蒸發水量3500kg-h中藥廠水提液濃縮系統節能改造技術設計畢業論文

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1、 本科畢業設計 題 目：中藥廠水提液濃縮系統節能改 造技術-蒸發水量3500kg/h 專 業： 班 級： 學生姓名： 指導教師： 論文提交日期： 論文答辯日期： 畢業設計（論文）任務書過程裝備與控制工程畢業設計題目：中藥廠水提液濃縮系統節能改造技術- 蒸發水量3500kg/h畢業設計內容：相關文獻檢索 計算說明書一份 1張裝配圖，3張零件圖畢業設計專題部分： 節能型中藥浸出液蒸發系統設計起止時間：指導教師： 摘要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

2、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。1中藥三效降膜蒸發系統是將料液自降膜蒸發器加熱室上管箱加入，經液體分布及成膜裝置，均勻分配到各換熱管內，在重力和真空誘導及氣流作

3、用下，成均勻膜狀自上而下流動。流動過程中，被殼程加熱介質加熱汽化，產生的蒸汽與液相共同進入蒸發器的分離室，汽液經充分分離，蒸汽進入冷凝器冷凝（單效操作）或進入下一效蒸發器作為加熱介質，從而實現多效操作，液相則由分離室排出。三效蒸發器主要由相互串聯的三組蒸發器、冷凝器、分離器和輔助設備等組成三組蒸發器以串聯的形式運行，組成三效蒸發器。 整套蒸發系統采用連續進料連續出料的生產方式，實現了對中藥的蒸發濃縮。關鍵詞：發展現狀； 發展和振興； 三效降模； 料液； 蒸發系統 AbstractTraditional Chinese medicine is the treasure of the Chines

4、e traditional culture in five thousand, is the crystallization of medical practice in one thousand, is the worlds outstanding cultural essence. Traditional Chinese medicine industry in China after decades of development, already has a certain scale and development capacity, in terms of traditional C

5、hinese medicine, Chinese medicine yinpian, and dosage form has obtained certain achievements. However, as people living standard unceasing enhancement, as well as the new health concept, the domestic market, the demand for traditional Chinese medicine is growing rapidly, the strengthening of competi

6、tiveness, the development of traditional Chinese medicine is facing enormous challenges and opportunities.Over the past century, western medicine gradually dominate the medical market in China, western medicine has been experiencing five thousand years of traditional Chinese medicine has met.Unprece

7、dented difficulties. The data shows, a famous Chinese medicine experts in China has sharply reduced from more than 5000 of the 5000 s Now less than 500, only 27% of people willing to look after sick - Chinese medicine of traditional Chinese medicine is in a succession crisis. These Today, the academ

8、ic circles still someone openly in the name of science, the viewpoint of abolishing traditional Chinese medicine impedes the development of traditional Chinese medicine.The development and revitalization.Chinese medicine three-way falling film evaporation system is the material liquid from falling f

9、ilm evaporator tube box on the heating chamber to join, the liquid distribution and film forming device, even within the assigned to each heat exchange tube, under the action of gravity and vacuum induction and airflow, into homogeneous membrane flow from top to bottom. The shell side of the flow in

10、 the process, by heating medium heating vaporization and separation of the steam produced from the liquid into the evaporator chamber, the vapor liquid after the separation, the steam entering the condenser condensate (single-effect operation) or into the next effect evaporator as a heating medium,

11、so as to realize multiple effect, liquid discharge by the separation chamber. Three effect evaporator consists in series of three groups of evaporator, condenser, separator, and auxiliary equipment such as evaporator in the form of a series of three groups run, three-way steamedKeywords：state-of-the

12、-art; the development and revitalization; three-way falling film; material liquid; evaporation system目 錄第一章 設計內容與采取方法 11.1 設計內容 11.2 采取方法 1第二章 蒸發分類與技術 22.1 蒸發分類 22.2 蒸發設備 22.3 蒸發流程 22.4 蒸發特點 32.5 蒸發技術 32.6 降膜蒸發器 42.7 三效降膜蒸發器的特點 52.8 多效降膜式蒸發器的特點 6第三章 設計計算 73.1 物料衡算 73.1.1 蒸發水量 73.1.2 熱壓泵的噴射系數 73.1.3

