第一篇设计说明书

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第一篇设计说明书

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1.1设计依据

1.1.1设计任务书

(一)设计基本数据

①生产规模:2000t/a医用级羟基磷灰石粉体

②年操作日:300天,两班制间歇生产。

③基本原料

硝酸钙溶液:25%

氨水:17%

磷酸氢二铵溶液:20%

(二)反应工艺参数

(1)反应

液固比:20:1反应时间:3小时料浆比重:1.09

反应温度:85℃中和pH: 10.0

(2)分离

反应料浆经沉降后(沉降分离时间:8hr,稠浆比重:1.21),采用离心机分离,分离后所得固相即为医用级羟基磷灰石粉体半成品,含湿量为35%。

(3)中和,分离过程均不考虑机械损失,同时中和过程不考虑水分的蒸发。

1.1.2设计依据与设计原则

1.1.

2.1设计依据

(1)《中华人民共和国国民经济和社会发展第十二个五年规划纲要》;

(2)《中华人民共和国环境保护法》和《中华人民共和国劳动安全法》等相关的国家法律、法规;

(3)《化工建设项目可行性研究报告内容和深度的规定》(2005年版)及有关专业国家标准;

1.1.

2.2设计原则

(1)认真贯彻落实国家基本建设的有关政策、法规,合理安排建设周期,严格控制工程建设项目的生产规模和投资。

(2)严格遵循现行消防、安全、卫生、劳动保护等有关规定、规范,保障生产安全顺利进行和操作人员的安全。

(3)产品生产和质量指标符合国家及地方颁发的各项相关标准。

(4)注重环境保护,设计中选用清洁生产工艺,在生产过程中减少“三废”排放,同时采用行之有效的“三废”治理措施,严格执行“三废”治理、“三同时”的方针。

(5)坚持体现“社会经济效益、环保效益和企业经济效益并重”的原则,按照国民经济和社会发展的长远规划,行业、地区的发展规划,在项目调查、选择中对项目进行详细全面的论证。

1.2市场预测与分析

1.2.1产品市场情况分析

由于羟基磷灰石(HA)不但与人体骨骼晶体成分和结构基本一致,而且其生物相容性、界面生物活性均优于医用钛、硅橡胶及植骨用碳材料等植入医用材料,另外有极好骨传导性和与骨结合的能力,无毒副作用,无致癌作用,所以被广泛用作硬组织修复材料和骨填充材料的生理支架以及疾病、意外事故中的骨修复材料。同时,羟基磷灰石具有良好的生物活性,具有特殊的晶体化学特点,是较好的生物材料,被广泛应用于骨组织的修复与替代技术.所以医用级羟基磷灰石的市场需求量大,医用价值高。

1.2.2产品的价格趋势分析

医用级羟基磷灰石单价1000元/公斤。

1.2.3、产品代替产品分析

骨移植替代品:倍骼生生物活性玻璃

倍骼生(PerioGlass)为一种生物活性玻璃材料,在国外作为异质骨移植材料用于口腔领域,已取得了较好疗效,而国内尚未见报道。我们1997年起,将倍骼生选择性用于口腔内科临床,已随访问6-20个月。

倍骼生呈颗粒状,大小不一,直径90710μ,主要成份为二氧化硅、氧化钙、氧化钠及戊氧磷酸盐。当植入体内与组织液或血液接触后,首先是材料中的钠离子与组织液中的氢离子置换,在材料颗粒表面形成富硅凝胶层,以此为核心,来自于材料或组织液中的钙或磷沉积于此,并有碳酸阴离子掺入,结晶为碳酸羟基磷灰石(HCA)层,吸引成骨细胞在此释放有机成份,进而矿化成骨。倍骼生的主要特性就是这种颗粒表面反应持续进行,直到材料中所有的离子均发生交换,直径小于300μ的颗粒一年内即完全反应,大颗粒也会在三年内完全消失

倍骼生的生物活性尚在试验当中,生产工艺亦不成熟,所以相比之下,在骨移植领域仍是羟基磷灰石的市场。

1.2.4、产品风险分析

①医用级羟基磷灰石单价1000元/公斤,价格昂贵。

②根据《倍骼生与羟基磷灰石在牙槽骨修复中的效果比较》,修复效果作比较,可知羟基磷灰石亦存在一些不足之处。市场有被倍骼生侵占的威胁。

1.3产品方案

1.3.1产品名称和性质

羟基磷灰石,又称羟磷灰石,是钙磷灰石(Ca

5(PO

4

)

3

(OH))的自然矿物化。

但是经常被写成(Ca

10(PO

4

)

