环保型真空厕所设计过程

第一篇：环保型真空厕所设计过程

目录 前言....................................错误！未定义书签。

一、设计任务书........................错误！未定义书签。

二、项目背景..........................错误！未定义书签。

1、厕所的发展历程....................错误！未定义书签。

2、环保厕所的概念....................错误！未定义书签。3.环保厕所的分类.....................错误！未定义书签。

4、环保厕所的发展及趋势..............错误！未定义书签。

5、环保型真空厕所的优势..............错误！未定义书签。

6、真空厕所收运系统的经济性分析......错误！未定义书签。

三、设计方案的分析拟定...................................4

1、设备工艺布置设计..................错误！未定义书签。

2、确定男女蹲位数....................错误！未定义书签。3、真空罐主要参数的确定.............错误！未定义书签。3.1 罐体壁厚及长度................错误！未定义书签。3.2 支座的选择....................错误！未定义书签。3.3 附件和接管....................错误！未定义书签。3.4 吸烟室的设置.................错误！未定义书签。

四、罐体端盖法兰连接选择计算.............................7 4.1 关于法兰连接.....................错误！未定义书签。4.2螺栓数量的确定....................错误！未定义书签。

五、设计小结.............................................8

六、参考文献.............................................8

一、设计任务书 题目：真空厕所设备设计 已知： 真空厕所没人每次产生固液废弃物1升，冲厕消耗 清水2升。3 任务：

（1）确定男女蹲位数量；（2）设计工艺系统图，1张A3；

（3）确定真空罐容积，设计真空站总图（含罐体、支座、地基），1张A3；（4）设计真空罐体端盖和支座制造图，各1张A3；

（5）根据蹲位数量和真空罐体积，设计真空厕所平面工艺设备布置图，1张A3。

图纸要求：采用标准图框，标题栏和明细表以教材P213页的为准。

二、项目背景

一、厕所的发展历程

天然厕—— 旱厕——水冲厕——环保厕所

天然厕始于人类出现甚至更早，旱厕始于何时何地无据可考；水冲厕发明于英国19世纪中叶的1852年；环保厕所的打包厕所开始于中国北京20世纪末的1997年。

二、环保厕所的概念

节水、减排、节能、科技、文明、生态

环保厕所是运用现代科技手段解决如厕问题，达到节水、减排、节能、文明、生态之目的设施或设备。

三、环保厕所的分类

可按厕所的核心技术可分为两类：节水型和生态型

节水型有：机械打包、小便冲、泡沫覆盖、气压水冲、真空吸附。。。生态型有：干湿微生物、湿式微生物、烘烤蒸发。。。

四、环保厕所的发展及趋势

目前，环保厕所的发展趋势比较强劲，前景也比较广阔，但环保厕所还存在着诸多的不足和问题。

在技术上，各型生态厕所中最有发展前景的免水生物降解型生态厕所的专用菌种目前还依赖进口，所以，我们还需投入大量的研发力量和资金选育具有自主知识产权的菌种。不掌握这一核心技术，该型生态厕所的建设投资和使用成本就难以下降；无水打包型厕所使用的塑料袋在后处理中会引起二次污染。所以应使用可降解包装袋。

在向社会推广中，由于造价过高，一个环保厕所的市场售价达到几十万人民币，这不是一般的城市所能够承受得起的。另一个就是如何使环保厕所家庭化的问题。现在市场上所能见到的环保厕所基本上都是面对公共场合的，没见到家用的环保厕所[17]。

由于环保型厕所起步较晚，现在基本只在城市公厕及旅游业中使用，而农村卫生厕所普及率仅7.5﹪，散落露天的旱厕粪缸导致环境污染。所以，农村地区要大力发展农村户用沼气，改造农户厕所，实现人畜粪便资源化利用，统一修建生活污水和粪便进行无害化处理，减少直接排放。

综上所述，为了建立一个完善的环保厕所体系，就需要跨学科合作。不仅要求卫生系统，而且城市规划、农业、灌溉管理、经济学、社会学和公众健康等领域都需要密切配合，这也是下一阶段发展环保厕所体系所要完成工作的主要内容。根据发展现状，环保厕所粪污处理设施的进一步开发与研究应着重于以下几个方面：①筛选高效廉价的生物菌种及配套的生物载体材料。②研究适合优势菌的简易高效的短流程生物处理工艺。③稳定可靠的电气系统及控制系统。

虽然目前环保厕所的发展趋势比较强劲，前景也比较广阔，但是环保厕所还存在着诸多的不足和问题。比如说造价过高，一个环保厕所的市场售价达到几十万人民币，这不是一般的城市能够承受得起的。另外一个就是如何使环保厕所家庭化的问题。现在市场上所能见到的环保厕所基本上都是面对公共场合的，记者在采访中走过几个厂家几乎没见到家用的环保厕所。此外个别产品在节水或冲洗技术上还存在一些问题。但是随着社会的不断发展进步，通过科研人员的不断努力，我们认为在不久的将来，环保厕所将走进每一个家庭，为资源节约和生态保护作出自己应有的贡献。