13、計算熱壓泵噴射系數 83.2 熱量衡算 83.2.1 一效蒸發罐的熱量衡算 83.2.2 二效蒸發罐的熱量衡算 103.2.3 三效蒸發罐的熱量衡算 113.2.4 總熱量衡算 123.3 蒸發罐設計計算 123.3.1 各效蒸發罐設計 133.3.2 周邊流量校核 143.3.3 蒸發罐筒體內徑 163.3.4 蒸發罐壁厚校核 173.4 各效預熱盤管的設計計算 223.4.1 一效預熱盤管 223.4.2 二效預熱盤管 233.4.3 一效預熱盤管 243.5 筒體封頭的設計 253.6 分離器直徑和高度的設計 263.6.1 分離器直徑 273.6.2 分離室高度 273.6.3 分離器

14、壁厚設計 273.6.4 分離器封頭的設計 283.7 熱能壓縮泵的設計 293.7.1 拉伐爾噴嘴的計算 303.8 預熱器的設計 313.9 冷凝器的設計 323.9.1 熱量 323.9.2 冷凝器所需冷卻的熱量 323.9.3 冷凝器的結構設計 333.9.4 冷凝器封頭 333.9.5 冷凝器壁厚校核 333.10 管路設計計算 343.10.1 蒸汽矩形管道設計 343.10.2 上、下不凝氣管 353.10.3 冷凝水出口管 353.11 泵的設計與選擇 353.11.1 離心泵的設計與選擇 363.11.2 真空泵的選擇與設計 363.12 CIP 局部清洗系統 37第四章 安

15、裝前的準備要求與安裝注意事項 38參考文獻 39致謝 40沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 第一章 設計內容與采集方法第一章 設計內容與采取方法1.1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3500kg/h。技術參數；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 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）

16、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。47沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 第二章 蒸發分類與技術第二章 蒸發分類與技術2.1 蒸發分類自然蒸發：就是蒸發溶液在低于沸點溫度下，例如從海水里取鹽，相對于這種情況下，因為溶劑只能在溶液

17、的表面汽化，溶劑汽化速率相對于其他較低。 沸騰蒸發：就是將溶液加熱到沸點，使它在沸騰狀態下發生蒸發。工業上的蒸發操作基本上都是這樣的。單效與多效蒸發:若因為蒸發產生的二次蒸汽直接冷凝不再利用，這樣的現象叫單效蒸發。若將二次蒸汽作為下一個加熱蒸汽，而且使多個蒸發器連接在一起，這個蒸發現象叫多效蒸發。2.2 蒸發設備蒸發器還可以叫做蒸發設備，是經過升高溫度使溶液變稀或從溶液中析出晶體的設備。主要由加熱室和蒸發室兩個部分組成。加熱室是用蒸汽將溶液加熱并讓它沸騰的部分，但有些設備都是另有沸騰室。蒸發室又叫做分離室，是讓氣液分離的部分。加熱室中沸騰所產生的蒸氣帶有大量的液沫，到了空間較大的分離室，液沫因

18、為自身凝聚或室內的捕沫器等的作用從而能夠與蒸氣分離。蒸氣常用真空泵抽引到冷凝器進行凝縮，冷凝液由器底排出。2.3 蒸發流程蒸發方法采用升高溫度方法，讓含有不揮發性雜質的溶液達到沸點使它沸騰，去掉被汽化的部分雜質，讓溶液能夠變稀的單元操作過程。蒸發操作廣泛用于濃縮各種不揮發性物質的水溶液，是化工、草藥、食品等工業中非常常見的單元操作?；どa中蒸發主要用于以下幾種目的：（1）獲得濃縮的溶液產品；（2）將溶液蒸發然后繼續增加濃度后，冷卻，然后結晶，用已有的固體東西，如堿、胰島素、水果等產品；（3）去掉多余的雜質，獲得純凈的溶劑或待成品，比如海水逐漸變淡。進行蒸發操作的設備稱為蒸發器。蒸發器內要有很

