橢圓封頭，查化工設備設計簡明設計手冊得： 小端封頭：mm大端封頭：mm標準橢圓的封頭壁厚為：5mm效筒體封頭選擇標準橢圓封頭，查化工設備設計簡明設計手冊得： 小端封頭：mm大端封頭：mm標準橢圓的封頭壁厚為：4mm效筒體封頭選擇標準橢圓封頭，查化工設備設計簡明設計手冊得： 小端封頭：mm大端封頭：mm標準橢圓的封頭壁厚為：4mm三效蒸發罐示意圖：圖3-7 三效蒸發罐示意圖3.5分離器直徑和高度的設計3.5.1分離器直徑 （3-37） 式中： （3-

47、38）一效蒸發溫度為74，查表得： Kg/ Kg/ /s /s m3.5.2分離室高度當高徑比為1.4時,m，取m3.5.3分離器壁厚設計假設厚度取t=5 mm。mm臨界長度： 1800 （3-39）故該圓筒屬于短圓筒.壁厚較核：筒體外徑： mm筒體計算長度： mm （3-40）根據圖算法,由過程設備設計P130頁圖46上查得，則 Mpa0.1Mpa所以所取壁厚滿足要求通過對后兩效的計算得知，二效和三效的分離器按照一效地規格生產即可滿足生產要求。3.5.4分離器封頭的設計效筒體封頭選擇標準橢圓封頭，查化工設備設計簡明設計手冊得： 小端封頭：mm大端封頭：mm標準橢圓的封頭壁厚為：5mm一效分離

48、器示意圖3-8；圖3-8 一效分離器示意圖3.6熱能壓縮泵的設計熱壓泵如圖3-9所示圖3-9 熱壓泵3.6.1拉伐爾噴嘴的計算3.6.1.1喉部直徑 （mm）式中： 工作蒸汽量（高壓引射蒸汽）（kg/h） 工作蒸汽的絕壓（kgf/2） 計算到小數點后二位 kgf/2 3.6.1.2喉部長度喉部長度一般取3 5mm，本次設計為了降低磨損，取5mm。3.6.1.3出口直徑 （mm） （3-41）式中： 工作蒸汽量（高壓引射蒸汽）（kg/h） 高壓引射蒸汽絕熱膨脹到汁汽壓力時的比容（/kg） 高壓引射蒸汽絕熱膨脹到汁汽壓力時的焓差（Kcal/kg） 一效汁汽溫度為58,所以汁汽密度為: kg/ /k

49、g （3-42） mm3.6.1.4入口直徑： mm3.6.1.5入口段長度：入口角度為60 mm （3-43）3.6.1.6出口段長度：噴嘴出口角一般取，角度過大時易產生渦汽，角度過小時，過長產生摩擦損失，故本次設計取出口角為10。 mm3.6.2泵體的基本尺寸3.6.2.1混合室長度泵體混合室長度是指從噴嘴出口到泵體喉部的距離，此長度直接影響值和混合汽的背壓。當過長時射流面積增加，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，當過短時，蒸汽射流短，造成混合汽量不足，影響到蒸汽量的消耗。 0.5時 mm喉部直徑： 式中： 吸入低壓汁汽量 混合汽的背壓 kgf/2

50、 mm因為泵體喉部直徑， 式中： 混合室錐形母線與水平線的夾角， mm mm （3-44）3.6.2.2混合室入口直徑：混合室錐角為6，其入口直徑按其與拉伐爾噴嘴所構成的環形空間截面積應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。 mm （3-45）3.6.2.3喉部直徑： ，因為喉部為圓柱形，長度為， 取mm3.6.3擴壓室的設計計算擴壓角為9，出口直徑 mm擴壓室長度： mm按汽速為40m/s來決定正汽管直徑： 式中： 一效汁汽的比容，3.97/kg 一效汁汽的速度,40m/s 時，/kg正汽管直徑： mm3.7預熱器的設計 W/擬定將15的中草藥經預熱器預熱至42。 KJ/kg KJ/kg傳熱量: （3-46）對數平均溫差： 傳熱面積：