五、环保型真空厕所的优势

与现有公厕相比，真空公厕具有以下优点：

1、可以大大减少冲厕用水量：国家规定的传统节水马桶为6L/次，而采用真空公厕后，每次冲厕2L/次；

2、彻底解决臭味问题：传统的洁具是水冲式，臭味仍有部分会滞留在空气中，而负压是由外向里吸，臭气不会扩散到空气中。彻底解决小空间、空气不流畅的卫生间的臭味问题。

3、安装程序简单，减少成本：因负压是动力源，管路安装过程可以随构筑物的外部、内部直线型、曲线型走向，甚至上、下走向都没问题，而这些，传统的重力流是比较困难做到的。另外，由于采用了负压源，输送管径可大大缩小，大约为原来的1/3。

4、不易堵塞，运行稳定：采用－0.045～－0.075的负压源可以保证有足够的动力来输送原水。

六、真空厕所收运系统的经济性分析

传统公共厕所与负压公共厕所每天耗水对本表如下：

真空公共厕所

真空公共厕所

项目 传统公共厕所 备选一

备选二 每天耗水 15.20m3/天

2.90m3/天

2.90m3/天

真空公共厕所

备选三 2.90m3/天

负压站－全地

负压站－化粪

传统重力式排埋式无能耗水

负压站－直接接入市

池

说 明 水

处理系统（出水政污水

－市政管网

（有化粪池）可回用）管网

所以，很明显，单位负压公厕比传统公厕每天节约用水：

15.20-2.90=12.30 m每年节约用水：

12.30×365=4489.50m3

运用真空公共厕所系统，将大大节约水资源，单位负压公厕一年可节约用水4489.5m3，按一个城市区域500个公厕计，则一个城市年节约用水为：

4489.5×500=2,244,750m3

相当于6000个三口之家一年的用水量，可见其节水意义是巨大的。

除此之外，如运用了负压厕所后水处理系统，特别是地埋式无能耗水处理系统，大大提高污水处理效率，可彻底解决目前公共厕所污水，污泥无法有效利用等问题，即减轻了城市污水处理厂的压力，又开辟了N、P、K等营养成分回收大自然的途径。

从以上分析可知，真空厕所技术若在公共厕所，居民小区等广泛运用后，其经济效益、环境效益以及生态意义的作用是不容低估的。

三、设计方案的分析拟定

1、设备工艺布置设计

设备工艺由三个部分组成：真空站（包括真空罐、真空泵、排污泵和控制柜等）、真空管网（安装真空表和检查孔的管路系统）和用户终端（蹲便器、坐便器、小便抽吸器和厨房垃圾破碎器等）。

2、确定男女蹲位数

由于男女生理上的区别，男性上厕所小便的时候既可以在小便池也可以在蹲便器解决，而女性只能在蹲便器解决，根据科学调查显示，女性上厕所的频率大于男性，因此在设计时男女厕所的蹲位数量是不相同的，按照城市厕所设计标准以及各种类型厕所标准的综合考虑，拟定男女蹲位为2：3。故在本次设计中，设计男厕的蹲位数量为4个，小便池2个，女厕的蹲位数量为6个，同时考虑到行动不便的人，在男女厕所中各有一个坐便器，另外考虑到“肠易激”等特殊人群，男女再各自增设一个蹲位，男女厕所各增设2个洗手盆，高矮不一，厕所旁各自另设吸烟室，另为“肠易激”人群安设木质沙发。按照相关规定，一个蹲位的平面尺寸约为800mm×500mm，一个站位小便池平面尺寸约为400mm×400mm，一个洗手盆平面尺寸约为500mm×400mm，一个坐便器平面尺寸约为700mm×500mm，两人座位的木质沙发平面尺寸约为1000mm×500mm。经查阅相关标准，每一个蹲位占地面积800mm×600mm，每一个小便池占地面积700mm×500mm，每一个洗手盆占地面积800mm×600mm，每一个坐便器占地面积800mm×600mm。

3、设计真空收集罐

由于所收集的污水具有腐蚀性，真空罐在常温下工作，工作压力较低，属于常压容器，所以选用玻璃钢作为材料。玻璃钢是以合成树脂为黏结剂，玻璃纤维及其制品作增强材料而制成的复合材料。其力学性能的突出特点是相对密度小、比强度高。机械性能能达到或超过普通钢材的水品。且玻璃钢为各向异性非均质材料，可满足不同的方向受力要求。玻璃钢因含有纤维、树脂、固化剂和表面处理剂，耐化学腐蚀性较好。特别是在强的非氧化酸和pH值变化范围广的介质中有良好的适应性。另外玻璃钢制备比较方便，施工组装也容易，耐老化性好。

因为真空厕所每人每次产生固液废弃物1升，冲厕消耗清水2升，每天用厕所人数为510人，所以可得真空收收集罐的容积为1.53m3。（1）罐体壁厚及长度

真空收集罐为卧式容器，直径R=1010mm，设计压力为p=0.1Mpa，安全系数K=10，玻璃钢的环向拉伸强度σy =140Mpa。壁厚计算公式为：tpRK/y

所以t0.1101010/21403.61mm 由于计算壁厚为t=3.61mm<5mm，过薄，易漏，所以需要附加壁厚，查玻璃钢容器设计手册知：附加厚度为3mm。即壁厚为3.61+3=6.61mm。考虑到安全性及加工要求，设计时壁厚取20mm。

