ZLG-0.4型试验用冻干机设计【含CAD图纸、说明书】
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毕业设计(论文)中期报告题目:ZLG-0.4型试验用冻干机的设计系 别 机电信息系 专 业 机械设计制造及其自动化 班 级 姓 名 学 号 导 师 2013年 3 月 10 日1 设计(论文)进展状况开题报告以后,完成了冻干机的 整体方案的设计: 1.1 冻干箱的设计将冻干机的冻干箱设计成700mmx940mm,,容积为1.5m3长圆筒形,箱内有二块有效隔板,箱内设2块为有效搁板。冻干箱耗冷量的计算主要包括以下内容: 1.1.1 冷却被冻干物料耗冷量:因被冻干物料不同,耗冷量是不同的。在通用冻干机的设计计算中,可以按最大装料量计算,根据经验,最大装料量为10kg/m2。每次降到一60的时间可取为=3 h。耗冷量为:qa=Ga(C1t1+C2t2)/ 式中Ga。每次冻干最大装料量,Ga=4kg;C1为冻干物料质量比热容,可按水计算,C1=4.18kJ/kg(从20至0平均比热容);t1为温度差,t1=20; 为0水变成0冰的凝结热,=2837kJ/kg;C2为冰从0降到一60时的平均比热容,取C2=8.7kJ/kg; t2=60。因此qa=4589.6 KJ/h1.1.2 搁板降温所需耗冷量:qb = Gb Ct/ 式中Gb为搁板重量,计算得Gb=20.1kg;C为搁板材料比热容,取C=0.489kJ/kg;其余符号同前。计算得:qb=263.4KJ/h1.1.3 箱壁及箱内其他零件的耗冷量:qc=GcCt/式中Gc为箱壁及箱内其它零件的总重量,计算得出,Gc=80kg;其余符号同前。qc=1043.2kJ/h1.1.4 围栏的结构传热量计算:qd=KFt中K为围护结构的传热系数,K=/, 为隔热材料导致系数,查得=0.15kJ/mh,占为隔热材料的厚度,取占=100mm,计算出K=1.5 kJ/时h;F为围护结构的面积,计算得F=1.33m2;t为冻干箱内外温差,t=80;qd=4.28x1.33x80=455.4kJ/h1.1.5 冻干箱总耗冷量:q=qa+qb+qc+qd=6351.6KJ/h1.2 捕水器的设计计算确定根据捕水器结构设计,用来冷凝物料中升华的水蒸气,保护真空泵正常工作的,捕水器是由不锈钢制成的长圆筒形耐压密封容器,内装有无缝不朽管制成的蛇形盘管蒸发器,捕水器位于冻干箱的下面,中间由管道和阀门连接。捕水器的箱门圆形的有机玻璃支撑的,可观察水蒸气内捕水情况。1.2.1 捕水器的结构计算捕水器所需凝霜面积可用下式计算:F=G/式中G设计的最大捕水量5kg; 为霜的体积质量,是变量,近似取0.5g/cm3; 为霜层厚度,取0.006m。计算得F=1.67m2。选用12的紫铜管,计算出管的总长度:L=F/D=44.3m。在捕水器中分2路绕制,每路长22.5m。1.2.2 捕水器所需冷量的计算1.2.2.1 捕水器材料降温的耗冷量:q1=(G1C1t+H2C2t+G3C3t)/ 式中G为壳体材料重量,计算得G1=21kg;G2为壳体材料比热容,0.5kJ/kg;C2=C1,G2为封头重量, G2=10kg;G3=0.376KJ/kg, G3为换热管重量,G3=16kg;G3为换热管比热容;t为温度差,取t=80;为降温时间,取=2.5h(比物料降温快)。经计算g,=688.5KJ/h。1.2.2.2 保温层传热耗冷量:q2=kFt式中k为保温层传热系数,k=/=0.37;F为保温层传热面积,计算得F=1.3m2;t为传热温差,取t=80q2=160KJ/h1.2.2.3 水蒸气凝结的耗冷量:q3=G+ GCt式中G为单位时间的捕水量,取G=0.5kg/h; 为凝结热, =2513kJ/kg;(一10);C为霜的比热容,C=8.7kJ/kg;t为霜的温降,取t=80。q3=1756KJ/hQ2=q1+q2+q3=2604.5KJ/h=726W 1.3 制冷系统和真空系统设计制冷系统的设计,根据温度的要求制冷系统设计成复叠式:根据制冷量的要求,用两台制冷压缩机,低温级制冷剂选用R13,高温级制冷剂选用R12。制冷系统中涉及两个热力膨胀阀和两个电磁截止阀,分别通向冻干箱和捕水器,两个电磁截止阀相互连锁,一个开启时,两一个关闭状态。在制冷管路上包扎绝热材料,以保证安全并减少冷损。真空系统设计,真空室放气的计算,真空系统包括冻干箱,捕水器和真空管道。因为水蒸气被捕水器抽走,所以配泵时不考虑抽水蒸气的量,得出量为2.5Pa.L/S,选择真空泵,选旋叶泵,计算得出有效抽速为Se为0.045L/S,实际选用2x-4型真空泵,抽取速度为4L/S。当管道长度和阀门类型选好之后,计算管道的通导能力和阀门通导能力,绕后进行真空系统的校核。 1.4 加热系统和控制系统加热系统,冻干箱的隔板的升温采用管状加热器直接加热,最高使用温度为80,加热器可以更换。控制系统的连锁:(1)冻干箱制冷机开启后,加热器不能加热。(2)制冷压缩机、加热器、真空泵只能有一个工作,冻干箱上的放弃阀不能放气。(3)真空泵入口处的压差阀与真空泵连锁,停泵立即自动放气。(4)制冷压缩机采用延时自动控制,高温压缩机启动后,低温压缩机自动启动。整机总体布置所有系统和构建在一个机架内。这种结构美观大方,搬运方便。为了方便观察实验,采用聚丙稀有有机玻璃门,实验产品冻干过程一目了然。装配图如下: 冻干箱零件图:2 存在问题及解决措施2.1存在的问题:(1) 如何使隔板加热更加均匀。(2) 如何捕水器盘管上结霜的均匀。2.2解决的措施:(1) 管道与搁板铸成一体,其导热性能好,热传导均匀,则搁板温度均匀;制冷、加热管道在搁板内分布均匀,相邻两管间距小,温度亦均匀;制品、制品盘、搁板之间的接触良好和接触均匀的,制品升华面的温度也就均匀。(2).放置冷凝盘管要合理。3 后期工作安排3.1.完成全部的零部件图3.2.完成论文及答辩 指导教师签字 年 月 日
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