板蓝根提取装置设计毕业论文.doc

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1、目录 摘要4 关键词41引言41.1 板蓝根提取设计背景41.2 本课题设计任务52板蓝根提取工艺方案的确定52.1 板蓝根提取工艺流程52.2 整体装置示意图62.3 研究不同的处理方法62.3.1样品的预处理62.3.2提取工艺的确定63反应釜设计83.1 确定筒体内径83.2 确定封头尺寸93.3 确定筒体高度93.4 反应釜夹套的相关数值计算93.5 搅拌轴的设计103.5.1搅拌轴消耗的功率11 3.5.2搅拌轴轴径的设计计算113.5.3受扭转变形控制的轴径123.5.4按强度计算搅拌轴直径123.5.5 搅拌轴强度校核143.5.6 反应釜搅拌轴的临界转速校核计算143.6 强度

2、设计计算143.6.1 强度计算的原则及依据143.6.2 内筒及夹套的受力分析143.6.3 计算反应釜内筒的筒体的厚度153.6.4 确定该反应釜内筒封头厚度173.7 反应釜釜体的水压试验173.7.1 反应釜的压力的确定173.7.2 水压试验的强度校核173.7.3 压力表的量程、水温及水中浓度的要求183.8 夹套的水压试验183.8.1 水压试验压力的确定183.8.2 水压试验的强度校核183.8.3 压力表的水温，水中氯离子浓度以及量程的要求183.9 搅拌轴的支承条件193.10功率计算193.11搅拌桨尺寸的设计193.12 反应釜的传动装置与轴封装置203.13电机选用

3、及其连接尺寸213.14减速器的选型214致谢24参考文献24附图26板蓝根提取装置设计摘要：设计一种板蓝根提取装置。在该设计中，重点完成了提取装置的设计和工艺布置图，在此基础上，对板蓝根提取工艺进行了分析并对此进行仿真。仿真结果表明：板蓝根提取不仅能够实现控制自动化，而且能够完成绿色环保提取。关键词：板蓝根；提取；工艺；设计Radix isatidis extraction device designAbstract: the design of a kind of radix isatidis extraction device. In this design, mainly comple

4、te the extraction device design and process arrangement, on this basis, the radix isatidis extraction technology for the analysis and simulation. The simulation results showed that radix isatidis extraction can not only realize the automatic control, and can complete the extraction of green environm

5、ental protection.Key words: radix isatidis; Extraction; Process; design1引言 1.1 板蓝根提取设计背景板蓝根用普遍的意思来说就是菘蓝和草大青的根，它的本性是苦寒，主要的功能是清热，解毒和去痰。从古代开始，就是治疗热毒症最广泛的药物。板蓝根除了以上的作用以外，还可以有效的阻止有害微生物的生长。为什么板蓝根如此被大家所知晓呢？因为在对抗“非典”这场战役中，板蓝根是治疗非典的首选药物，因此板蓝根是这场战役的头功。就因为如此，让中国80%的人们了解了板蓝根。不仅仅如此，板蓝根凉茶也可以有这些作用，板蓝根凉茶可以进行抗病毒、抗细菌

6、，是一种常见的保健用品。本文根据现有条件对板蓝根提取装置的反应离心装置进行设计，板蓝根提取步骤为板蓝根粉末到乙醚脱脂热水浸提到离心取上清液，之后开始浸提，上清液进行混合，然后通过减压浓缩，乙醇沉淀，最后进行洗涤，真空干燥获得了板蓝根粗多糖.1.2 本课题设计任务现发明一种板蓝根提取装置。重点完成了提取装置的设计和工艺布置图，在此基础上，对板蓝根提取工艺进行了分析并对此进行仿真。仿真结果表明：板蓝根提取不仅能够实现控制自动化，而且能够完成绿色环保提取。2板蓝根提取工艺方案的确定2.1 板蓝根提取工艺流程 板蓝根提取工艺流程图如下：80%无水乙醇板蓝根粉末上清液超声波辅助乙醚脱脂浸提板蓝根多糖冷冻

7、干燥水溶 沉淀 浓缩浓缩 无水乙醇图1 板蓝根提取工艺流程2.2整体装置示意图图2 板蓝根提取装置示意图板蓝根粉碎并在烘箱烘干。利用乙醚为萃取剂进行脱脂。加80%的乙醇作为萃取剂在反应釜里充分搅拌浸提，然后在离心机离心取上清液，减压浓缩，加入到无水乙醇沉淀，冷冻干燥得到板蓝根多糖。2.3研究不同的处理方法2.3.1样品的预处理首先将板蓝根的药草粉碎成40目的粉末，并且蒸干到恒重。利用索氏抽提法脱脂。称板蓝根的粉末4g，放入滤纸包。然后把这个滤纸包置在抽提筒里面，把装置连接好，然后加入无水乙醚，让它正好可以虹吸一次，其后再加入石油醚，使得液面可以达到65%左右的地方，使得水温到75左右，让冷凝下