采用标准椭圆形封头，已知R=1010mm，椭圆封头长轴a=505mm，短轴b=280mm，c=505mm真空罐容积V＝V1+V2 其中，V1为圆柱体部分体积，V2为椭圆封头体积。V1＝Hπr2＝H×3.14×（0.505）2＝0.80 H m3 取H＝1600 mm,得V1＝1.28m3

V2V＝V1+V2＝1.28+0.3=1.58m3＞理论设计要求值1.53m3，故以上所设计真空罐符合要求。（2）支座的选择

真空罐为卧式容器，故选用鞍式支座。鞍座由横向筋板、若干轴向筋板和地板焊接而成。（3）附件和接管

根据工艺设计，确定正空罐设有以下接管：污水进料管、污水排出管、真空表接管、料位计接管。

（4）吸烟室的设置

由于公共场所不允许吸烟，对于在办公楼、商场等建筑内的公共厕所可以设置一个吸烟室，不仅可以为解决烟民的需要，而且还可以充分利用因男女厕所蹲位数不一样引起的空间差。40.5050.5050.283.14 0.30m33

四、罐体端盖法兰连接选择计算

（1）法兰连接

法兰是一种盘状零件，在管道工程中最为常见，法兰都是成对使用的。

不同压力的法兰有不同的厚度和使用不同的螺栓。水泵和阀门，在和管道连接时，这些器材设备的局部，也制成相对应的法兰形状，也称为法兰连接。凡是在两个平面在周边使用螺栓连接同时封闭的连接零件，一般都称为“法兰”，如通风管道的连接，这一类零件可以称为“法兰类零件”。

法兰连接就是把两个管道、管件或器材，先各自固定在一个法兰盘上，两个法兰盘之间，加上法兰垫，用螺栓紧固在一起，完成了连接。有的管件和器材已经自带法兰盘，也是属于法兰连接。根据压力的不同等级，法兰垫也有不同材料，从低压石棉垫、高压石棉垫到金属垫都有。

法兰连接使用方便，能够承受较大的压力。（2）螺栓数量的确定

法兰盘的周长：C=2πr=2×π×0.505=3.17m 设螺栓之间的间距不得大于170mm，则螺栓的数量为： n=C/0.17=18.65≈20个 b：螺栓直径的确定 FPSZ

DS3.140.50520.80m2

2每个螺栓的工作压力FPSZ0.1100.8204000N 根据相关密封性等要求，使得

62Fp'1.5~1.8F1，取

Fp'1.8F1，得： FQFp,F12.8F111200N

由前面已知材料的许用应力【σ】=140Mpa d41.3F41.31120011.51mm 614010所以确定螺栓M16

五、设计小结

这次课程设计是一次很锻炼人综合能力的经历。它以生活中一个很实际的厕所设计，为我大学四年所学的工科课程做了一个系统又彻底的复习,甚至还有自己动手画草图的经历。这一次设计经历势必成为接下来即将到来的毕业设计的有力帮手。

这次设计的主题大致是公共厕所的布置以及当中一个真空罐大小的设计，说起来内容不多，但是真的自己算起来却是别样的复杂。设计的初期有在网上找过相关的资料，但是真正涉及到计算过程的以及比较贴近于环保真空管这个主题的资料寥寥无几。通过和寝室室友的讨论以及多方面的查找资料，总算软磨硬泡地把设计过程给挤出来了。设计计算的过程中存在的问题是椭圆部分的体积计算公式，这个原来印象不深了，通过翻阅以往的课本才得出计算公式。而螺栓直径和数量的计算公式源于上个学期学习的课程机械设计，印象还是有的。和以往一样，一次课程设计无论前面的设计计算做得如何的尽善尽美，它始终需要一个元素去支撑它，那就是实际。说到实际，设计的实际性在于计算与图形的结合上。再说得具体点，那就是autocad这个老大难问题了。本人的cad经历比较浅，一些简单的图形可能还能画，但是如果线条一多，计算的元素一复杂，就会看着计算过程和图纸手足无措。依稀记得前几次的cad经历，困难而且麻烦，但是每一次的cad经历对我来说都是一种成长和进步，这次也一样。这次算上流程图和平面图，一共有5张cad图纸要去画，所幸自己的一些亲戚以及同学都有cad的功底，也向他们请教了很多操作上的问题。可以说，这次是一点一点地把图纸像挤牙膏一样给挤出来了，对我来说是一种很完美的事情，但是唯一的缺憾是图形画的比较靠谱了，可能一些数据上没能考虑的十分周全。但是不论怎么说，这也是一种进步了。经过了这次设计过程，又有了一种新的体会。万事开头难，但是如果去做了而不是放置一旁毫无作为，多少还是会有所收获。

六、参考文献

（1）周敬宣.环保设备及课程设计.化学工业出版社，2007.7（2）郑钧.环保设备原理设计应用.化学工业出版社，2008.8（3）童华.环境工程设计.化学工业出版社，2009.1（4）谭蔚.化工设备设计基础.天津大学出版社，2007.3（5）蔡纪宁，张秋翔.化工设备机械基础课程设计指导书.化工工业出版社2008.（6）中华人民共和国建设部。城市公共厕所设计标准。2005.12.1

