过程装备与控制工程毕业设计完整版全套.docx
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1、过程装备与限制工程XX高校本科毕业论文(设计)诚信责任书本人慎重声明:本人所呈交的毕业论文(设计),是在导师的指导下独立进展探讨所完成。毕业论文(设计)中凡引用别人已经发表或未发表的成果、数据、观点等,均已明确注明出处。特此声明。论文(设计)作者签名: 日 期: 第 58 页目 录摘要IIIABSTRACTIV第一部分 前 言11.1 设计喷雾枯燥设备的意义11.2 设计喷雾枯燥设备的目的11.3 喷雾枯燥技术的发呈现状与趋势11.4 喷雾枯燥系统简述21.4.1 喷雾枯燥设备21.4.2 喷雾枯燥限制系统4第二部分 本论82.1设计方案论证82.1.1设计原理82.1.2 枯燥方法的选取82
2、.1.3方案的比拟与选择82.1.3选用方案的特点102.2工艺计算112.2.1 设计要求112.2.2设计已知参数112.2.3 料液物理性质112.2.4 物料衡算122.2.5 热量衡算132.2.6 喷嘴尺寸的设计 212.2.7 喷雾枯燥塔的直径和高度计算252.2.8 设备主要接收尺寸的计算262.2.9 空气在塔中的运动参数计算 272.2.10主要设计数据: 28 2.3构造设计计算292.3.1 旋风分别器的设计计算292.3.2 电加热器的设计计算322.3.3 风机的选用332.3.4 泵的型号选择与计算342.3.5 筒体的设计计算352.3.6 法兰的选择372.3
3、.7 钢架的设计382.4 限制系统的设计392.4.1系统的限制方案392.4.2 仪表设备选型422.5可编程限制器软件设计442.5.1 限制要求442.5.2 PLC可编程序限制器452.5.3 输入输出设备与PLC的接线图52第三部分 结论53文献资料54致 谢55蒸发量5000ml/h的微型喷雾枯燥器与其自动限制系统设计摘要本课题主要设计的是5000ml/h蒸发量的喷雾枯燥器自动限制系统设计.设计中主要包括了喷雾枯燥的工艺计算、扶植设备的设计与计算与自动限制设计等几个方面;其中工艺计算与自动限制系统的设计将是本喷雾枯燥设计的核心内容。在本设计方案中承受PLC限制技术对上述参数进展自
4、动限制,一键式开机,液晶屏显示数字式操作,可承受完全自动或人工监控两种运行形式,便利操作与试验过程的监控。整机体积小,重量轻,设计紧凑,可安放在特地设计的不锈钢机架上,自成一体,无需其他设施即可运行。关键词:喷雾枯燥器,PLC自动限制技术Evaporation of water 5000 mL / h micro-spray dryer and its automatic control system designAbstractThe problem mainly researches the auto-control system design of the spraying desicc
5、ators which has 5000 mL/h evaporation capacities. During the whole process, it mainly includes handicraft calculate, assist equipments design, and the auto-control design, etc. it is meaningful that the design of the handicraft calculate and auto control system will be the core content of designing
6、this spraying desiccators. In the design, its available that using PLC to control design for the spray drying control system. One-button start-up, liquid crystal display screen digital operation, It can finish adopt full-automatic or the artificial supervise and control two kinds of movement modes.