8、滴的乙醚成连珠状，回流5小时之后外置让乙醚挥发。用乙醇进行浸提除去苷类等杂质，最后晒干。2.3.2提取工艺的确定2.3.2.1板蓝根多糖含量的测定用苯酚硫酸比色法测量。称葡萄糖100mg，放入容量瓶，定容，得标准液。取溶液1.0、2.0、3.0、4.0和5.0mL 放入容量瓶定容。再加1mL溶液，都加入10%苯酚溶液1mL。再加2mL浓硫酸。最后取0.5mL，稀释。作对照，对比后得出结果。2.3.2.2超声波辅助提取的单因素实验(1)超声波提取时间取粉末3.0g，放入5支50mL的离心管里面，料水比为1:10，超声辅助提取5min、10min、15min、20min和25min，离心，取上清液

9、，再取一次，合并。加无水乙醇，沉淀离心干燥得粗多糖。(2)提取温度取粉末3.0g，放入5支50mL的离心管里面，料水比为1:10，提取时间为20min，提取温度为15、20、250、30、35和40。得上清液，再取一次合并。加无水乙醇，离心干燥得粗多糖。(3)料水比取粉末3.0g，称2.0g料粉在2支50mL离心管里面。提取20min，料液比为1:10、1:20、1:30、1:40、1:50和1:60。得上清液，再取一次合并，加无水乙醇，离心干燥得粗多糖。 3反应釜设计3.1 确定筒体内径 图 3搅拌反应釜 1搅拌器；2釜体；3夹套；4搅拌轴；5压出管；6支座；7挡板； 8人孔；9轴封；10传

10、动装置 （1） 容积V、筒体内径： V-工艺条件给定容积，m； 表1不同釜内物料类型长径比普通反应釜液体固体原料液体液体原料11.3气体液体原料12 （2）取得 圆整之后得搅拌器的高度 ；搅拌器的锚壁宽度;反应釜内液体的高度;搅拌器至容器底间隙3.2 确定封头尺寸封头直径与筒体内径一样大得：， 3.3 确定筒体高度板蓝根的提取装置中其实际容积为筒体与下封头之和，所以 式中 -封头容积，m； -1米高筒体容积，m/m。 ， = （3）取3.4 反应釜夹套的相关数值计算反应釜的夹套内径设计依据表2。 （4）表2夹套内径与筒体内径关系 该反应釜的轴封装置的填料系数设计为，夹套的高度计算如下： （5）

11、取=1500mm有效传热面积计算 该反应釜夹套所容纳的釜体有效表面积必须要高过设计工艺与方案的传热面积。 查表，得：， （6）3.5搅拌轴的设计搅拌轴设计有结构设计、强度校核和刚度校核，转速n69r/min时，要校核临界转速。搅拌轴常选用45钢，取=950Kg/m3；搅拌器直径D=1350mm；搅拌器搅拌转速n=90r/min=1.27r/s；粘度=0.1Pas搅拌液的雷诺准数： （7）得 3.5.1搅拌轴消耗的功率 搅拌轴消耗的功率为： （8） 功率准数，和液体的雷诺准数（Re）有关总功率准数 ： （9） 式中和多层搅拌器的间距和直径比系数 且 方向相同，P0=0.36 故 3.5.2搅拌轴

12、轴径的设计计算搅拌轴的材料选用06Cr19Ni10；用实心直轴。N0=0搅拌轴功率： P0c=1.6KW Pc=1.1KW,搅拌轴转速： n=260r/min.求作用在轴上的力： 图4 轴的弯矩和转矩(a) 轴的结构 (b)受力简图 (c)垂直面弯矩图(d)水平面弯矩图 (e)合成弯矩图 (f)转矩图 (g)计算弯矩图根据机械手册得a=20.9mm，a=l/3 （10）轴向力 （11）径向力 （12）轴的最小直径 （13） 轴的计算简图4(a)图 垂直面弯矩图4(b)图 轴承支反力：N （14） （15） 截面C右侧的弯矩是 （16） 截面C左侧的弯矩是 （17）水平面弯矩图4(c)图 轴承的