第二篇：环保型展台设计[定稿]

环保型展台

毕加小编发现许多参展商在找搭建商时都会问：“参展完毕以后展位怎么办？那些材料呢？”据统计，通常展览会产生的垃圾面积占总展出面积的50%。2012年全国展览会总面积达7000万平方米，产生了巨量垃圾。巨量垃圾导致了巨大的资源浪费，并且如何处理清运这些垃圾成为一大难题。

接下来，毕加给你出招，让你的材料不再浪费。

1、展台搭建材料循环利用

有些搭建商在进行展台搭建的时候根本就不会去考虑环保这些问题，觉得只要用最低廉的成本将展厅展现出来就行，所以在材料的选择上面有时缺失环保这一概念，当将环保这一意识加入到展展台设计及搭建这一块，展厅搭建所涉及的材料有时就可以重复利用，即可降低成本，又可避免资源浪费。

2.环保型展台

因为环保问题，毕加展览提出了环保型展台该种展台符合特装简约化、构件标准化、环保化发展趋势。设计理念上体现减量化、再使用和再循环原则；结构上体现模块化、构件化；材料上体现再生、可循环利用；展示效果上体现企业理念，展示企业和产品形象。在这里还想提到一点展台搭建的环保，并不是说就忽略了展台设计和搭建的新颖和独特，虽然系统组件的基础是大量的前期工作，但并不就是说展台的形式就很单一，毕加展览提供的展台依然多种而新颖。

第三篇：真空采血管采血过程要点

真空采血管采血过程

凝血管→血常规管→血沉管→生化管。注：血常规管无论如何都要在第二管采血（有血液培养最优先采时血常规为第三管），本次采血只有血常规项目除外。所有真空采血管采完血后都要轻微颠倒1～7次，不能振摇。

四．真空采血管使用中常见问题及处理办法

真空采血管是近几年应用于临床的检验采血新产品。由于其操作简便、干净安全、准确可靠，正为各医院普遍应用。但在临床使用过程中，时有各种问题发生，影响了标本的顺利采集。下面仅就我们在实际操作过程中发现的问题，分析其存在的原因并提出改进措施。在采血时，仍要时时观察血液流入情况，以便针对性处理。1．溶血

原因：真空管的负压相对较大，采血初始，血液流入管底速度快，红细胞相互撞击可致破裂，临床偶见溶血。

措施：采集血标本时，倾斜双向采血针采血管侧针头，使其靠近采血管侧壁，血液沿管壁缓缓流下，避免红细胞直接撞 击造成破裂。2．漏血

原因：双向采血针采血管端乳胶护套松动或针头刺出乳胶护套，至使双向采血针密封 不严。静脉穿刺时，血液沿双向采血针采血管端漏出。

措施：采血前检查并安紧乳胶护套，遇有针头刺出则重新套好针头，以保持其密闭性。

3．血液流入不畅

原因：穿刺针头贴于血管壁或采血管内无负压。

措施：在保 证静脉穿刺成功的前提下，调节针头方向至血液流入采血管，若无效则更换采血管。

4．采血量不足或过量

原因：少数难免存在质量问题，采血管内负压不足或过高。措施：（1）将注射器针头自采血管胶塞处刺入，抽吸采血管内空气使之形成负压至采足血标本。原有血容量较少 时也可直接更换采血管。（2）提前拨出穿刺针。5．穿刺针头脱出

原因：机械牵拉所致，尤其是在多个采血管采血时。

措施：一次采血使用采血管较多时，注重有效固定；更换采血管时，动作幅度要小，以防针头脱出增加病人痛苦。

第四篇：药品真空冷冻干燥过程测温软件的开发设计论文

引言

真空冷冻干燥简称冻干，是将湿物料或溶液在较低的温度(-10℃～-50℃)下冻结成固态，然后在真空(1.3～13帕)下使其中的水分不经液态直接升华成气态，最终使物料脱水的干燥技术。我国是原料药生产大国，因此该技术应用前景十分广阔。

真空冷冻干燥是一种使物料在低温低压下脱水的干燥工艺。现代生物药品大多具有热敏性，在对热敏性生物药品进行干燥时，为防止由于温度过高而使药品变性，影响其质量，目前广泛采用真空冷冻干燥技术[1]。生物药品冻干过程中必须考虑：①如何保证冻干过程顺利进行;②如何减少冻干过程对生物药品品质的影响;③如何降低生物药品冻干过程中的能耗。在保证生物药品冻干品质条件下，真空冷冻干燥过程中应尽量提高样品温度，因为样品温度每升高1℃，升华干燥时间将缩短13%以上[2]。但是样品温度过高会对冻干产品质量造成破坏，出现熔融、塌陷和皱缩等问题。因此，需要对冻干过程中的药品温度进行准确测量与控制。升华界面是指在冻干药品溶液一次干燥过程中，位于干燥层和冻结层之间的移动界面，随一次干燥进行，升华界面由冻干药品顶部逐渐移动至底部，直接反映一次干燥进程，可由此来判断一次干燥终点。