6

(OH)

2

)的形式以突出它是由两部分组成的:羟基与

磷灰石。OH-基能被氟化物、氯化物和碳酸根离子代替,生成氟基磷灰石或氯基磷灰石,其中的钙离子可以被多种金属离子通过发生离子交换反应代替,形成对应金属离子的M磷灰石(M代表取代钙离子的金属离子)。羟基磷灰石(HAP)是脊椎动物骨骼和牙齿的主要组成,人的牙釉质中羟基磷灰石的含量在96%以上。羟基磷灰石具有优良的生物相容性,并可作为一种骨骼或牙齿的诱导因子,在口腔保健领域中对牙齿具有较好的再矿化、脱敏以及美白作用。实验证明HAP 粒子与牙釉质生物相容性好,亲和性高,其矿化液能够有效形成再矿化沉积,阻止钙离子流失,解决牙釉质脱矿问题,从根本上预防龋齿病。含有HAP材料的牙膏对唾液蛋白、葡聚糖具有强吸附作用,能减少患者口腔的牙菌斑,促进牙龈炎愈合,对龋病、牙周病有较好的防治作用。

Trueman等研究发现,HAp与氟磷灰石具有同样的结构:六方晶系,空间群

P6

3/m,分子式为Ca

10

(PO

4

)

6

(OH)

2

,其中Ca2+(CaⅠ和CaⅡ)位置(A位)易1、2、3价离

子和REE3+替换;(PO4)3-位置(X位)易被(AsO

4)3-、(SO

4

)2-、(VO

4

)3-、(SiO

4

)4-、(CO

3

)2-

替换;OH-位置(Z位,通道离子)易被F-、Cl-、Br-、I-、O2-、(CO

3

)2-替代。A、X、Z 还能相互耦合替代。HAp的结构为六角柱体,与c轴垂直的面是一个六边形,a、b 轴的夹角为120°,晶格参数为a=b=0.9421nm、c=0.6882nmCa/P原子比为1.67,属于硝酸钙(TCP)陶瓷中的一种生物活性材料。

羟磷灰石是人体骨骼组织主要成分。植入体内后,钙和磷会游离出材料表面被身体组织吸收,并生长出新的组织。有研究证明羟磷灰石的晶粒越细,生物活性越高。牙齿表面的珐琅质的主要成份亦是羟磷灰石。

1.3.2产品的质量规格

产品规格:粉末、多孔颗粒、块状(非标定型)产品

纯的羟磷灰石粉末是白色,但天然的羟磷灰石会夹杂着棕色、黄色或绿色。也可以用人工的方式合成,应用于骨组织修复。

产品外观

1.3.3产品规模

①生产规模:2000吨/年

②年操作日:300天/年,两班制间歇生产

1.3.4产品包装方式

包装标准:在生产技术活动中,对所有制作的运输包装和销售包装的品种、规格、尺寸、参数、工艺、成分、性能等所做的统一规定。产品包装标准是包装设计、生产、制造和检验包装产品质量的技术依据。

产品的包装说明是包装的重要组成部分,它在宣传产品功效、争取消费者了解、指导人们正确消费方面有重大作用。

产品标签主要包括:制造者或销售者的名称和地址、产品名称、商标、成分、品质特点、包装内产品数量、使用方法及用量、编号、贮藏应注意的事项、质检号、生产日期和有效期等内容。值得提及的是,印有彩色图案或实物照片的标签有明显的促销功效。

包装标志:是在运输包装的外部印制的图形、文字和数字以及它们的组合。包装标志主要有运输标志、指示性标志、警告性标志三种。运输标志又称为唛头(Mark),是指在产品外包装上印制的反映收货人和发货人、目的地或中转地、件号、批号、产地等内容的几何图形、特定字母、数字和简短的文字等。指示性标志是根据产品的特性,对一些容易破碎、残损、变质的产品,用醒目的图形和简单的文字做出的标志。指示性标志指示有关人员在装卸、搬运、储存、作业中引起注意,常见的有“此端向上”、“易碎”、“小心轻放”、“由此吊起”等。警告性标志是指在易燃品、易爆品、腐蚀性物品和放射性物品等危险品的运输包装上印制特殊的文字,以示警告。常见的有“爆炸品”、“易燃品”、“有毒品”等。

按产品经营方式分:内销产品包装、出口产品包装、特殊产品包装;

按包装在流通过程中的作用分:有单件包装、中包装和外包装等;

按包装制品材料分:有纸制品包装、塑料制品包装、金属包装、竹木器包装、玻璃容器包装和复合材料包装等;