13、支反力： （18） （19） 截面C的左侧弯矩 （20） 截面C右侧的弯矩是 （21） （22）通过作扭矩T图，水平截面上的弯矩图Mv和垂直截面上的弯矩图Mh，可以判定轴的危险截面为截面C。在截面上扭矩T和合成弯矩分别为 N.m（23）按第三强度理论进行强度校核得 ， 所以是安全的。 3.5.5 搅拌轴强度校核 搅拌轴的材料为45号钢，轴向应，计算系数为。 （24） 同时由于反应釜内的腐蚀性介质对轴的腐蚀以及开键槽时对轴的削弱，经圆整后取得搅拌轴的直径d=55mm。3.5.6 反应釜搅拌轴的临界转速校核计算由于在该反应釜的设计中，搅拌轴的转速，所以不需要进行校核。3.6 强度设计计算3.6.1

14、 强度计算的原则及依据计算强度时应该设想下列的三种情形（1）当反应釜筒内为一般压强下的外设夹套时当圆筒直径，按照夹套压力来设计反应釜筒体。（2）当反应釜筒内以正压条件下的外设夹套时当该反应釜的圆筒的直径，考虑夹套的内、外压力设计反应釜筒体。而且筒体的直径由其中的较大值确定，其他部分的计算按照内压力进行设计；当反应釜的圆筒公称直径毫米时，应按照夹套压力（指外压和内压兼顾），并且取其中的较大值来确定筒体的直径以及全筒体的其它部分尺寸的计算。(3)当反应釜筒内以真空条件下的外设夹套时当反应釜的圆筒公称直径d不小于600毫米时，按夹套压力加，其它按真空圆筒设计；当反应釜圆筒的公称直径，由夹套压力设计筒

15、体，然后加的压力计算。3.6.2内筒及夹套的受力分析 该提取装置的内筒以及夹套的壁厚计算该反应釜由工艺设计的情况以及实际的要求得到：该反应釜夹套内的工作压力为，反应釜桶内的工作压力为。这便得到反应釜的夹套封头与该反应釜的夹套筒体均受到的内压力；与此同时该反应釜的下封头和筒体同时受到的外部压力与的内部压力，且设想的最不理想，最严酷的工作环境是：由于反应釜夹套内部任然存在蒸汽压力，但是反应釜内没有压力，则此时该反应釜的内筒受到的外压。焊缝系数取0.6，所以，封头采用QB235B钢板（该型号钢板设计压力;；），其厚度如下计算; （25） 夹套封头厚度计算如下： （26）所以夹套筒体和风头的厚度可以设

16、计为: ,。3.6.3 计算反应釜内筒的筒体的厚度取，当当该反应釜的内筒在受到时，厚度为： （27）该反应釜在受到的外压时筒体的厚度，为简化起见，首先假设 , 则在设计中该反应釜的容器法兰在与其夹套顶部的距离为，综上其在承载外压力的部分的高度设计为。并以此决定及之值。 因此； （28）由化工手册可以查阅得到，通过上述得到许用压力的计算 综上所述，满足稳定要求。因为在设计时取反应釜的筒体，可以承载内外双重压力。则设计的筒体厚度取为。3.6.4 确定该反应釜内筒封头厚度 承受内压 （29）当该反应釜承受的外压时 设，则 ，而 （30），则 （31）综上所述，经验证可以得到满足稳定要求。3.7 反应

17、釜釜体的水压试验3.7.1 反应釜的压力的确定反应釜的水压试验，它是指在管道通过利用加压泵施加以设计压力的水压，以此来检测是否有泄漏，从而确保质量。 水压试验的压力： （32）3.7.2 水压试验的强度校核 水压试验的应力： （33）综上所述，该反应釜的液压强度满足条件。3.7.3 压力表的量程、水温及水中浓度的要求该反应釜的最大设计量程为 水温15 水中浓度253.8 夹套的水压试验3.8.1 水压试验压力的确定 水压试验的压力： （34）3.8.2 水压试验的强度校核 水压试验的应力： （35）液压强度足够3.8.3 压力表的水温，水中氯离子浓度以及量程的要求该反应釜的压力表的最大量程为：

18、 =2=20.4125=0.830水中浓度水温15 3.9 搅拌轴的支承条件在反应釜里面根据搅拌轴的允许的长度通过计算得： 取=2130mm （36）3.10功率计算 首先算出雷诺准数Re 有板蓝根的粗提液，CH3CH2OH溶液的混合所以取液体黏度；则混合区溶液的密度为；轴转速；搅拌器的直径为。 代入式（4.3），得： 由根据锚式搅拌器功率准数曲线图查的，得功率准数计算功率W （37）3.11搅拌桨尺寸的设计 图5 锚式搅拌器3.12 反应釜的传动装置与轴封装置反应釜搅拌器由顶部传动装置带动。传动装置的布局如下：采用合格电机，减速器和恰当的联轴器。 图6 反应釜的传动装置3.13电机的选用及其

