【文章內(nèi)容簡介】 乳的各項指標如下 :密度 :ρ=:μ=4600m S 比熱容 x kJ/kg℃ 。要求該設(shè)計除可以滿足防曬乳的生產(chǎn)，經(jīng)適當改造調(diào)整后亦可以生如乳液，精華霜，唇膏之類的日用化妝品。 10 3 設(shè)計規(guī)劃 生產(chǎn)方案的確定 防曬乳是特殊用途化妝品，它的作用原理是將皮膚與紫外線隔離開來，最大的作用是防止紫外線對皮膚的傷害。而隨著人們生活水平的提高，對其保濕、營養(yǎng)、殺菌、美白功能的要求也有所提高。所以選擇加工方案必須考慮到所生產(chǎn)的防曬乳能夠達到食品級，以保證消費者放心使用。在本工藝中全部加工過程由自動生產(chǎn)線完成，整個生產(chǎn)車間為封閉式消 毒除塵設(shè)計 [78]。 防曬乳 的配方 表 防曬乳 的配方 [9] 組 分 含量 /%（質(zhì)量） 組 分 含量 /%（質(zhì)量） A相 B 相 Vegelatum Clear(Natunda Health) 聚 乙氧基醚 80(AK20) 甲氧基肉桂酸辛酯 (ISP) 甘油 水楊酸辛酯 (ISP) 三乙醇胺 苯酮 3(ISP) Germuben Ⅱ E (ISP) 十八烷醇 (LTO) 香精 適量 硬酯酸單甘酯 去離子水 至 100 硬脂酸 工藝流程 反應(yīng)器開始工作時首先將反應(yīng)物裝入反應(yīng)器，然后向夾套中通入 加熱用的水蒸汽，將反應(yīng)物加熱到某個所需要的溫度 ， 然后停止通入加熱蒸汽，而向夾套中通入 冷卻水，以除去反應(yīng)放出的熱量，使反應(yīng)器的溫度按照所規(guī)定的溫度一時間 11 曲 線變化 [10]。 圖 工藝流程圖 主要操作條件 1．溫度 :反應(yīng)溫度為 20℃ — 75℃ 2．壓力 :反應(yīng)壓力為常壓 3．無塵無毒；生產(chǎn)過程必須為無塵無毒 裝置設(shè)計特點 1． 由于原料的性質(zhì)，決定了裝 置屬于普通的加熱類型，設(shè)備材料選用不銹鋼。設(shè)計采用了 120℃ 水蒸氣加熱和 20℃ 水冷卻。 2． 由于反應(yīng)過程不產(chǎn)生熱量，最高只加熱到 70℃ — 75℃ ，所以要求的壓力應(yīng)為常壓。 3． 為了使得產(chǎn)品無菌純凈，生產(chǎn)裝置需要采用自動化設(shè)計，盡量減少直接的A 相 加熱至7075℃ B 相 加熱至 65℃ 加入香料 攪拌至 55℃ 加入Germuben Ⅱ E (ISP) 12 接觸，從進料到生產(chǎn)出產(chǎn)品都在自動化條件下完成。車間采用無塵設(shè)計。工作人員需要進行消毒、無塵處理。 4． 為了使得生產(chǎn)其他化妝品時也能滿足要求，各種參數(shù)在進行些許調(diào)整后，就可以生產(chǎn)雪花膏、乳液、精華液等乳狀產(chǎn)品。 13 4 設(shè)計計算 反應(yīng)器各個部件的尺寸的確定 反應(yīng)釜 裝料量系數(shù)η的選取與體積 V 的計算 已知防曬 乳 的各項參數(shù) :密度 :ρ=:μ=4600mPaS 反應(yīng)物質(zhì)量（每釜） m=400kg 由于反應(yīng)物料的黏度較大，所以裝料系數(shù) η為 — （取 ） =m/ρ=400kg/V= /η=372L/=465L=465*103ml 反應(yīng)器內(nèi)徑和高度的計算 在已知攪拌器的操 作容積后，首先要選擇罐體適宜的長徑比（ H/ ）如圖，所示，以確定罐體直徑和高度。選擇時主要考慮以下兩方面因素 : 1． 長徑比對攪拌功率的影響 :在轉(zhuǎn)速不變的情況下， P∝ 5（其中 D— 攪拌器直徑， P— 攪拌功率）， P 隨反應(yīng)釜體直徑的增大而增加很多，減少長徑比只能無謂地損耗一些攪拌功率。因此一般情況下，長徑比（ H/ ）應(yīng)選擇大一些。 2． 長徑比對傳熱的影響；當容積一定時， H/ 越高，越有利于傳熱。長徑比的確定通常采用經(jīng)驗值 。如表所示 : 表 反應(yīng)器的 H/Di值 [11] 種類 釜內(nèi)物料類型 一般反應(yīng)釜 液 — 液相或液 — 固相物料 1～ 氣 — 液相物料 1～ 2 14 已知 V≈ H≈ ） (41) 則 (42) 式中 V—— 釜體容積 ； H—— 筒體高度， m； —— 筒體內(nèi)徑， m. = 計算出 790mm。 H=950mm 圖 H/ 本 設(shè)計 的反應(yīng)器釜體選取不銹鋼材料的 。 反應(yīng)器頂蓋和底座的確定 因為此工藝設(shè)計在常壓下進行，所以頂蓋采用薄鋼板制造的 橢圓型 蓋。底座焊接在釜體的頂蓋上，用以連接減速器和軸密封裝置。 