基于有限元分析的中药提取罐下排渣门设计

摘要

中药提取罐是中药生产的关键设备，其操作压力一般大约在0.1～0.2MPa之间，属于一类压力容器。中药提取罐按照结构和外形可以分为直筒形、正锥形、斜锥形三种形式。设备均由不锈钢和碳钢材料复合制作而成，具有耐腐蚀性，同时能够保证药品的质量，提取时间短，生产效率高。
　　 中药提取罐主要由罐体、加料口、夹套、排渣门、气缸等部件组合而成，其中，下排渣门与罐体的密封性能和安全性能是关系到提取罐能否安全生产的重要因素，下排渣门主要出现的问题是泄漏现象。调查表明，约有80％的泄漏失效是由于下排渣门密封出现问题引起的。随着中药生产的大型化发展趋势，许多中药生产企业需要提取罐排渣门口径进一步增大以满足生产要求。目前，国内生产的提取罐排渣门的最大直径为1.2m，工作压力最大约为0.20MPa。增大提取罐排渣门口径，遇到的困难是提取罐排渣门结构复杂，没有现成的计算公式，同时要解决排渣门的泄漏等问题。
　　 本文应用有限元分析方法，分析设计了Ф1400mm口径提取罐排渣门，解决了下排渣门口径增大会发生泄露的问题。通过对ANSYS计算结果与水压试验结果相比较，验证了有限元方法在设计复杂几何形体、组合结构中的可靠性和精确性。与传统的根据工程计算近似公式设计的方法相比较，有限元分析设计方法更加合理，设计结果也更加符合工程实际情况。
　　 本文的设计方法对中药提取罐大口径排渣门的设计具有一定的参考价值。

目录

文摘

英文文摘

第1章 绪论

1.1 课题研究的背景和意义

1.1.1 中药材的提取方法

1.1.2 中药提取罐是中药生产最常用的提取设备

1.1.3 课题研究现状与意义

1.2 有限元软件概述

1.2.1 有限元理论简介

1.2.2 常用有限元软件ANSYS简介

1.3 压力容器分析设计

1.3.1 分析设计概述

1.3.2 压力容器的应力分类

1.4 本文的研究目的及内容

1.4.1 本文的研究目的

1.4.2 本文研究的内容

第2章 中药提取罐下排渣门结构概述

2.1 中药提取罐下排渣门基本结构

2.2 下排渣门的密封结构

2.2.1 常见压力容器的密封机理与分类

2.2.2 提取罐下排渣门的密封形式

2.3 本章小结

第3章 基于有限元分析的中药提取罐下排渣门结构设计

3.1 现有在役的Ф1200mm排渣门有限元计算

3.1.1 横梁模型的简化

3.1.2 有限元单元solid45的选取

3.1.3 横梁有限元计算分析

3.1.4 横梁有限元计算结果

3.2 Ф1200mm门盖模型有限元分析

3.2.1 门盖有限元模型的建立

3.2.2 门有限元计算结果

3.3 Ф1400mm排渣门结构设计

3.3.1 Ф1400mm排渣门结构设计思路

3.3.2 Ф1400mm排渣门横梁结构有限元计算分析

3.3.3 Ф1400mm排渣门横梁计算结果

3.3.4 Ф1400mm门盖的有限元计算分析

3.3.5 Ф1400mm门盖有限元计算结果

3.4 Ф1400mm下排渣门十字轴和搭钩计算

3.5 Ф1200mm下排渣门与Ф1400mm下排渣门变形量比较

3.6 本章小结

第4章 O形橡胶密封圈有限元分析

4.1 橡胶材料的本构模型

4.2 实验测量橡胶的参数常量

4.3 O形橡胶密封圈有限元分析

4.3.1 有限元模型的建立

4.3.2 计算结果与分析

4.4 本章小结

第5章 水压实验

5.1 水压试验结果与有限元计算结果比较

5.2 本章小结

第6章 全文总结与展望

6.1 结论

6.2 展望

参考文献

致谢