与其它干燥方法一样，要维持升华干燥的不断进行，必须满足两个基本条件，即热量的不断供给和生成蒸汽的不断排除。在开始阶段，如果物料温度相对较高，升华所需要的潜热可取自物料本身的显热。但随着升华的进行，物料温度很快就降到与干燥室蒸汽分压相平衡的温度，此时，若没有外界供热，升华干燥便停止进行。在外界供热的情况下，升华所生成的蒸汽如果不及时排除，蒸汽分压就会升高，物料温度也随之升高，当达到物料的冻结点时，物料中的冰晶就会融化，冷冻干燥也就无法进行了。

目前，国内外冻干机大多采用传统的接触式测温方法，将热电偶或热敏电阻插入冻干样品中对冻干过程进行监测。传统测温方法有一定局限性[1]，即无法测得移动的升华界面温度，热电偶或热敏电阻本身会对冻干样品传热产生影响，导致被监测的样品比未监测样品干燥更快，无法准确判断整个批次样品冻干状况，且对冻干过程无菌化造成不利影响。因此，开发非接触式测温软件对于药品冻干品质保证和节能有着重要意义。

动压测温技术是一种非接触测温技术，在冷冻干燥过程中通过关闭中隔阀进行压力升测试，获得干燥室内压力升数据，并采用动态参数估值法(DynamicParametersEstimation，DPE)计算得到升华界面温度。本文对DPE数本文由论文联盟http://www.xiexiebang.com收集整理学模型和求解方法进行分析，并采用MATLAB编程开发DPE动压测温软件。

1.冻干过程动压测温技术

1.1动压测温技术

动压测温是根据平衡状态下的冰晶温度与其饱和蒸汽压为单值函数，在升华干燥过程中，突然中断从冻干室流向冷阱的水蒸汽流，通过测量冻干室内压力回升情况，运用数据回归方法推算升华界面温度，可较准确反映升华界面温度[3]。压力升测试(PressureRiseTest，PRT)是在样品冻干过程中，中隔阀突然关闭，冻干室压力因为冰的持续升华而上升，直至冻干室压力与升华界面冰的饱和水蒸气压相等为止，从而可得出冻干室压力随时间变化曲线。基于PRT动压测量技术，有气压温度测量法(BarometricTemperatureMeasurement，BTM)[4，5]、压力温度测量法(ManometricTemperatureMeasurement，MTM)[68]、动态压力升法(DynamicPressureRise，DPR)[9]、压力升分析法(PressureRiseAnalysis，PRA)[10]等方法。

在前人研究基础上，Velardi等提出了“DynamicParametersEstimationMethod(DPE)”测温新方法[11]，该方法可以看作是MTM法的改进，其建立了冻干室中热质传递的一维非稳态模型，通过DPE法可得到药品冻结层温度分布、升华界面位置、药品瓶底与搁板传热系数、药品干燥层有效扩散系数，以及在压力升测试过程中冻结层温度上升状态。利用DPE方法模拟测得的参数可靠性更高[12]。Barresi等[13，14]根据DPE法建立了一种适用于冻干过程的测量和控制策略，可对冻干过程进行在线优化监控，在保证药品冻干质量的前提下缩短冻干时间。

1.2DPE理论模型和求解方法

1.2.1模型建立假设[11]

在冻干过程中，动压测量实施时间较短，一个测量单元可在3～20s内完成。为简化计算，对动压测量法实施作如下假设：

①冻干过程热量和质量传递是一维，且传递方向垂直于物料表面;

②升华过程仅发生在物料升华界面上，不考虑干燥层中的解析干燥;

③冻干过程中，较短时间内，温度、压力和升华界面位置等物理量变化很小，在中隔阀关闭之初，冻结层按准稳态处理;

④假设冻干室内为水蒸气，不考虑非凝性气体;

⑤由于压力很低，冻干室内的气体视为理想气体;

⑥只考虑热传导，不考虑箱体对物料的辐射作用。

2.DPE动压测温软件开发

软件开发原理

MATLAB是一种高效的工程计算语言，在数值计算、数据处理、自动控制等方面有着广泛应用，可实现大量数据的分析、处理及显示，而且具有图形用户界面(GraphicalUserInterface，GUI)设计功能[15]，界面设计友好、方便用户操作。

本文将DPE冻干传热模型在时间和空间上进行区域离散化(见图3)，建立节点离散方程[16]，使用MATLABR2011a软件对离散方程进行编程，并利用软件自身GUI设计功能对界面进行设计。

3结语

真空冷冻干过程中，对冻干产品温度进行准确测量与控制，关键是确保冻干样品质量和提高干燥效率。本文对动态参数估值法(DPE)法数学模型及求解方法进行分析，并基于DPE模型的非接触测温算法进行数值计算，运用MATLAB软件编程，开发动压测温软件对药品冻干过程进行监测，通过计算得到样品冻干过程参数;分别用不同样品在不同型号的冻干机上进行冻干实验，将测得PRT数据运用所开发软件进行模拟计算，实验测试值与模拟计算结果一致，可应用于冻干进程判断。本文所开发的软件能通过动压测量计算出冻干样品状态参数，但需要进一步完善。后续研究将建立冻干过程优化控制策略，通过控制冻干过程主要变量(冻干室压力、隔板温度)达到冻干过程最优化，目标是实现在不同型号冻干机上对不同样品冻干过程进行优化控制，缩短冻干时间。