按包装使用次数分:有一次用包装、多次用包装和周转包装等;

按包装容器的软硬程度分:有硬包装、半硬包装和软包装等;

按产品种类分:有食品包装、药品包装、机电产品设器包装、危险品包装等;

按功能分:有运输包装、贮藏包装和销售包装等;

按包装技术方法分:有防震包装、防湿包装、防锈包装、防霉包装等;

按包装结构形式分类:贴体包装、泡罩包装、热收缩包装、可携带包装、托盘包装、组合包装等。

本产品根据GB1.7《标准化工作导则产品包装标准的编写规定》制定包装方式:复合材料包装、纸筒密封包装。

1.4原料中间产品的主要技术规格

1.4.1原料、辅助原料的主要技术规格

1.4.

2.1产品主要技术指标

A、外观白色粉末

B、粒度上限筛筛余物≤5%及下限筛过筛物≤5%

C、相组成及钙磷原子比相组成为磷酸三钙和羟基磷灰石,含量误差≤5%,钙

磷原子比误差±0.01

D、微量元素及重金属元素含量极限

砷含量mg/kg≤2

镉含量mg/kg≤3

汞含量mg/kg≤2

铅含量mg/kg≤10

重金属元素总量(以铅记)mg/kg≤30

1.5生产方法和工艺流程

1.5.1生产方法

羟基磷灰石粉料有多种制备方法,随产品用途不同,方法各异。不同的制备方法对粉料产品质量影响很大,目前已知的羟基磷灰石粉料制备方法有:

1.5.1.1干法

A、高温固相反应法:

固相反应法是指将固态磷酸钙盐及其它化合物混合均匀,在高温条件下通入水蒸气,通过扩散传质基质而发生反应得到羟基磷灰石粉体的方法。合成羟基磷

灰石要根据其分子式进行配制,所使用的原料为CaHPO

4?2H

2

O、CaCO

3

、Ca(OH)

2

等。为得到Ca/P为1.67的羟基磷灰石,必须采用两种或者两种以上的原料合成。干法制取的羟基磷灰石粉末,无晶格收缩,结晶性能好,但粉末晶粒粗大,往往有杂质相存在,研磨时不仅费时而且易粘污,虽是高温条件下进行实验,但是温度不要超过羟基磷灰石开始分解的温度(1330℃),因此在生物陶瓷领域较少采用。

B、自燃烧法

自燃烧法以溶胶-凝胶法为基础,利用硝酸盐与羧酸反应,在低温下即可实现原位氧化,自发燃烧快速合成产物的初级粉末,大大缩短制备周期。此法操作简单易行、周期短、节省时间和能源。更重要的是,反应物在合成过程中处于高度均匀分散状态,反应时原子只需经过短程扩散或重排即可进入晶格位点,加之反应速度快,前驱体的分解和化合物的形成温度又很低,使得产物粒径小,分布比较均匀,因而特别适于纳米材料的合成。韩颖超等采用自燃烧法制备了纳米级

HAp粉末。按照n(Ca):n(P)=1.67称取一定量Ca(NO

3)

2

24H

2

O、(NH

4

)

2

HPO

4

和与Ca2+

等摩尔量的柠檬酸,分别用蒸馏水溶解混合,调节其pH在3左右,80℃加热蒸发,几小时后凝胶形成。然后在200℃的电炉中燃烧,最后经750℃煅烧保温1h得到HAp 粉末。所得HAp粉末分布比较均匀,平均粒径为85nm。他们认为自燃烧法制备纳米HAp粉末的机理主要是络合物机理和氧化还原反应机理,络合物机理主要在凝胶生成过程中起作用,氧化还原反应机理则是在粉末生成过程中起作用。他们还对影响该工艺的主要因素(溶液中的含水量、溶液的pH、柠檬酸的量及加热和烧成温度)进行了讨论。

C、植酸钙加热分解法:

以植酸钙(即环已六醇六磷酯钙盐)为原料,加热分解得到羟基磷灰石。

1.5.1.2湿法

A、沉淀法

沉淀法是制备HAp粉体的典型方法之一,这种方法通常是在溶液状态下将不同化学成分的物质混合,在混合溶液中加入适当的沉淀剂制备超微颗粒的前驱体

沉淀物,再将此沉淀物进行干燥或煅烧,从而制得相应的超微颗粒。沉淀法制备超微颗粒主要分为直接沉淀法、共沉淀法、均相沉淀法、化合物沉淀法、水解沉淀法等多种。Choi等使用直接沉淀法制备HAp,他们发现NaOH的加入量对于HAp 的相态稳定有很大的影响。当按照化学配量比加入NaOH时,HAp在1200℃仍然保持稳定,当NaOH的加入量小于化学配比时,HAp在600℃时转化为β相。Ito等使