19、大空間的加熱面積，讓溶液受到加熱達到沸點時沸騰。溶液在蒸發器內經過各處密度的差異從而形成某種循環流動系統，被濃縮到規定濃度后除去蒸發器外。蒸發器內設有足夠的分離空間，用來除去汽化的蒸汽帶有的霧沫和液滴，或裝有適當格式的除沫器以除去液沫，排出的蒸汽如果不再利用，應將其在冷凝器中再冷凝。蒸發的過程當中，經常運用飽和蒸汽間壁加熱的方法來使用，通常把作為熱源用的蒸汽叫做一次蒸汽，從溶液經過蒸發出來的蒸汽叫做二次蒸汽。2.4 蒸發特點因為沸點的升高 蒸發的溶液中含有不揮發性的多余雜質，在較大的壓力下溶液的蒸氣壓相比在同溫度下純溶劑的蒸氣壓低，讓溶液的沸點高于純溶液的沸點，上面陳述的現象叫做溶液沸點的升高

20、。在加熱蒸氣溫度一定的表現下，蒸發溶液時的傳熱溫差一定小于加熱純溶劑的純熱溫差，而且溶液的濃度越高，這種影響相對顯著。物料的工藝特性 蒸發的溶液本身具有某些特性，例如有些物料在濃縮時可能析出晶體，或產生結垢；有些便具有很大的黏度或很強的腐蝕性等2.5 蒸發技術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溶劑。蒸發過程的實質是傳熱壁面一側

21、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。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

22、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。14 152.6 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，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

23、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

24、二次蒸汽進行冷凝以便于對其進行回收利用。2.7 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

25、器形。2設備特點：（1）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。（2）蒸發耗量低，1kg 蒸汽可蒸發 3.2kg 水。（3）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。（4）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。（5）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。2.8 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

26、/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)；(4) 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 設計計算第三章 設計計算3.1 物料衡算3.1.1 蒸發水量 4總蒸發水量：W=3500 Kg/h為保證設備可靠，將總蒸發水量擴大到 10：W，=1.1 W =1.13500=3850Kg/h總蒸發水量： W，=F01-X0/X1=F01-0.05/35=3850Kg/h F0=W，/1-X

27、0/X1=3850/1-0.05/35=3855.51Kg/h式中：X1 中草藥浸出液入料濃度，0.05X0 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： （3-1）式中： 一效蒸發量(Kg/h) 二效蒸發量(Kg/h) 三效蒸發量(Kg/h)3.1.2 熱壓泵的噴射系數 3t1=90, 絕壓為 0.039 Mpa；t2=75 ,絕壓為 0.070 Mpa； P高壓引射=1.0Mpa3.1.3 計算熱壓泵噴射系數 =0.85-1 (3-2)式中:h2 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h1 低壓

28、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： h198 h2 17，則 =0.85-1=0.923.2 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：86時汽體的焓值，2652.92Kj/Kg86時液體的焓值，360.164Kj/Kg 71時液體的焓值，297.27 Kj/Kg71時汽體的焓值，2625.46 Kj/Kg 75時液體的焓值，313.94 Kj/Kg 70時液體的焓值，293.08Kj/Kg 代入數值得：整理得： （3-3）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：70時液體的

29、焓值，293.08 Kj/Kg 70時汽體的焓值，2624.4Kj/Kg 55時液體的焓值，230.29Kj/Kg 55時汽體的焓值，2596.8 Kj/Kg 70時液體的焓值，293.08 Kj/Kg 86時液體的焓值，360.164Kj/Kg 53時液體的焓值，221.906Kj/Kg 代入數值得： 整理得： (3-4)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：56時液體的焓值，234.474 Kj/Kg 56時汽體的焓值，2606.3 Kj/Kg 41時浸出液的焓值，2570.54 Kj/Kg 41時浸出液的焓值，171.66 Kj/Kg 53時蒸