第五篇：环保型混凝土搅拌站三维设计指导书

华 北 水 利 水 电 学 院

毕 业 设 计 指 导 书

设计题目

环保型混凝土搅拌站三维设计

班级学号：

姓

名:

指导教师：

设计期限： 2013年2月21日开始

2013年 6月

日结束

机械学院

2013年 2月28日

一、环保型混凝土搅拌站的组成及工作情况

混凝土搅拌站的特性

混凝土搅拌站是由搅拌主机、物料称量系统、物料输送系统、物料贮存系统、控制系统五大组成系统和其他附属设施组成的建筑材料制造设备，其工作的主要原理是以水泥为胶结材料，将砂石、石灰、煤渣等原料进行混合搅拌，最后制作成混凝土，作为墙体材料投入建设生产。混凝土搅拌站自投入使用以来，在我国建筑建材业一直发挥着重要作用，当然这也是混凝土搅拌站本身所具备的优越的特性所决定的。

混凝土搅拌站主要分为砂石给料、粉料给料、水与外加剂给料、传输搅拌与存储四个部分，设备通身采用整体钢结构铸造，优质H型钢不仅外观美观大方，还加强了混凝土搅拌站的整体结构强度，设备安装便捷，可应用于各种复杂的地形结构。

混凝土搅拌站拥有良好的搅拌性能，设备采用螺旋式双卧轴强制式搅拌主机，不仅搅拌机能强，对于干硬性、塑性以及各种配比的混凝土均能达到良好的搅拌效果。且搅拌均匀，效率高。

混凝土搅拌站不仅具有优良的搅拌主机，还具备各种精良配件，如螺旋输送机、计量传感器、气动元件等，这些部件保证了混凝土搅拌站在运转过程中高度的可靠性，精确的计量技能以及超长的使用寿命。同时，混凝土搅拌站各维修保养部位均设有走台或检梯，且具有足够的操纵空间，搅拌主机可配备高压自动清洗系统，具有功能缺油和超温自动报警功能，便于设备维修。

混凝土搅拌站拥有良好的环保机能，在机器运转过程中，粉料操纵均在全封锁系统内进行，粉罐采用高效收尘器/雾喷等方法大大降低了粉尘对环境的污染，同时混凝土搅拌站对气动系统排气和卸料设备均采用消声装置有效地降低了噪音污染。

混凝土搅拌站工作原理

混凝土搅拌站分为四个部分:砂石给料、粉料(水泥、粉煤灰、膨胀剂等)给料、水与外加剂给料、传输搅拌与存储.其工作流程如图1 所示,搅拌机控制系统上电后,进入人-机对话的操作界面,系统进行初始化处理,其中包括配方号、混凝土等级、坍落度、生产方量等.根据称重对各料仓、计量斗进行检测,输出料空或料满信号,提示操作人员确定是否启动搅拌控制程序.启动砂、石皮带电机进料到计量斗;打开粉煤灰、水泥罐的蝶阀,启动螺旋机电机输送粉煤灰、水泥到计量斗;开启水仓和外加剂池的控制阀使水和外加剂流入计量斗.计量满足设定要求后开启计量斗斗门,配料进入已启动的搅拌机内搅拌混合,到设定的时间打开搅拌机门,混凝土进入己接料的搅拌车内.二、系统各部件分析

搅拌主机

搅拌主机按其搅拌方式分为强制式搅拌和自落式搅拌。强制式搅拌机是目前国内外搅拌站使用的主流，它可以搅拌流动性、半干硬性和干硬性等多种混凝土。自落式搅拌主机主要搅拌流动性混凝土，目前在搅拌站中很少使用。

强制式搅拌机按结构形式分为主轴行星搅拌机、单卧轴搅拌机和双卧轴搅拌机。而其中尤以双卧轴强制式搅拌机的综合使用性能最好。

物料称量系统

物料称量系统是影响混凝土质量和混凝土生产成本的关键部件，主要分为骨料称量、粉料称量和液体称量三部分。一般情况下，每小时20立方米以下的搅拌站采用叠加称量方式，即骨料（砂、石）用一把秤、水泥和粉煤灰用一把秤、水和液体外加剂分别称量，然后将液体外加剂投放到水称斗内预先混合。而在每小时50立方米以上的搅拌站中，多采用各称物料独立称量的方式，所有称量都采用电子秤及微机控制。骨料称量精度≤2%，水泥、粉料、水及外加剂的称量精度均达到≤1%。

物料输送系统

物料输送由三个部分组成：

一、骨料输送：目前搅拌站输送有料斗输送和皮带输送两种方式。料斗提升的优点是占地面 积小、结构简单。皮带输送的优点是输送距离大、效率高、故障率低。皮带输送主要适用于有骨料暂存仓的搅拌站，从而提高搅拌站的生产率。

二、粉料输送：混凝土可用的粉料主要是水泥、粉煤灰和矿粉。目前普遍采用的粉料输 送方式是螺旋输送机输送，大型搅拌楼有采用气动输送和刮板输送的。螺旋输送的优点是结构简单、成本低、使用可靠。