用CaH

2PO

4

水解沉淀法制备HAp,通过改变水解的条件得到了不同形态的HAp。研究

发现水解的pH对于HAp最终的形貌有很大的影响,当水解pH为11~13时,制备得到的HAp为针状束取向排列,而当水解pH为9~10时,制备得到的HAp为较长的纤

维状。Tao等分别用琥珀酸乙基己酸磺酸钙(Ca(AOT)

2)和Na

2

HPO

4

为钙源和磷源,

由均相沉淀法制备得到粒径在几毫米的单晶HAp。在反应过程中,用六亚甲基四胺(HMT)调节pH。HMT水解释放的OH-能够利于HAp成核,Ca(AOT)

2

的存在使得溶液中Ca2+浓度不会太高,有利于HAp的生长。

B、微乳液法

微乳液法的原理是用表面活性剂、助表面活性剂(醇类)、油(碳氢化合物)和水(电解质水溶液)组成透明的、各相同性的热力学稳定体系,由此形成油包水型反相微乳液,其内部水核是一个“微反应器”,“微反应器”中的水滴可作为制备纳米材料的反应空间,由此可制备出超细颗粒物质,这种方法具有实验装置简单、操作方便的优点。Uota等利用微乳液法合成了具有大比表面积的纳米HAp。

他们把Ca(NO

3)

2

24H

2

O和KH

2

PO

4

溶到水中得到一种酸性溶液,向其中继续加入HNO

3

防止Ca2+沉淀。表面活性剂C12EO9加入到混合溶液中,使Ca(NO

3)

2

、KH

2

PO

4

、C

12

EO

9

HNO

3和H

2

O的物质的量的比为1.67∶1∶1∶8∶60,把混合溶液加热到60℃,搅拌

得到澄清透明的溶液。然后,待溶液冷却到25℃以后,向溶液中加入HNO

3

用量2倍的氨水。溶液放置48h以后,离心,得到纳米HAp。他们系统地研究了各种物质的配比和表面活性剂的种类对于制得的HAp的影响。Furuzono等以正十二烷为油

相、[CH

3(CH

2

)

10

CH

2

O(CH

2

CH

2

O)

4

CH

2

-CH

2

OH]为表面活性剂,利用氢氧化钙和磷酸二

氢钾为反应物质,通过调节反应时的温度,制备出形状和尺寸可控的纳米HAp。实验结果表明,所制备的HAp的尺寸和形貌随反应温度的改变而变化,25℃时得到的HAp颗粒尺寸在40nm左右,形状呈不规则球状,而在50℃时可以制备出尺寸在100~200nm之间的棒状HAp颗粒。笔者利用微乳液法,以正己烷为油相,CTAB 为表面活性剂,硝酸钙和磷酸氢二铵分别为钙离子源和磷酸根离子源,通过调节反应液的pH的先后顺序,成功制备出棒状和球状的纳米级HAp。由产物的SEM图(图1)可知,实验中如果先将含有钙离子的微乳液与含有磷酸根离子的微乳液混合后再调节混合液的pH,这时得到的是棒状HAp,而若分别调节两种微乳液的pH后再混合,则所得到的产物是球状HAp(图1B)。图2是两种不同形貌HAp的XRD图谱,两个图谱都与HAp的标准谱图(PDF#740565)相符。

C、酸碱中和法:

用高纯度的氢氧化钙和磷酸在pH≈8的条件下中和反应,直接过滤或喷雾干燥而得到羟基磷灰石。

D、水热法:

水热反应是高温高压下,在水(水溶液)或蒸气等流体中进行有关化学反应的总称。水热法的特点是:在特制的密闭反应器(高压釜)内,水溶液为反应介质,在高温高压环境中,不受沸点的限制,可以使介质的温度上升到200~400℃,使原来难溶或不溶的物质溶解并重新结晶。这种方法可以用来制备羟基磷灰石粉体、羟基磷灰石晶须以及羟基磷灰石涂层。

廖其龙等采用碳酸钙和磷酸氢钙的混合物作为前驱物,按钙磷比Ca/P=1.67的比例混合后放入高压釜内,加入蒸馏水,在指定温度下恒温不同时间(2~24h)进行水热反应,得到晶粒尺寸和组分与人骨相似的含碳HAp纳米晶体。合成的适宜温度为200℃,时间为8h,此时所得HAp晶体是端面为正六边形的柱状或针状晶体。随水热合成温度的提高和时间的延长,晶粒发育更完整、粒度更大。但是,使用水热法制备HAp难以控制其形貌。Lak等在使用水热法合成HAp的过程中,向其中加入乙二胺四乙酸(EDTA)作为络合剂,HAp晶粒自组装成具有蒲公英三维立体结构的纳米颗粒,颗粒的直径大约为125nm。