7、The entire machinery of the small size, and light weight, compact design, can be placed in a specially designed stainless steel rack, stand-alone, without other facilities to run.Key words: spraying drying PLC auto-control第一部分 前 言1.1 设计喷雾枯燥设备的意义喷雾枯燥限制技术照旧是一种较新的枯燥技术,须要进一步开展与完善。本设计是为了到达与实现各种最优的技术经济指标,
8、进步技术经济效益与劳动消费率,节约消费过程中消耗的能源,改善工人的劳动条件,疼惜消费环境等目的。因此拟开发微型喷雾枯燥装置就显得比拟重要。1.2 设计喷雾枯燥设备的目的本设计的目的在于在探讨与设计喷雾枯燥设备与其限制的根底上,通过对喷雾枯燥过程机理的驾驭与对可编程序限制器的设计与探讨,使我们在驾驭机械设计与其根本理论方法、化学工程与限制工程等方面的根底学问,具备过程装备成套技术根本学问与技能的根底上,完本钱次综合多学科学问的毕业设计,到达具有探讨、开发成型过程设备与机械的初步实力。1.3 喷雾枯燥技术的发呈现状与趋势随着计算机技术的开展,如何模拟枯燥塔内气流与雾滴的行为已成为一个课题。这也是一
9、个热力学问题,即用有限的测试数据来模拟并意料塔内气流流淌状况、雾滴的运行轨迹以与雾滴与气流的混合行为。近年来,计算流体力学的引入使得设想渐渐成为现实。喷雾枯燥塔内气流流淌的准确模拟是雾滴与气流混合行为模型化的关键步骤。Burns等用标准有限差分(有限体积)技术,在无喷雾条件下,得到塔内各体积微元的质量、动量与能量的非连续偏微分方程用迭代方法依次数值解这些方程,在计算机上绘出塔内计算流体力学流淌三维码模拟栅格。将来,对于喷雾枯燥塔内雾滴与气流的混合行为的模拟,必将成为喷雾枯燥塔设计与优化的有效工具。喷雾枯燥的能耗,历来为人们所关注,如何降低能耗始终是伴随着喷雾枯燥的开展而存在的一个问题。作为典型
10、的热风对流式传热枯燥喷雾枯燥与一些传导传热型枯燥相比,热效率很低。因此应当尽可能降低热风对流传热的比例。进步料液的固含量以降低蒸发负荷位是另一个有效的节能途径。但是,固含量进步,料液粘度也增加,给雾化带来了不便,所以高粘度料液的雾化是近年来的一个探讨课题。对于牛顿型流体,当粘度大于10-20 Pas时,雾化很困难;而对于某些非牛顿型流体,由于其流变学特性,尽管表观粘度很大,但是经雾化器喷雾后,其表观粘度大大降低,如洗涤剂等。因此可以利用这一特性。喷雾技术除了应用于枯燥过程外,还应用于反响、汲取、热分解与造粒等领域。20世纪80年头以来,利用喷雾枯燥技术进展反响、汲取最胜利的实例就是喷雾脱硫技术
11、的应用。它将煤燃烧后产生的含二氧化硫气体与含强碱的泥浆雾滴接触,进展反响、汲取以到达脱硫的目的。喷雾流化造粒技术的开展,满意了人们对枯燥产品质量,例如大颗粒、无灰尘、溶解性与流淌性好等不断进步的要求。喷雾枯燥技术,已阅历了100多年的开展,并进展了大量的根底探讨,至今已经根本成熟,其应用领域特别广泛.但理论照旧落后于理论,人们的相识与其内在本质仍有间隔 .在进展喷雾枯燥模拟时,对于雾滴的旋转运动、非球形颗粒与枯燥过程中颗粒形态变更时的模拟精度还有待于进步。随着经济的开展,喷雾枯燥的应用将越来越广泛。喷雾枯燥机械一般本钱较高。假设能在计算机上把喷雾枯燥的过程模拟出来,直观地反映参数的变更对喷雾效
12、果的影响,将极大地便利喷雾枯燥技术的推广。1.4 喷雾枯燥系统简述1.4.1 喷雾枯燥设备 将料液泵入枯燥塔内,经雾化器的作用变成雾状液滴,这些液滴群的外表积很大,与高温热风接触后水分快速蒸发,在极短的时间内便成为枯燥制品,从塔底部排出。热风与液滴接触后温度显著降低,湿度增大,作为废气(湿气)由排风机抽出,废气中夹带的微粉经分别装置回收。 喷雾枯燥的过程 ,像通常的枯燥一样,也主要出现两个阶段。 预热阶段 预热阶段枯燥介质传给微粒的热量与用于微粒外表的水分汽化所需的热量到达平衡时为止,枯燥速度便快速地增大至某一个最大值,即进入下一个阶段。 恒速枯燥阶段 当水分蒸发速度大于乳滴内部水分的扩散速度