反應(yīng)器夾套的選取 （一） 整體夾套的結(jié)構(gòu)類型 [12] 15 圖中 a 為圓筒部分夾套，用于需加熱面積不大的場合； b 為圓筒一部分和下封頭包有夾套，是最常用的典型結(jié)構(gòu)； c 為在圓筒部分的夾套中間設(shè)置支撐或加強環(huán)，以提高內(nèi)筒的穩(wěn)定性，在夾套中介質(zhì)壓力較大時，由于這種結(jié)構(gòu)減少了內(nèi)筒的計算長度，從而減少了筒體壁厚； d 為全包式夾套，與前三種比較，傳熱面積最大。 本 設(shè)計 選取 d 夾套類型。 圖 整體夾套的類型 （二） 整體夾套與釜體連接方式的選取 [13] 整體夾套與釜體連接方式有可拆式和不可拆式，如圖 圖 夾套與釜體的連接結(jié)構(gòu) a 為可拆式結(jié)構(gòu)連接結(jié)構(gòu)，它適應(yīng)于需要檢修內(nèi)筒外表面以及定期更換夾套， 16 或者由于特殊要求，夾套與內(nèi)筒之間不能焊接的場合； b 為常用的不可拆式連接結(jié)構(gòu)，夾套與內(nèi)筒之間采用焊接，加工簡單，密封可靠。 本 設(shè)計 選取 b 不可拆式連接結(jié)構(gòu)。 而不可拆式又分為多種，以下列 5 種 最為 常見 ： a b c d e 圖 不可拆式夾套 a 是最常見的； b 和 c 是適用于橢圓封頭和蝶形封頭； d 適用于錐形封頭； e的下端封口件為一圓筒，也可以做成錐形筒，加工方便，但強度較 b 差。 本 設(shè)計 選取 b 型夾套結(jié)構(gòu)。 整體夾套的直徑及高度的選取 (一 )夾套的直徑 可根據(jù)罐體直徑的大小如圖給出的數(shù)值選用 表 夾 套直徑 與罐體直徑 的關(guān)系 ， mm 500～ 600 700～ 1800 2020～ 3000 mm +50 +100 +200 本 設(shè)計 的罐體直徑為 790mm，所以此設(shè)計的 夾套的直徑選為 890mm。 17 (二 )夾套筒體高度 主要取決于傳熱面積，一般不低于反應(yīng)物料的高度，來保證充分傳熱?？捎上率焦浪?: = (43) (44) (45) 式中 反應(yīng)器下封頭容積， m3； —— 下封頭內(nèi)表面積， m2； S—— 罐體內(nèi)橫截面積， m2。 、 、 中大者。按計算的夾套高度，校核傳熱面積。 夾套封閉構(gòu)件的厚度確定 A 18 B C D 圖 夾套結(jié)構(gòu)設(shè)計 19 此四種類型適用于上述的各種類型夾套。 整體夾套附件的確定 進口接管 整體夾套的出口接管結(jié)構(gòu)和一般容器一樣，不需進行特殊處理。進口接管則因為夾套與罐體間距離較小，應(yīng)采用側(cè)開口或在夾套內(nèi)安裝擋板，如圖 所示： 圖 夾套的進口接管結(jié)構(gòu) 進口接管由 鐵制成，為了減少摩擦阻力，可在噴嘴內(nèi)搪瓷。 反應(yīng)器的攪拌裝置的選取 攪拌裝置由攪拌器和攪拌軸組成。電動機驅(qū)動攪拌軸上的攪拌器以 一定的方向和轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，使靜止的流體對流循環(huán)，并維持一定的湍流強度，從而達到加強混合、提高傳熱和傳質(zhì)速率的目的。 (一 )攪拌器的形式 [13] （ 1） 漿式攪拌器 其結(jié)構(gòu)簡單，材料一般為扁鋼，也可以用碳鋼、合金鋼、有色金屬等，在料液層比較高時，常用幾層槳葉，相鄰兩層槳葉交錯 90186。 來達到攪拌均勻。 20 圖 漿式攪拌器 (2)渦 輪 式攪拌器 有很多形式，其直徑不能做得太大，一般在 φ700 以下。 圖 渦輪式攪拌器 (3)錨式和框式攪拌器 21 此類攪拌器底部形狀與反應(yīng)器下封頭形狀相似，如圖 圖 錨式和 框式攪拌器 （ a）（ b）適用于橢圓形或蝶形下封頭的釜體；（ c）適用于錐形封頭的釜體； 反應(yīng)釜的直徑較大或物料黏度很大時，常用橫梁加強，其結(jié)構(gòu)就為框式。 此類攪拌器的直徑較大，取釜體直徑的 2/3～ 9/10。適用于有固體沉淀或容易掛料的場合。 (4)推進式攪拌器 為整體鑄造，加工方便，采用焊接時，需模鍛后再與軸套焊接，加工較困難。其直徑約為反應(yīng)器內(nèi)徑的 1/4～ 1/3。 圖 推進式攪拌器 22 (5)其他形式攪拌器 螺桿式和螺帶式攪拌器等 圖 螺桿式和螺帶式攪拌器 (二 )攪拌器形式的確定 可 根據(jù)流動狀態(tài)、攪拌目的、攪拌容量、轉(zhuǎn)速范圍及反應(yīng)物黏度進行選擇，經(jīng)驗表如下 : 表 攪拌器型式選擇 流動狀態(tài) 攪拌參數(shù) 攪拌器形式 對流 循環(huán) 湍流 循環(huán) 剪切流 攪拌設(shè)備容 量 轉(zhuǎn)速 最高黏度 渦輪式 Ο Ο Ο 1～ 100 10～ 300 50 漿式 Ο Ο Ο 1～ 200 10～ 300 2 推進式 Ο Ο 1～ 1000 100～ 500 50 折葉開啟 渦輪式 Ο Ο 1～ 1000 10～ 300 50 錨式 Ο 1～ 10