武则飞[1]2004年在《薄膜蒸发器辅助设计系统的研究与开发》文中研究指明薄膜蒸发器作为一种新型高效的蒸发设备,其广泛应用已为工业生产带来了巨大的经济效益。目前,薄膜蒸发器的研究和推广应用获得了一些进展,但其设计计算的基础资料仍显不足,很多设计和产品都是在成功经验基础上进行工程放大估算的结果,在国内没有一套完整的理论计算设计方法,并且施工图的绘制多数是在 AutoCAD 平台上,直接调用 AutoCAD 命令进行绘图工作,工作量大,效率低,劳动强度大,影响了产品设计与开发周期。本文针对薄膜蒸发器产品的设计现状和软件工程思想,对薄膜蒸发器辅助设计系统进行了合理的总体设计,开发了薄膜蒸发器辅助设计系统,旨在帮助用户实现薄膜蒸发器的设计、施工图绘制一体化。本文在 Windows 平台上,以 AutoCAD 2000 为绘图支撑软件,以 Visual Basic 6.0通过 ActiveXAutomation 技术对 AutoCAD 进行二次开发,集成使用参数化技术以及 Microsoft Office 等应用软件,对薄膜蒸发器辅助设计系统作了研究与实践。主要内容如下:1. 根据《化学工程手册》第 9 篇,采用迭代试算的方法,编程实现了薄膜蒸发器的工艺计算。2. 按照 GB150-1998《钢制压力容器》和《机械设计手册》,编程实现了薄膜蒸发器主要受压元件的强度设计。3. 针对薄膜蒸发器的特点,并结合工程实际,采用分级参数化绘图策略完成了薄膜蒸发器零件图、部件图及装配图的参数化绘图。4. 提出了应用 AutoCAD 2000 的内部命令 Boundary 来搜索图形外轮廓,结合AutoCAD 2000 的内部命令 Trim 完成了平面图形的剪裁与消隐方法。该方法将大量的线线求交、线面求交、判别和剪裁运算交给 AutoCAD 去完成,不但性能稳定、效率高,而且程序设计比较简单。5. 采用 ADO Data 控件访问数据技术,完成了薄膜蒸发器辅助设计系统的数据存储与查询。ADO Data 控件通过 ADO(ActiveX 数据对象)快速地建立与数据提供者之间的连接,是数据操作有效、简单、功能强大的技术,可以用最少的代码来创建数据库应用程序。 I
贺小华[2]2005年在《薄膜蒸发器蒸发过程数值模拟及其CAD系统开发》文中提出机械搅拌式薄膜蒸发器(简称薄膜蒸发器)是利用旋转的刮板将料液分散成均匀的薄膜,以进行物料浓缩的一种新型高效蒸发设备,与其它薄膜蒸发器相比,液膜的形成不是籍二次蒸汽的施曳而是靠机械作用。它传热系数高,蒸发强度大,可实现真空操作, 特别适用于热敏性、高沸点和高粘度物料的蒸发浓缩。目前, 薄膜蒸发器的研究和推广应用获得了一些进展,但由于刮板刮擦成膜及沸腾传热的复杂性,用于薄膜蒸发器设计计算的基础数据仍显不足,很多设计和产品都是在成功经验上进行工程放大估算的结果,在国内尚没有一套完整的理论计算设计方法。施工图的绘制多数是直接在AUTOCAD 底层平台上,调用绘图命令绘制,工作量大,效率低,影响了薄膜蒸发器的设计、开发周期。本文在自行研制的0.4m2薄膜蒸发器实验装置的基础上,运用数值模拟和实验研究的方法,分析探讨了薄膜蒸发器内不同料液的流动与传热性能,针对薄膜蒸发器的设计现状和软件工程思想,开发了薄膜蒸发器CAD应用系统,旨在帮助用户实现薄膜蒸发器设计计算、施工图绘制一体化。本文的主要工作和研究结果如下:1)建立了薄膜蒸发器内不同料液的流动模型,针对高粘度物料提出了一种物料膜厚计算方法。采用CFX4.4 软件模拟了薄膜蒸发器内介质水及粘性料液的流动过程, 得到了各种速度分布。研究结果表明:增加刮板转速, 可以明显促进液膜内流体的径向混合,增加液膜和圈形波内流体的物质交换。各料液在任一转速下,均存在同一最佳进料量。对纯物质水,最佳进料量下对应的流动边界层厚度与膜厚之比值δf/δ值为最小。粘度对薄膜蒸发器内流动状态影响显著。粘性料液的轴向速度分布与水存在差异,且在液膜厚度内没有形成明显的流动边界层。2) 建立了薄膜蒸发器内不同料液的传热计算模型,获得了沿轴向及膜厚方向的液膜平均温度分布,并计算了各参数下加热段液膜内给热系数α。研究结果表明:各料液在不同操作条件下均存在同一最佳进料量,此时其圈形波内截面平均速度u s达到最大值, 相应的膜内给热系数α也达到最大值。对介质水,高转速或最佳进料量下流动边界层厚度与膜厚之比值δf/δ以及温度边界层厚度与膜厚之比值δt/δ均为最小。流动边