30、汽的焓值，221.806 Kj/Kg 70時浸出液的焓值，309.746 Kj/Kg 42時浸出液的焓值，175.81 Kj/Kg 代入數值得： 整理得： (3-5)3.2.4 總熱量衡算 (3-6)因為： =GZ/G; GZ+D2=W1 ; G+GZ=D1; 由（3-3）、（3-4）、（3-5）、（3-6）四個方程聯立得 W1= 2031.02Kg/h D1=2219.030Kg/h W2=929.036Kg/h D2=998.762Kg/h W3=889.944Kg/h D3=929.036Kg/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

31、 傳熱系數 各效溫差均為：t=15傳熱面積 A= Q1/K1 t=4735323.13/504015=62.6365m2降膜蒸發器加熱管長徑比為125250，選用的不銹鋼，管長8m。則管數： 根3.3.1.2 二效蒸發罐 傳熱量 各效傳熱系數： 各效溫差均為：t=15換熱面積為： A2=Q2/Kt=2200291.701/468015=31.3432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： 3.3.1.3 三效蒸發罐 傳熱量 傳熱系數： 各效溫差均為：t=15換熱面積為： A3=Q3/Kt=2140048.337/432015=33.025降膜蒸發器加熱管長徑比

32、為125250，選用的不銹鋼管，管長8m。 則管數： 根3.3.2 周邊流量校核一效： Q1=F0/din3.14=3855.4/0.0353.1471=494.098348300Kg/hm.不需要分程一效管子排列如圖所示：5圖 3-4 一效排管示意圖二效： Q2=(F0-W1)/3.14din2=（3855.4-2031.02）/3.140.03536=461.121221300Kg/hm，不需要分程二效管子排列如圖所示：6圖 3-5 二效排管示意圖三 效： Q3=(F-W1-W2)/3.14din=(3855.4-2031.02-929.036)/3.140.03538=214.39203

33、1300Kg/hm，需要分程。分為兩程：第一程 20 根，第二程 18 根 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（1）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： （3-7） 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 根據計算得到筒體小端和大端的直徑： 小端內徑：398+70=468； 圓整到500 大端內徑：500+64+64=628； 圓整到700 （2）效殼體內徑的計算（同上）： 小端內徑：300+

34、70=370； 圓整到400 大端內徑：400+64+64=528； 圓整到600 （3）效殼體內徑的計算（同上）： 小端內徑：300+70=370； 圓整到400 大端內徑：400+64+64=528； 圓整到6003.3.4 蒸發罐壁厚校核 73.3.4.1 一效蒸發罐 （1）大端： 假設厚度取t=5mm。 大端外徑 臨界長度： 大圓筒的長度按黃金分割得到： 由于故該圓筒屬于短圓筒。 壁厚較核： 筒體外徑： =710mm筒體計算長度： L= 3056mm 根據圖算法，由過程設備設計P130頁上查得A=0.2103,筒體材料選用0Gr18NI10ti不銹鋼,查得彈性模量則 所以所取壁厚滿足要

35、求。（2） 小端： 臨界長度： 故該圓筒屬于短圓筒。 壁厚較核： 筒體外徑： 筒體計算長度： 根據圖算法，由過程設備設計P130頁圖46上查得 A=0.1則 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=5mm. 大端外徑 臨界長度： mm 故該圓筒屬于短圓筒。 壁厚較核： 筒體計算長度： 根據圖算法，由過程設備設計P130頁圖46上查得 則 = 所以所取壁厚滿足要求。 （2）小端： 臨界長度： 故該圓筒屬于短圓筒。 壁厚較核： 筒體計算長度： 根據圖算法，由過程設備設計P130頁圖4-6上查得 則 所以所取壁厚滿 足要求。 3.3.4.3 三效蒸發罐 （1）