1.5.1.3熔盐法

上述方法中只有干、湿两类方法适合于批量生产。干法对原料纯度要求高,因为最终产品难于纯化,故原料成本较高;而且固相反应为非均相反应,反应物混合不可能完全均匀,产品质量难以稳定,因此目前国内外制备羟基磷灰石粉料通常采用湿法。用高纯度氢氧化钙与磷酸直接中和反应得到羟基磷灰石,此方法副产物只有水,干燥后即得产品,但实际上存在以下问题:

①由于此反应是直接去水得产品,要求高纯度原料,故成本较高;

②氢氧化钙溶解度小,主要是以悬浊液形式与磷酸反应,这实际上是一种非均相的沉淀转化反应,而不是溶液中的均相反应,所以反应时间较长;

③在非氨性的pH≈8的溶液中,许多杂质金属离子能够以氢氧化物的形式与羟基磷灰石共沉淀,直接去水后不易获得高纯度羟基磷灰石粉料。用以制备大的羟基磷灰石单晶,此外还有等离子技术、爆炸法等。

1.5.1.4溶胶-凝胶法

溶胶-凝胶法是20世纪60年代发展起来的一种制备无机材料的新工艺。其基本原理是:将起始原料,一般是金属无机盐或金属醇盐(称为前驱物),溶于溶剂(水或醇)中形成均匀的溶液,溶质与溶剂发生水解或醇解反应,生成物聚集成1nm 左右的粒子,形成均匀的溶胶,经过干燥或脱水转化成凝胶,再经过热处理得到所需要的超细粉体、纤维或薄膜。溶胶-凝胶法用于制备HAp的研究始于增田喜男等的研究,他们把乙醇钙和亚磷酸三乙酯加入乙二醇、乙醇、水和醋酸中使之水解成凝胶沉淀,再经干燥、煅烧后形成HAp,根据体系的pH的不同,最终产物中的物相有所不同。

袁媛等以四水硝酸钙和磷酸三甲酯为原料,水和无水乙醇为溶剂,用氨水调节pH,然后将其置于80℃水浴中搅拌形成稳定的溶胶,将形成的溶胶移至烘箱中,在恒定的温度下干燥,待水分完全蒸干形成干凝胶。将干凝胶在玛瑙研钵中研碎,

然后放于马弗炉中,在一定的温度下,干凝胶燃烧直接生成白色的粉末,将粉末在600℃焙烧3h 即可得到纳米HAp 粉末。Bose 等使用Ca(NO 3)224H 2O 和(NH 4)2HPO 4为前驱体,把它们溶解到H 2O 中,向其中加入蔗糖作为凝胶剂,调节pH 到1,80℃陈

化2h ,在200℃蒸发溶剂得到凝胶,得到的凝胶在150℃加热一段时间后在400℃热处理,得到HAp 粉末前驱体;前驱体在850℃灼烧得到了具有介孔结构的HAp 。用这种方法得到的HAp 粒径大约30~50nm ,由于具有介孔结构,得到的HAp 有非常大的比表面积。Velu 等将(NH 4)2HPO 4溶到水中并调节pH 到10.4,然后加入藻酸作为

络合剂,搅拌均匀以后与含有Ca 2+的溶液(pH=8.4的CaCO 3/HNO 3溶液)混合。将混合

溶液的pH 调节到11。搅拌1h 以后,在80℃干燥,得到干燥的凝胶,在110℃温度下继续干燥5h 。经过300℃热处理以后,得到六角形、粒径为50~100nm 的HAp 。这种方法能够在较低的温度下只经过一个热处理就得到HAp 。

1.5.2主要反应方程

本项目以硝酸钙,磷酸氢二铵及氨水为原料,来生产医用级羟基磷灰石粉体,试进行初步的物料、热量衡算和工艺设计。反应方程式:

10Ca(NO 3)2+6(NH 4)2HPO 4+8NH 4OH →Ca 10(PO 4)6(OH)2↓+20NH 4NO 3+6H 2O

1.5.3工艺流程

医用级羟基磷灰石粉体的工艺流程如图所示:

1.5.3.1工艺流程叙述

①羧基磷灰石粉料生产工艺流程框图如下:

氨水 磷酸氢二铵 硝酸钙 去离子水

硝酸钙及磷酸氢二铵用热去离子水溶解后需静置澄清过滤,过滤用尼龙网筛加滤纸,待分析浓度后即可投料反应,按300升反应釜合成15公斤粉料投料生产,根据反应式计算所需效磷钙及磷氢二铵溶液用量。羟基磷灰石(HA )钙磷原子比为1.67,其反应式:

32424410462432()()()()Ca NO NH HPO NH OH Ca PO OH NH NO H O ++→++

根据生产要求计算所需硝酸钙、磷酸钙二铵及氨水用量。将去离子水、氨水泵入反应釜即可加热。硝酸钙溶液和磷酸氢二铵溶液应用电磁流量计精确剂量投料体积,反应完成后静置老化一天,取样过滤烘干,1100℃烧结1小时,测X 衍射分析(XRD )。XRD 结果表明相组成合格后,继续老化2天,然后放出反应釜中母液,泵入150升去离子水,搅拌洗涤5分钟,静置过夜后,重复洗涤三次,将料即可泵入塑料桶喷雾干燥。

②合成工段工艺流程框图如下:

根据生产要求计算所需硝酸钙、磷酸氢二铵及氨水用量。反应釜中先泵入去离子水进行清洗;干净后,再泵入适量去离子水和氨水,加硝酸钙原料溶液(利用计算机控制系统进料,甩磁流量计精确计量),启动搅拌系统,痛如蒸汽进行加热,到一定温度(约35℃)后,用甩磁流量计加入所需用量的磷酸氢二铵原料溶液,加料速度控制在50L/h ,反应温度为85℃,原料加完后,继续搅拌,反应时间为三小时。将反应料浆放入料将储槽,在泵入连续式沉降槽进行分离,沉降时间为8小时,分离后处理所分离后的母液,将分离的的稠浆放入稠浆储槽,在泵入离心机中甩干,离心机所得的粉料即为羟基磷灰石半成品。

1.5.4工艺方案

选用氨性介质中复分解合成法为工艺基础,与单一的复分解反应不同点在于合成与多极纯化同时进行。以分析纯硝酸钙、磷酸氢二铵为原料,原料配制成水溶液后即用特殊药品处理纯化,产物浆料老化后在氨性介质中再次多级纯化;喷雾干燥后的半成品粉料用去离子水进一步洗涤纯化。通过多级纯化,在碱性条件下能够生成不溶性氢氧化物沉淀的杂志金属会和氨络合成可溶性金属氨络离子留在母液中,不进入产品沉淀,从而可被除去。同时,大量电解质的存在使羟基磷灰石粉料沉淀的无定形程度降低,减少对杂志离子的吸附,合成的羟基磷灰石粉料产品纯度高而成本较低。

③复分解法合成羟基磷灰石粉料的反应是严格按照化学剂量比进行的,为了保证产品质量,投料时需要精确控制原料钙磷原子比和反应条件。为实现合成工艺参数的精确控制,自行设计并建立了计算机自动控制系统。此系统主要包括三部分:①由电磁流量计和计算机对原料硝酸钙和磷酸氢二铵溶液进料进行精确计量,以及对加料速度进行控制;②对温度进行随机监测、调控;③采用动态PH 值测定法对反应液的PH值进行监测,使其保持在要求的范围之内。生产证明,所建立的计算机控制系统不仅可保证能够产品质量稳定,而且可缩短合成周期,提高生产效率。

基于matlab的齿轮优化设计说明书

机械装备优化设计三级项目题目:基于MATLAB的齿轮优化设计的优化设计班级:12级机械装备二班 设计人员:王守东(120101010236) 荆雪松(120101010215) 武吉祥(120101010219)

一、优化设计问题分析: 所谓优化就是在处理各种事物的一切可能的方案中寻求最优的方案。机械优化设计是把优化理论和技术应用到机械设计中,通过对机械零件、机构乃至整个机械系统的优化设计,使其中某些设计参数和指标获得最优值。绝对的最优,只有在某些理论计算中才能达到,但对于实际的机械优化设计,都带有一定的客观性和相对性。 Matlab 是美国 Mathworks 公司于1967年推出的用于科学计算的可视化软件包。其方便、友好的用户环境、强大的扩展能力使许多领域的科学计算和工程应用节省时间、降低成本和提高效率。 许多机械工程设计都需要进行优化。优化过程可以分为三个部分:综合与分析、评价、改变参数三部分组成。其中,综合与分析部分的主要功能是建立产品设计参数与设计性能、设计要求之间的关系,这也就是一个建立数学模型的过程。评价部分就是对该产品的性能和设计要求进行分析,这就相当于是评价目标函数是否得到改善或者达到最优,也就是检验数学模型中的约束条件是否全部得到满足。改变参数部分就是选择优化方法,使得目标函数(数学模型)得到解,同时根据这种优化方法来改变设计参数 二、优化设计方案选择: 机械设计优化设计中常采用的优化设计方法有进退法、黄金分割法、共轭梯度法、坐标轮换法、复合形法等。下面设计一种齿轮系统,并基于Matlab对系统进行优化设计。 高速重载齿轮时常会受到加速度大、冲击载荷大、启动、制动等