管凌峰[3]2006年在《薄膜蒸发器叁维参数化设计及其CAE研究》文中进行了进一步梳理机械搅拌式薄膜蒸发器(简称薄膜蒸发器)是一种新型高效节能的蒸发设备,其广泛应用已为工业生产带来了巨大的经济效益。目前国内薄膜蒸发器的结构设计基本上采用的是二维系统,无法满足先进设计制造的要求。建立叁维模型,可以更加直观、全面地反映设计意图,方便地生成工程图纸,在叁维设计的基础上可进一步进行虚拟装配、干涉检查、有限元分析及运动仿真等,初步实现CAD/CAE的集成。本文以叁维参数化造型软件SolidWorks2005为绘图支撑软件,结合编程软件Visual Basic6.0对SolidWorks2005进行二次开发,实现薄膜蒸发器叁维参数化设计;并在叁维模型的基础上进行虚拟装配、运动仿真、参数化有限元分析等CAE研究。本文主要内容如下:1)采用基于特征造型的参数化叁维建库方式,建立薄膜蒸发器的标准和非标准零件的零件库以及尺寸参数数据库,运用参数修改法,实现薄膜蒸发器标准件和非标准件的叁维参数化绘图。2)采用以自顶向下为主,自底向上为辅的装配建模方法,建立薄膜蒸发器的总体设计方案。针对薄膜蒸发器的结构特点,确定薄膜蒸发器的装配层次、装配顺序和装配路径;通过配合约束实现薄膜蒸发器的自动装配,同时实现对过程装配的干涉检查。3)根据薄膜蒸发器转子的结构特点,提出一种针对轴类装置的转动方法,利用Visual Basic对SolidWorks进行二次开发,实现薄膜蒸发器转子的运动仿真。4)应用有限元分析软件ANSYS自带的参数化设计语言APDL,结合Visual Basic对ANSYS进行捆绑式二次开发,通过调用叁维参数化设计数据,完成薄膜蒸发器筒节夹套的参数化有限元分析。本研究工作为薄膜蒸发器的CAD/CAE集成奠定了基础。
贺小华, 李庆生, 尹侠, 陆小华[4]2006年在《基于CFD的刮板式薄膜蒸发器工艺计算及辅助设计系统》文中研究说明以VisualBasic6.0为开发工具,开发了薄膜蒸发器辅助设计系统。该系统包括设计计算、参数化绘图、结果输出及管理系统四大部分。通过对薄膜蒸发器内各料液进行CFD分析,针对高粘度物料提出了一种物料膜厚计算方法。以此为基础,综合考虑CFD数值模拟得出的最佳进料量要求,实现薄膜蒸发器的工艺计算。薄膜蒸发器辅助设计系统的开发,结束了长期以来工艺计算采用手工计算或工程放大估算的现状,有效地缩短设计周期,加快设备的推广和应用,进一步提高其研究水平。
刘雪峰[5]2012年在《刮板薄膜蒸发器的传热性能分析及结构设计》文中研究表明刮板薄膜蒸发器是利用高速旋转的刮板将物料分散成均匀的薄膜，从而达到对物料进行浓缩提纯的一种新型的蒸发类设备。它特别适用于高沸点、高粘度和热敏性的物料。目前，国内外关于这类设备的开发研究和推广应用虽然获得了一些进展，但是用于设计计算的数据仍显不足，如何获得蒸发器内的速度分布、温度分布和浓度分布，如何正确分析蒸发器内流体的流动及传热性能分析都是值得研究的问题。本文在参考国内外大量文献的基础上，利用计算流体力学软件对薄膜蒸发器内的流体流动及传热过程进行了分析模拟，获得了液膜内的速度场和温度场，并且着重分析了刮板的参数如长度、倾角、转速，以及进料量、进料温度、物料粘度等因素对流体流动和传热过程的影响。并且进行了蒸发器设计的工艺计算及结构设计。模拟计算结果表明，刮板转速和倾角对薄膜蒸发器内流体流动状态影响较为显着：高速使得液膜完全均匀化，有效促进薄膜内流体的径向混合；刮板倾角增大，薄膜内流体的径向速度和总速度均明显增加，通过调节刮板角度可以控制流体在蒸发器内的停留时间；而进料量和物料粘度对薄膜蒸发器筒体内侧料液给热系数的影响较为显着。