36、大端： 假設厚度取t=5mm。 大端外徑 臨界長度： 故該圓筒屬于短圓筒。 壁厚較核： 筒體計算長度： 根據圖算法，由過程設備設計P130頁圖46上查得 則 所以所取壁厚滿足要求。 （2）小端： 臨界長度： 故該圓筒屬于短圓筒。 壁厚較核： 筒體計算長度： 根據圖算法，由過程設備設計P130頁圖46上查得 則 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 3.4.1 一效預熱盤管 熱流體進出溫度：T進=89 T出=74冷流體進出溫度：t進=65 t出=75物料流量：F=3855.4kg/h傳熱量： 對數平均溫差： 傳熱面積： 選用不銹鋼管，則管長為： 單圈預熱盤管

37、的面積： Dm=D11+d0=500+32=532mm A1,=3.14DM3.14d=3.143.140.5320.029=0.1521m2一效預熱盤管的圈數： N1=A1/A1,=9.397/0.1521=62圈盤管高度：取節距： P=1.5d0=1.532=48mm盤管高度： H1=PN1=4862=29.76m3.4.2 二效預熱盤管熱流體進出溫度：T進=74 T出=56冷流體進出溫度：t進=50 t出=65物料流量：F=3855.4kg/h傳熱量： 對數平均溫差： 傳熱面積： 選用不銹鋼管，則管長為： 單圈預熱盤管的面積： Dm=D21+d0=400+32=432mm A1,=3.1

38、4DM3.14d=3.143.140.4320.029=0.124m2一效預熱盤管的圈數： N1=A1/A1,=16.20/0.124=131圈盤管高度：取節距： P=1.5d0=1.532=48mm盤管高度： H1=PN1=48131=62.71m3.4.3 一效預熱盤管熱流體進出溫度：T進=66 T出=44冷流體進出溫度：t進=35 t出=50物料流量：F=3855.4kg/h傳熱量： 對數平均溫差： 傳熱面積： 選用不銹鋼管，則管長為： 單圈預熱盤管的面積： Dm=D11+d0=500+32=532mm A1,=3.14DM3.14d=3.143.140.5320.029=0.1521m

39、2一效預熱盤管的圈數： N1=A1/A1,=12.33/0.1521=81圈盤管高度：取節距： P=1.5d0=1.532=48mm盤管高度： H1=PN1=4881=38.88m3.5 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：K=1 Di /2hi =2小端封頭：hi = Di /4=500/4=125 mm大端封頭：hi = Di /4=700/4=175 mm標準橢圓的封頭壁厚為 5 mm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：K=1 Di /2hi =2小端封頭：hi = Di /4=400/4=100 mm大端封頭：hi = Di

40、 /4=600/4=150 mm標準橢圓的封頭壁厚為 4 mm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：K=1 Di /2hi =2小端封頭：hi = Di /4=400/5=80 mm大端封頭：hi = Di /4=600/5=125 mm標準橢圓的封頭壁厚為 4 mm三效蒸發罐示意圖：圖 37 一效蒸發罐3.6 分離器直徑和高度的設計3.6.1分離器直徑 （3-8） 式中： （3-9）一效蒸發溫度為71，查表得： 3.6.2 分離室高度當高徑比為1.4時， H=取H=1.7M3.6.3 分離器壁厚設計假設厚度取t=5mm H=1700mm 臨界長度： 故該圓筒屬于短圓筒。

41、 壁厚較核： 筒體外徑： 筒體計算長度： 根據圖算法，由過程設備設計P130頁圖46上查得 A=0.2410-3則： 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。3.6.4 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：K=1 Di /2hi =2 封頭高度：hi = Di /4=1049/4=262.5 mm 封頭直徑：Di =1200 mm 標準橢圓的封頭壁厚為 5 mm一效分離器示意圖3-8：9圖3-8 一效分離器3.7 熱能壓縮泵的設計熱壓泵如圖 3-9 所示圖 3-9 熱壓泵3.7.1 拉伐爾噴嘴的計

42、算3.7.1.1 喉部直徑 （3-10） 式中： G工作蒸汽量（高壓引射蒸汽）（kg/h） P工作蒸汽的絕壓（kgf/cm2） d0 計算到小數點后二位 =13.83mm3.7.1.2 喉部長度喉部長度一般取 5 到 3mm ，本次設計為了降低磨損，取 5 mm。3.7.1.3 出口直徑di Di=2.015mm （3-11）式中 ： G 工作蒸汽量（高壓引射蒸汽）（kg/h ） V, 高壓引射蒸汽絕熱膨脹到汁汽壓力時的比容（m3/kg ）V,=1/ h0 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: =0.11978kg/m3 V,=1/0