13、时,则水蒸汽在微粒内部形成,乳中的结合水部分地被除掉。此阶段的枯燥时间较恒速枯燥阶段长,一般为1530 s。喷雾枯燥的分类1、按喷雾液滴与热风流淌方向分: (1)并流型液滴与热风呈同一方向流淌。 (2)逆流型液滴与热风呈反方向流淌。 (3)混流型液滴与热风呈不规则混合流淌。2、按枯燥容器的形态分卧式(厢式)与立式(塔式)两种。现代化大规模消费宜选用立式,卧式仅用于中小规模消费,且受建筑高度限制的场合。3、按雾化方法分有离心式、压力式与气流式三种。乳制品常用离心式与压力式两种。4、按枯燥制品的出料方法分有连续式与间歇式(分批式)两种。 喷雾枯燥系统组成 (一)供料系统 供料系统是将料液顺当输送到
14、雾化器中,并能保证其正常雾化,依据所承受雾化器形式与物料性质不同,供料的方式也不同。 (二)供热系统 供热系统是给枯燥供给足够的热量,以空气为载热体输送到枯燥器内,供热系统形式的选定也与多方面因素有关,其中最主要因素还是料液的性质与产品的须要,供热设备主要有干脆供热与间接换热两种形式。 (三)雾化系统雾化系统是整个枯燥系统的核心,雾化系统中的雾化器是枯燥专家们从理论到构造探讨最多的内容,目前常用的主要有三种根本形式:离心式、压力式、气流式。(四)枯燥系统 枯燥系统是各种不同形式的枯燥器,枯燥器的形式在确定程度上取决于雾化器的形式,也是喷雾枯燥设计中的主要内容。 (五)气固分别系统 雾滴被枯燥除
15、去水分后形成了粉粒状产品,有一部分在枯燥塔底部与气体分别排出枯燥器,另有一部分随尾气进入气固分别系统须要进一步分别,气固分别主要有干式分别与湿式分别两类。1.4.2 喷雾枯燥限制系统在过程自动化限制开展初期,有两个根本选择:其中一个是可编程逻辑限制器(PLCs)。 1 可编程逻辑限制器可编程逻辑限制器(或称为PLCs)是一种小型而运行速度很快的计算机,用于限制诸如过程系统中的设备等单个或多个实际应用的工艺流程。 可编程限制器(PLC)是以微处理器为核心的工业限制装置。它将传统的继电器限制系统与计算机技术结合在一起,具有高牢靠性、灵敏通用、易于编程、运用便利等特点。继电器:由开关、继电器、接触器
16、等组成,靠硬接线实现逻辑运算,有触点,并行方式,易出现故障,解除难,不易系统更新换代。 PLC:CPU、存储器等微机系统,程序限制方式,无触点,串行方式,成品组装,牢靠性极强,安装、运用、维护、修理便利,易系统更新换代。单片机:硬件需人工设计、焊接,需较强的电子技术技能,抗干扰实力差,程序限制方式,无触点,维护、运用需较强的专业学问,程序设计较难,系统更新换代周期长。2 PLC根本组成:(结合西门子S7-300各模块介绍) 中央处理器(CPU) 存储器 输入输出(I/O)接口 电源 编程器图1.1 PLC硬件组成框图(1)中央处理器(CPU)F0 MV,DT0接收并存储程序、数据 诊断电源、内
17、部电路故障、语法错误通过I/O 接口接收现场状态、数据 执行程序,实现输出限制、制表打印、数据通信。 (2)存储器 系统程序存放只读存储器中,厂家固化。用户程序存放RAM,但目前常承受E2PRAM。供给存储器扩展功能。(3)输入输出(I/O)接口输入接口:光电耦合器由两个发光二极度管与光电三极管组成。 发光二级管:在光电耦合器的输入端加上变更的电信号,发光二极管就产生与输入信号变更规律一样的光信号。 光电三级管:在光信号的照耀下导通,导通程度与光信号的强弱有关。在光电耦合器的线性工作区内,输出信号与输入信号有线性关系。 输入接口电路工作过程:当开关合上,二极管发光,然后三极管在光的照耀下导通,
18、向内部电路输入信号。当开关断开,二极管不发光,三极管不导通。(4) 输出接口 PLC的继电器输出接口电路工作过程:当内部电路输出数字信号1,有电流流过,继电器线圈有电流,然后常开触点闭合,供给负载导通的电流与电压。当内部电路输出数字信号0,则没有电流流过,继电器线圈没有电流,然后常开触点断开,断开负载的电流或电压。图1.3 编程器继电器输出电路构成(5) 编程器 作用:输入、调试程序,在线监控 种类:手持编程器、计算机扶植编程。3 PLC工作原理 工作方式循环扫描为主,中断为辅 工作过程图1.4 可编程限制器运行框图图1.5 简洁限制系统方框图4 传感器传感器能感受规定的被测量,并依据确定的规
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