三、液体输送主要指水和液体外加剂，它们是分别由水泵输送的。

物料储存系统

混凝土可用的物料贮存方式基本相同。骨料露天堆放（也有城市大型商品混凝土搅拌站用封闭料仓）；粉料用全封闭钢结构筒仓贮存；外加剂用钢结构容器贮存。

控制系统

搅拌站的控制系统是整套设备的中枢神经。控制系统根据用户不同要求和搅拌站的大小而有不同的功能和配制，一般情况下施工现场可用的小型搅拌站控制系统简单一些，而大型搅拌站的系统相对复杂一些。

三、设备选型计算

搅拌机的选型计算

搅拌机以搅拌原理来划分可分为强制式和自落式两类。两者相比，强制式的搅拌作用强烈，一般在30-60秒的搅拌时间就可将混合物拌成匀质性混凝土，自落式的搅拌时间需翻倍甚至更长。

但是在相同的搅拌容量下，强制式与自落式相比搅拌机的驱动功率较大，相应的设备装机总功率及配电设施要增加，但是工作周期较短，所以生产混凝土的单位能耗增加不大。所以，这里选择强制式搅拌主机。

强制式搅拌机按结构型式区分为两类，一类是立式搅拌轴，另一类是卧式搅拌轴。

两者相比立轴型式的功率消耗要高于卧轴型式；对骨料粒径的适应范围立轴型式最大粒径一般为60㎜，卧轴型式最大粒径一般为80㎜。

两者的结构特点，立轴搅拌机的上盖部位受驱动装置安装位置与维修条件的限制，用作搅拌站的主机，不利于骨料投料装置和粉料计量装置的结构设计，而卧轴搅拌机的驱动装置在罐体旁侧位置，罐体上方可合理布置骨料投料和粉料计量装置，驱动装置的维护保养工作也更方便。

砂石输送设备选型

带式输送机是一种摩擦驱动以连续方式运输物料的机械。主要由机架、输送皮带、皮带辊筒、张紧装置、传动装置等组成。它可以将物料在一定的输送线上，从最初的供料点到最终的卸料点间形成一种物料的输送流程。它既可以进行碎散物料的输送，也可以进行成件物品的输送。除进行纯粹的物料输送外，还可以与各工业企业生产流程中的工艺过程的要求相配合，形成有节奏的流水作业运输线。

带式输送机具有效率高、运输距离长、动力消耗低等优点、获得了广泛的应用。这里主要用于将搅拌站配置好的砂、石子的混合物料输送给搅拌机。皮带机设计选型的结果，其最大输送能力一般都大于流量的设计参数，而工作时的实际流量取决于输出放料源头装置，设施用时与设计参数有一定的差异，运行时通过控制设定的流程控制制定时和时序，指令相关流程的执行元器件按设计的逻辑程序工作。

皮带机的输送能力的设计选型范围很大，能设配各种规格的搅拌主机，尤其是大规格机型更是非它莫属。

皮带机的带型和倾角按产品结构型式及现场适用条件来选择，适用商混站的C型和E型砼搅拌站一般选平皮带，倾角18°～20°；适用工程站的C型和D型砼搅拌站一般选人字形浅花纹皮带倾角24°～30°。

螺旋输送机的选型计算

螺旋输送机是一种无牵引构件的连续输送机械。它的优点是：LS型螺旋输送机是按照JB/T679-95《螺旋输送机》标准设计制造，是GX型螺旋输送机的换代产品。头部及尾部轴承移至壳体外，吊轴承采用滑动轴承，设有防尘密封装置，轴瓦一般采用粉末冶金，输送水泥采用毛毡轴瓦、吊轴和螺旋轴采用滑块连接，拆卸螺旋时，不用移动驱动装置，拆卸吊轴承时不用移动螺旋，不拆卸盖板可以润滑吊轴承，整机可靠性高，寿命长，适应性强，安装维修方便,螺旋输送机俗称绞龙，是矿产、饲料、粮油、建筑业中用途较广的一种输送设备，从输送物料位移方向的角度划分，螺旋输送机分为水平式螺旋输送机和垂直式螺旋输送机两大类型，主要用于对各种粉状、颗粒状和小块状等松散物料的水平输送和垂直提升 螺旋输送机具有结构简单，制做成本低，密封性强、操 作安全方便等优点，中间可多点装、卸料。广泛用于化工、建材、冶金、粮食等部门，在倾角β< 20 °的情况下，输 送粘度不大、不易变质、不蝗结块的粉状、颗粒状和小块物料。

定量水表的选择计算

目前市场上共有三种类型的节水水表。

1、第一类型的防滴漏水表是用磁性材料组成的磁压敏元件为防滴漏机构，并将其置于水表入水口的表体内，当自来水向外以滴漏的形式向外流出水时，磁压敏机构就会间歇性地向水表供水，从而使水表计量，这种方式可使水表的始动流量小于0.5 L/H，但这种结构的水表，由于采用了磁柱做活塞，故而最怕水里的铁锈、铁质和泥砂等杂质，其磁柱最容易被水中的杂质卡住而不再具有防滴漏的功能；