43、.11978=8.35m3/kg h0=h1=127 Di=2.015=59.75mm3.7.1.4 入口直徑： D2=1.55d1（1+）=1.5559.75（1+0.87）=173.19mm3.8 預熱器的設計 擬定將25的中草藥經預熱器預熱至42 傳熱量： 對數平均溫差： 傳熱面積： 選用不銹鋼管，則管長為： 采用單層盤管，內徑取0.5m 取預熱器直徑600 mm，壁厚取4 mm。選取 600 mm，3 mm的標準橢圓形封頭作為上下封頭，其曲面高度150 mm，直邊高度為 20，封頭以焊接方式與預熱器的筒體連接。預熱器的高度： 則有： 取預熱器高為1414mm。3.9 冷凝器的設計3.9

44、.1 熱量 11 （3-12） 其中： 預熱器加熱消耗的蒸汽量 44蒸汽量的汽化潛熱，=2391.74 KJ/kg Q預熱器出來的能量，Q=272414.853 KJ/h 進入冷凝器后的蒸汽量為 3.9.2 冷凝器所需冷卻的熱量 12 進入冷凝器的蒸汽的溫度44，出去的水的溫度溫度為42， 進入冷凝器的冷卻水的溫度25，出去的水的溫度溫度為42。 K=1500W/() 冷凝管的傳熱面積： 選用不銹鋼管，其管長為3m：管子根數： 3.9.3 冷凝器的結構設計采用隔板式列管換熱器，隔板厚度為4 查的管內徑為32時管間距為40，隔板兩側的管間距為52，隔板兩側的管子數為23、23根，按正三角形排列，

45、排管得冷凝器的內徑：D冷=318+70=388mm圓整后為400。133.9.4 冷凝器封頭采用標準橢圓封頭 K=0.9 3.9.5 冷凝器壁厚校核假設厚度取t=4 mm.筒體外徑： 臨界長度： 故該圓筒屬于短圓筒。 根據圖算法，由過程設備設計P130頁圖46上查得 則 所以所取壁厚滿足要求。3.10 管路設計計算3.10.1 蒸汽矩形管道設計根據實踐經驗，此矩形通道之高徑比為 21 最好，即b= 2a= ，取汽速為40m/s3.10.1.1 一效矩形管道設計 W1=71a1b1 （3-13）其中 W1=2031.02Kg/h 71=0.23316kg/m3=40m/s b1=2a1解得 a1

46、= 104mm b1=209mm3.10.1.2 二效矩形管道設計 W2=55a2b2 （3-14）其中 W2=929.036kg/h 55=0.12504kg/m3=40m/s b2=2a2解得 a2=96mm b2=192mm3.10.1.3 三效矩形管道設計 W3=41a3b3 （3-15）其中 W3=889.944kg/h 41=0.65174kg/m3=40m/s b3=2a3解得 a3=41mm b3=82mm為制造方便，取每一效的矩形通道的寬均為 100mm，高均為 200mm。3.10.2 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

47、距筒體下管板 200mm 處。選取422的不銹鋼管3.10.3 冷凝水出口管冷凝水總量 W冷=0.95（D1+D2+D3） =0.95(2219.03+998.762+929.036) =3939.4866kg/h氣速： v=3m/s W冷=3939.4866kg/h =1000kg/m3 D=46.5mm選取302mm的不銹鋼管，位置距筒體下管板邊緣 50mm 處，且符合化工設備焊接設計要求。3.11 泵的設計與選擇3.11.1 離心泵的設計與選擇（1） 選用ZW2.4210 （2） 選用ZW1.2210 （3） 選用ZW0.5910 3.11.2 真空泵的選擇與設計冷凝器的蒸汽量沒有完全被