19、连接尺寸该反应釜的搅拌装置确定电机思考的是电机的系列、功率、安装形式等等。因此经过考虑我们选择Y型系列的电机。该反应釜电动机的功率问题应该考虑到轴封系统的损失功率。 式中 -电机功率，kW； P-搅拌器功率，kW； -传动系统的机械效率。 （38）所以得出所需要的电机为,额定功率为、在满载条件下的转速为。3.14 减速器的选型因为、所以i为。选择摆线针齿行星减速机（标定符号BLD型号代号机型号减速比轴头型式，标准图号HG 574578）表3 减速机的外形安装尺寸2303.15 机架的设计表 表4凸缘联轴节的零件及材料件号名称材料铸铁、铸钢、碳钢不锈钢1ZG 1Cr18Ni9Ti(GB2100)

20、ZG 1Cr18Ni12Mo2Ti 0Cr19Ni91Cr18Ni12Mo2Ti (GB 4385III级)238.8级（GB 27）0Cr189Ni(GB 27)48级(GB 6170)0Cr189Ni(GB 6170)该反应釜中的机架是安装减速器以及联轴装置使用的，他的尺寸应于减速器的底座一致。在常见的机架中有双支点机架，单支点机架，无支点机架。在本次的设计中，选用无支点机架，见下图7.图7 无支点机架 无支点机架能作用于传递小功率的情况下减速器的输出轴的联轴器型式为凸缘联轴器。3.16 反应釜的轴封装置设计 表5填料箱密封和机械密封比较比较项目填料箱密封机械密封轴磨损要换轴几乎无磨损在本

21、文采用填料密封。填料密封是非常优秀的轴封方法之一。尽管填料中含有润滑剂，但是其能够在运转中不断消耗且量有限，因此在填料箱上经常设有添加润滑剂的装置。4致谢这篇论文结束相当于宣布我这4年的大学生活即将结束。我相信通过这次的毕设练习，我至少上升了一个层次，我也即将步入社会，我的生活没有结束，在安徽科技学院的这几年，我明白了很多道理，也学会了很多处世之道。在这里我非常感谢我的毕设指导老师孟令启教授，是他从毕设的开始选题到定稿的这段时间内不断催促和指导，让我少走了很多弯路，最终完成了这篇毕业设计。我本身是一个很平常的学生，甚至是比平常还平常，这方面的知识我基本上都不懂，是孟教授不辞辛苦的一遍一遍的帮我

22、介绍，帮我指导，让我从一个小白渐渐的开始明白了一点。可以这样说，孟教授付出的汗水比我还要多，在这里我非常感谢他，是他让我不断的成长，不断的努力，最终把这篇对于我来说不可能完成的毕设任务做完了。正式因为孟教授如此无微不至的指导，我才能完成这一篇毕业设计。真的很感谢！参考文献1.杨云，张晶等.天然药物化学成分提取分离手册第2版M；中国中医药出版社，2009，12.刘云海等.中药板蓝根抗内毒素作用研究J；中成药,2007.63.刘鸿文等.材料力学.第四版.北京：高等教育出版社，2003.54.濮良贵，纪名刚.机械设计.第八版.北京：高等教育出版社，2006.5.5.朱有庭，曲文海，于浦义.化工设备设

23、计手册.上卷.北京:化工工业出版社，2004.8.6.朱有庭，曲文海，于浦义.化工设备设计手册.下卷.北京:化工工业出版社，2004.8.7.吴宗泽，罗圣国.机械设计课程设计手册. 第三版. 北京：高等教育出版2006.5.8.安益强，贾晓斌.RP-HPLC测定不同厂家板蓝根颗粒中表告依春的含量J；中华中医药杂志，2009.49.肖珊珊,金郁.板蓝根化学成分、药理及质量控制研究进展J；沈阳药科大学学报,2003.610.卢日刚.板蓝根颗粒质控方法初探J；中药通报，2006,1111.陈玉生，许东明等.板蓝根制剂提取工艺的探讨J；中国中药杂志，2005.812.刘盛，陈万生，乔传卓等.不同种质板蓝根和大青叶的抗甲型流感病毒作用；第二军医大学学报，2010,513.张颖.板蓝根清热解毒及化学有效成份的研究进展；河北中西医结合杂志，2009，814.杨云，张晶等.天然药物化学成分提取分离手册第2版M；中国中医药出版社，2009，115.刘云海等.中药板蓝根抗内毒素作用研究J；中成药,2007.6附图 附图1 板蓝根提取装置流程图附图2 搅拌轴 附图3 反应釜装配图附图4仿真图