2、第二类型的防滴漏水表是用小管或小孔将微小流量的自来水引到水表的叶轮盒上，并对准表芯的叶轮进行喷射，将微小流量的水动能集中在一点上去推动叶轮，从而使叶轮转动来达到对微小流量计量的目的，这种方式的水表可使始动流量达到2 L/H，但这种结构的水表由于将微小流量集中在一处对水表进行喷射，这样会造成水表的多计量，从而就会因为自来水管网的水压不稳而使水表产生较大的潜动（即在用户将水龙头全部关闭而不用水时，因管网水压不稳造成水表进行空转的现象），这种潜动一般可达192升/天（一个月即使不用水也会空走5m3～6m3的自来水），导致用户冤枉交水费，从而造成用户投诉和拒缴水费的现象发生，这种结构的另一个缺陷就是很容易被泥砂堵塞和卡死，过了一段时间(一般是三到五个月)后就失去防滴漏的作用；

3、第三类型是隔膜积分式防滴漏水表，它是在普通水表的表壳底0部另做一个腔体，上部结构仍然与普通水表一样，其间用一个软隔膜将其密封的隔开，底部腔体与水表壳出水口相通，在出水口内有一个专门防滴漏机构，当自来水以滴漏的形式向外滴漏时，起初防滴漏机构仍然将水表的出水口封闭，向外滴出的水其实就是水表底部腔体中的水，当这个底部腔体的水（体积为36毫升）被滴漏完毕后，防滴漏机构就会被打开，从而向底部腔体补充排出的水，该腔体的水被补充完毕后，防滴漏机构在弹簧的作用下又将水表出水口密封，又进入下一个循环，在防滴漏机构打开向底部腔体补充水的过程是一个大于水表始动流量的过程，故水表就能进行计量

骨料配料机的选型计算

骨料配料机是集砂和石子的储料、计量、配料输出等功能于一体，模块化设计的果料流程装置。不仅在工程站被广泛应用，也常用于商混站。配料机的型式用代号PL表示，规格用单位为升的阿拉伯数字表示与搅拌主机的进料容量设配的批次骨料容量，如PL1600表示设配1m³搅拌机，其额定出料容量为1000L，进料容量也就是骨料的配料容量为1600L。

PDL系列混凝土配料机是一种新型配料机械、适用于一般的建筑工地、道路、桥梁等工程。可以为出料容量3000升及以下的混凝土搅拌机配料，可由搅拌机提升料斗直接接料，也可由皮带输送机接料。本配料机的称量采用重量控制仪及传感器，可对物料定量、配料和控制、并自动修改落差。本机具有布置合理，结构紧凑，操作简便，配料精确，控制可靠等优点。料仓系统

筒仓是一种封闭式的储存散装物料的罐体，适合储存粮食、水泥、粉煤灰等各种散装物料，具有防雨、防潮、使用方便等特点，筒仓常用规格为100T、150T、200T、300T、500T等，可以按用户要求制作。

砂石仓系统

砂石是混凝土中用量最大的，其用量可占混凝土总量的四分之三左右，只有保证其供给能力，才能使混凝土供给能力的稳定性。一般混凝土搅拌站的每条生产线都拥有四个以上的骨料仓，以便适应不等强度等级的商品混凝土。

除尘器的选型计算

除尘器是把粉尘从烟气中分离出来的设备叫除尘器或除尘设备。除尘器的性能用可处理的气体量、气体通过除尘器时的阻力损失和除尘效率来表达。同时，除尘器的价格、运行和维护费用、使用寿命长短和操作管理的难易也是考虑其性能的重要因素。搅拌站内的粉尘来源和收尘的措施

称量系统

计量装置按计量元素的物理特性区分有流量时间计量、容积计量、重力称重计量等方法，称重计量装置按结构区分有机械杠杆秤、杠杆电子秤和电子秤等形式，电子秤量装置按受力传感器的数量区分又有一点式、三点式和多点式电子秤的称谓，按受力方式区别还有拉

力传感器或压力传感器的区别。

目前，全电子称重计量的称量装置一般称量斗采用三点式，带计量槽皮带机采用四点式，液态添加剂秤采用一点式电子秤，依照计量装置的安装形式选择拉力或压力传感器。该搅拌站计量系统一般由一水泥秤、添加剂秤、水秤、组成。主要作用是完成水泥、水、外加剂等几种物料的配料过程。搅拌站的计量系统一般包括水计量系统、水泥计量系统、液体外加剂计量系统。

四、混凝土搅拌站生产施工工艺流程

五、结构计算

请参照机械结构设计指导书。

六、三维设计

1.在开始建立装配体模型之前，先对模型进行分析。2.灵活使用自下而上和自上而下等多种方法来机械设计。3.思考快速设计方法。

4.建立零件模型，也要对其进行分析，确定特征次序。5.利用solidworks软件绘制图形 6.模拟动画的生成

七、撰写设计说明书

说明书内容包括： 1.目录 2.摘要

3.设计任务书和产品图 4.正文 5.外文翻译 6.参考文献

说明：说明书的格式和编排次序请参照学院的要求。

八、主要参考文献

1.机械设计手册 2.现代混凝土配合比设计手册 3.硅酸盐工业机械及设备 4.混凝土工手册

5.中国预拌混凝土生产企业管理实用手册