48、冷卻，有一部分不凝氣量，有冷凝器設計計算中的不凝氣量計算：則： （3-16）式中： D 被冷凝蒸汽量（kg/h）， D=W，=770.354kg/h 不凝氣量（kg/h） 以上所示為抽出蒸汽在標準狀況下的體積 （3-17）查表得41時飽和蒸汽壓為 標準狀況下Pa=1.013*105Pa 選用真空泵SZB153.12 CIP 局部清洗系統CIP 設備一般包括清洗液儲罐，清洗噴頭，送液泵管路管件以及程序控制裝置，連同待清洗的全套設備，組成一個清洗循環系統。由預先設定的程序，輸入計算機，根據工藝條件，進行全自動操作。由于 CIP 系統具有工作效率高，工人勞動強度低，且操作過程全在密閉的管路中進行，符

49、合食品衛生和環境衛生，所以在設計中采用 CIP 自動清洗系統。沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 第四章 安裝前的準備要求與安裝注意事項第四章 安裝前的準備要求與安裝注意事項 10 （1）安裝箱單、總圖材料表、檢查設備的零件是否齊全完整；有無運輸和卸車過程中的丟失； （2）根據現場的實際情況的確吊裝方案，準備吊裝工具； （3）設備再樓板上安裝時，應根據設備的重量校核樓板的荷重強度是否安全； （4）按基礎圖的要求，打支架、支柱、多級水泵的基礎； （5）清洗部件，零部件內的泥沙、焊渣等雜物，避免堵塞管路或進入泵內，損壞零件； （6）校對溫度表、真空泵等儀表的準備性和靈活性； （7）一效、二效蒸發器安

50、裝前時應保證垂直，最終以保證一效、二效管板的水平偏差在 110.5mm； （8）熱壓泵的水平蒸汽管路應向分氣缸方向由 1/100 的坡度； （9）各泵安裝時，應注意其入口連接的嚴密性。在鎖緊之前的自然狀態下，泵的入口平面和連接平面同心； （10）連接設備的壓力表/真空表接管時，在與設備各接頭端應彎至向上的彎或一周圓盤； （11）溫度表長為尾線安裝避免擠壓/彎曲部分的半徑不小于 5cm； （12）有保護管的溫度表,在測溫包裝之前,應灌入水或傳熱性好的液體，然后封嚴，保證靈活性； （13）分汽罐的進汽管和水箱應選擇受其他設備影響水的部分和主管道連接，最好具有單獨的管道以保證汽、水供給穩定。沈陽化工

51、大學科亞學院學士學位論文 參考文獻參考文獻1 秦淑華.王翠麗.史書平.單味中藥濃縮顆粒的臨床意義. 中華臨床醫學研究雜志.2006.2 中國輕工總會.輕工業裝備手冊.第 3 卷.機械工業出版社.北京.1997.3 畢淑.馮殿義.馬連湘.工程熱力學第二版. 化學工藝出版社.2008.4 夏青.陳長貴.姚玉英.化工原理.天津工業出版社.天津.1999.5 張淑榮，王守發化工制圖.延邊大學出版社.延吉.1995.6 中華人民共和國國家標準.GB 151-1999.管殼式換熱器.中國標準出版社.2000.7 鄭津洋.董其伍.桑芝富.過程設備設計.化學工業出版社.北京.2001.8 乳品工業手冊.乳品工

52、業手冊.輕工業出版社.北京.1987.9 黃健主.管法蘭墊片 緊固件選用手冊.機械工業出版社.2006.10 時鈞.汪家鼎.余國倧.陳敏恒.化學工程手冊.化學工業出版社.北京.1996.11 戰洪仁.寇麗萍.王翠華.工程熱力學基礎.中國石化出版社.2008.12 王毅. 張早校.過程裝備控制技術及應用.化學工業出版社.2007.13 李志安.金志浩.金丹.過程設備制造.中國石化出版社.2014. 14 Jae-Dol of EvaporatorCharacteristics.KSME International Vol 11.No.2.pp.221228.1997.15 Joon Hong Beo. Effects of Mesh Size in a Flat Evaporator and Condenser CoolingCapacity