许杰[6]2009年在《面向多糖提取的薄膜蒸发器控制系统的研究》文中研究说明随着食用菌产业不断发展和市场的扩大,我国食用菌产品正逐步从粗加工向精深加工的方向迈进。目前我国在食用菌深加工方面与发达国家相比主要存在加工水平低,工艺技术装备落后、自动化程度低等问题,严重制约了食用菌多糖产品的质量和产量。本课题将薄膜蒸发工艺引入食用菌多糖的生产,重点研究薄膜蒸发成套的控制系统,这对于提高食用菌多糖生产的自动化水平有着重大的意义。本文首先介绍了薄膜蒸发器的工作原理以及相关的辅助设备。并以食用菌多糖提取液作为研究对象,得出了薄膜蒸发工艺浓缩食用菌多糖提取液的最佳工艺参数。其次,研究并设计了薄膜蒸发成套设备的控制系统,该控制系统是基于工控机、PLC和触摸屏的集散控制系统,它以PLC、传感器和执行单元共同组成了下位机控制系统;以触摸屏和远程工控机作为上位机控制系统。针对上下位机控制系统的内容和要求,给出了控制方法和相互的通讯方式。接着,根据控制要求对控制系统的主辅电路、控制电路进行了设计,并且对控制电路的数字量和模拟量输入输出进行了分配。研究了下位机PLC程序的控制方法,应用PLC实现PID算法进行模拟量闭环控制。最后,应用组态软件MCGS完成上位机触摸屏和远程工控机的程序设计,实现了生产过程的流程监控、温度和压力等的控制、实时报警以及历史数据查询等功能。
皮丕辉[7]2003年在《内冷式刮膜薄膜蒸发器传热蒸发与应用研究》文中研究说明由于刮板的搅动作用，刮膜薄膜蒸发器比普通蒸发器更适用于处理高粘性及热敏性物料。内冷式刮膜薄膜蒸发器中加热面和冷凝面距离的明显缩短，增加了传质推动力，强化了传热和蒸发性能。目前对内冷式刮膜薄膜蒸发器进行研究，一是以模拟研究为主，所得到的结论未经实验数据验证；二是很少用较高粘度物料进行蒸发研究，不能体现出刮膜薄膜蒸发器的特点。因此，研究内冷式刮膜薄膜蒸发器中试装置的传热蒸发性能，并扩展其应用，有着重要意义。 本文首先详细介绍了自建的真空内冷式刮膜薄膜蒸发器中试装置，其具有叁个主要特点：(1)导热油夹套采用搅拌装置；(2)在计量泵出口管道安装背压阀，能保证系统的高真空度；(3)一级设备可以进行多级操作。 在自建的中试装置中用水进行蒸发实验，发现改变进料流量和夹套加热温度，对总传热系数的影响较大，而刮板转速的改变对总传热系数的影响较小；但对蒸发速率的影响，夹套加热温度却远远超过了进料流量和刮板转速的作用。进料温度的影响很大，只有尽可能地接近蒸发温度下进料，才能充分有效地利用蒸发表面，提高传热和蒸发性能。 以粘性流体甘油为物料进行加热和蒸发实验。研究发现，粘性流体薄膜蒸发时夹套传热系数为液膜传热系数的1.5～2.0倍，传热阻力主要在液膜侧。总传热系数和液膜传热系数随刮板转速、真空度、进料流量和进料温度的增大而增大，夹套传热系数受各操作条件的影响较小。蒸发速率随刮板转速、真空度和进料温度的增大而增大，随进料流量的增大而减少。蒸发时传热系数远远高于加热下的传热系数，证明高真空内冷式刮膜薄膜蒸发过程具有非平衡蒸发的特点，传热和蒸发性能比普通升降膜蒸发和外冷式刮膜薄膜蒸发的传热和蒸发性能好。 对滑动沟槽刮板蒸发器内液体向下流动的形式进行了分析和计算。用因次分析法对液膜侧传热系数进行分析和关联，得到准数式： Nu=0.0058(Re)~(0.285)(Re′)~(0.666)(Pr)~(0.904)此式关联数据的均方误差为0.257，可用来进行工业设计和计算。 本文还分析了滑动沟槽刮板的倾角大小和沟槽宽度对传热和蒸发的影响，提出了液体穿过刮板渗透能力的计算方法。并通过实验发现60°刮板的传热和蒸发性能比30°刮板的传热和蒸发性能好。 在自建的中试装置上对烷基多苷进行高碳醇脱除实验，发现刮膜薄膜蒸发分离高碳醇时物料受热温度低，受热时间短，效果比普通减压蒸馏好。 本文最后介绍了聚氨酯涂料预聚物单体含量超标的现状。在自建的中试装置