永福垃圾填埋场设计说明书

《固体废物工程》课程设计 题目:永福镇垃圾填埋场设计 设计时间:2007年07月14日

目录 1.概论 1.1项目简况 (4) 1.2设计依据及主要设计资料 (4) 1.2.1设计依据 (4) 1.2.2基础资料 (4) 1.2.3采用的主要标准和规范 (4) 1.3城市概况及自然条件 (5) 1.3.1城市概况 (5) 1.3.2城市总体规划 (5) 1.3.3自然条件 (6) 1.4城市环卫设施现状 (7) 1.4.1垃圾清运 (7) 1.4.2垃圾成分 (7) 1.4.3现有垃圾堆放场 (7) 1.5建设的必要性 (7) 1.5.1存在的主要问题 (7) 1.5.2建设的必要性 (8) 1.6建设原则及指导思想 (8) 2.总体设计 (8) 2.1工程规模 (8) 2.1.1服务人口及面积 (8) 2.1.2垃圾产率 (8) 2.1.3垃圾产生量预测 (9) 2.1.4工程规模 (9) 2.2处理方法选择 (9) 2.2.1处理方法简述 (9) 2.2.2处理方法选择 (9) 2.3场址选择 (9) 3.垃圾处理场工程设计 (9) 3.1工程内容 (10) 3.2卫生填埋场 (11) 3.2.1库容及使用年限 (12) 3.2.2填埋工艺 (12) 3.2.3覆盖材料 (12) 3.2.4填埋场主要机械设备 (12) 3.2.5防渗工程(水平防渗及垂直防渗) (12) 3.2.6渗滤液收集系统及调节池 (13) 3.2.7地下水层排 (16) 3.2.8填埋气体导排 (17) 3.2.9防洪工程设计(截洪沟) (18)

3.2.10垃圾坝及截污坝 (19) 3.2.11垃圾填埋场终场处理 (19) 4.环境保护与环境监测 (20) 4.1环境质量现状 (20) 4.2环境保护设计依据 (21) 4.3设计执行的环保标准 (21) 4.4主要污染物和主要污染源 (21) 4.5环境保护措施 (22) 4.6施工期环境影响简要分析 (23) 4.7生态保护(影响及措施) (23) 4.8环境监测 (23) 5.设计计算书 (24) 5.1总体设计 (25) 5.1.1服务人口 (26) 5.1.2垃圾产生量 (26) 5.2垃圾填埋场工程设计 (26) 5.2.1库容 (26) 5.2.2使用年限 (27) 5.2.3渗滤液及气体的产生量 (27) 5.2.4渗滤液及气体的收集设备 (28) 5.2.5调节池的容积 (29) 5.3防洪工程 (29) 5.4防渗工程 (35)