李征, 陶蕾, 贺小华, 管凌峰[8]2008年在《基于薄膜蒸发器的远程叁维设计技术研究》文中研究表明CAD技术的发展使得参数化设计由二维向叁维转化,而Internet技术的逐步完善又为远程设计提供了保障。利用Web-Class技术,开发了基于SolidWorks的薄膜蒸发器远程叁维设计系统,包括零部件和装配图的叁维参数化设计及其虚拟装配。系统的开发大大提高了设计效率,缩短了开发周期,为网络化制造和进一步优化分析奠定了基础。
汪蕊[9]2003年在《薄膜蒸发器流体流动数值模拟及传热计算初探》文中研究指明薄膜蒸发器是利用高速旋转的刮板将料液分散成均匀的薄膜，以进行物料浓缩的一种新型蒸发设备，它特别适用于高沸点、高粘度和热敏性物料的浓缩。目前，国内外关于这类设备的开发研究和推广应用虽然获得了一些进展，但用于设计计算的基础数据仍显不足，如何正确获得液膜的速度分布、温度分布和浓度分布是值得研究的问题。本文在参考大量国内外相关文献的基础上，对南京工业大学化工设备设计研究所研制的1m2薄膜蒸发器试验装置进行了研究和改进，在此基础上开发了0.4m2钢制薄膜蒸发器试验装置。随后本文以该装置的设计参数为基础，利用计算流体力学（CFD）软件CFX 4.4对薄膜蒸发器内流体流动及传热过程进行了数值模拟，获得了液膜内的速度场和温度场，并分析了刮板长度、刮板倾角、刮板转速、进料量、物料粘度以及进料温度对流体流动和传热过程的影响。模拟计算结果表明，刮板转速和倾角对薄膜蒸发器内流体流动状态影响较为显着：高速使液膜完全均匀化，有效地促进了薄膜内流体的径向混合；刮板倾角增大，薄膜内流体的径向速度和总速度均明显增加，正倾角刮板能有效地促进液膜流体的径向混合，通过调节刮板角度可以控制流体在蒸发器内的平均停留时间；而进料量和物料粘度对薄膜蒸发器筒体内侧料液给热系数的影响较为显着。本文研究了蒸发器结构及工艺参数对蒸发器流动及传热过程的影响，初步探讨了薄膜蒸发器设计影响参数问题，为该设备的进一步推广应用奠定基础。
贺小华, 武则飞, 管凌峰[10]2004年在《薄膜蒸发器装配图的参数化设计》文中研究说明薄膜蒸发器是一种新型、高效的蒸发设备,在国内外已广泛应用于多种行业。开发薄膜蒸发器的辅助设计软件对缩短薄膜蒸发器设计周期,提高设计效率,加快其推广应用具有现实意义。利用ActiveXAutomation技术,通过VisualBasic二次开发AutoCAD进行薄膜蒸发器参数化设计,从而开发出符合自身特点的专业设计软件包。
参考文献：
[1]. 薄膜蒸发器辅助设计系统的研究与开发[D]. 武则飞. 南京工业大学. 2004
[2]. 薄膜蒸发器蒸发过程数值模拟及其CAD系统开发[D]. 贺小华. 南京工业大学. 2005
[3]. 薄膜蒸发器叁维参数化设计及其CAE研究[D]. 管凌峰. 南京工业大学. 2006
[4]. 基于CFD的刮板式薄膜蒸发器工艺计算及辅助设计系统[J]. 贺小华, 李庆生, 尹侠, 陆小华. 食品与机械. 2006
[5]. 刮板薄膜蒸发器的传热性能分析及结构设计[D]. 刘雪峰. 青岛科技大学. 2012
[6]. 面向多糖提取的薄膜蒸发器控制系统的研究[D]. 许杰. 南京林业大学. 2009
[7]. 内冷式刮膜薄膜蒸发器传热蒸发与应用研究[D]. 皮丕辉. 华南理工大学. 2003
[8]. 基于薄膜蒸发器的远程叁维设计技术研究[J]. 李征, 陶蕾, 贺小华, 管凌峰. 计算机应用与软件. 2008
[9]. 薄膜蒸发器流体流动数值模拟及传热计算初探[D]. 汪蕊. 南京工业大学. 2003
[10]. 薄膜蒸发器装配图的参数化设计[J]. 贺小华, 武则飞, 管凌峰. 南京工业大学学报(自然科学版). 2004