优化设计试卷练习及答案

-- 一、填空题 1.组成优化设计数学模型的三要素是 设计变量 、 目标函数 、 约束条件 。 2.函数()22121212,45f x x x x x x =+-+在024X ??=????点处的梯度为120-?? ????,海赛矩阵 为2442-????-?? 3.目标函数是一项设计所追求的指标的数学反映,因此对它最基本的要求是能用 来评价设计的优劣,,同时必须是设计变量的可计算函数 。 4.建立优化设计数学模型的基本原则是确切反映 工程实际问题,的基础上力求简洁 。 5.约束条件的尺度变换常称 规格化,这是为改善数学模型性态常用的一种方法。 6.随机方向法所用的步长一般按 加速步长 法来确定,此法是指依次迭代的步 长按一定的比例 递增的方法。 7.最速下降法以 负梯度 方向作为搜索方向,因此最速下降法又称为 梯 度法,其收敛速度较 慢 。 8.二元函数在某点处取得极值的充分条件是()00f X ?=必要条件是该点处的海赛矩 阵正定 9.拉格朗日乘子法的基本思想是通过增加变量将等式约束 优化问题变成 无 约束优化问题,这种方法又被称为 升维 法。 10改变复合形形状的搜索方法主要有反射,扩张,收缩,压缩 11坐标轮换法的基本思想是把多变量 的优化问题转化为 单变量 的优化问题 12.在选择约束条件时应特别注意避免出现 相互矛盾的约束, ,另外应当尽量减少不必要的约束 。 13.目标函数是n 维变量的函数,它的函数图像只能在n+1, 空间中描述出来,为了在n 维空间中反映目标函数的变化情况,常采用 目标函数等值面 的方法。 14.数学规划法的迭代公式是 1k k k k X X d α+=+ ,其核心是 建立搜索方向, 和 计算最佳步长 15协调曲线法是用来解决 设计目标互相矛盾 的多目标优化设计问题的。 16.机械优化设计的一般过程中, 建立优化设计数学模型 是首要和关键的一步,它是取得正确结果的前提。 二、名词解释 1.凸规划 对于约束优化问题 ()min f X ..s t ()0j g X ≤ (1,2,3,,)j m =??? 若()f X 、()j g X (1,2,3,,)j m =???都为凸函数,则称此问题为凸规划。 2.可行搜索方向 是指当设计点沿该方向作微量移动时,目标函数值下降,且不会越出可行域。 3.设计空间:n个设计变量为坐标所组成的实空间,它是所有设计方案的组合 4..可靠度 5.收敛性 是指某种迭代程序产生的序列(){}0,1,k X k =???收敛于1lim k k X X +*→∞ = 6.非劣解:是指若有m 个目标()()1,2,i f X i m =???,当要求m-1个目标函数值不变坏时,找不到一个X,使得另一个目标函数值()i f X 比()i f X *,则将此X *为非劣解。 7. 黄金分割法:是指将一线段分成两段的方法,使整段长与较长段的长度比值等于较长段与较短段长度的比值。 8.可行域:满足所有约束条件的设计点,它在设计空间中的活动范围称作可行域。 9.维修度 略 三、简答题 1.什么是内点惩罚函数法?什么是外点惩罚函数法?他们适用的优化问题是什么?在构造惩罚函数时,内点惩罚函数法和外点惩罚函数法的惩罚因子的选取有何不同?

生活垃圾卫生填埋场设计说明书

环境工程专业生产实习 工程设计 生活垃圾填埋场设计说明书 姓名:郝飞 麻太刚 王屿

姜浩 指导教师:董军、迟子芳2014 年8 月

目录 生活垃圾填埋场设计说明书 (1) 一.工程概况 (1) 1.1项目背景 (1) 1.1.1城市地理位置及自然条件概况 (1) 1.1.2社会经济现状 (1) 1.1.3城市发展基本情况 (3) 1.1.4环境卫生现状 (3) 1.2工程设计主要内容 (4) 1.3方案设计依据和原则 (4) 1.3.1采用主要规范及标准 (4) 1.3.2方案设计原则 (5) 1.4设计特点 (6) 1.4.1总平面布置特点 (6) 1.4.2污染控制技术特点 (6) 1.4.3雨污分流及渗滤液处理技术 (6) 1.4.4卫生填埋工艺 (7) 1.4.5环境污染控制措施 (7) 二.厂址选择与确定 (7) 2.1 厂址选择要求 (8) 2.2 厂址选择与确定 (9) 三.工艺设计 (9) 3.1 建设规模以及服务年限 (9) 3.2 覆盖土来源 (10)

3.3 填埋方案 (10) 四.主体工程设计 (12) 4.1 场底处理及边坡平整 (12) 4.1.1 场地平整 (12) 4.1.2 边坡平整 (12) 4.2 防渗 (12) 4.3.渗滤液收排系统 (13) 4.3.1渗滤液收排系统的作用 (13) 4.3.2渗滤液收排系统的结构 (14) 4.3.3渗滤液收排系统的类型选择 (14) 4.4 场外排水系统 (15) 4.5 场外排水系统 (16) 4.6 垃圾渗滤液处理 (16) 五.辅助设施设计 (16) 5.1 调节池 (16) 5.2 截污坝 (17) 5.3 垃圾拦挡坝 (17) 5.4污水处理站和渗滤液处理站 (17) 5.4.1 污水处理站 (17) 5.4.2 渗滤液处理站 (17) 5.5 垃圾填埋场气体处理 (18) 5.6 覆土备料场地 (21) 5.7地磅站布置 (21) 5.8 道路设计 (21) 六.封场技术方案 (21)

总体设计说明书(模板)V1.0

XX银行XX项目总体设计说明书 一、总体设计 1.需求规定 说明对本系统的主要的输入输出项目、处理的功能性能要求。 2.运行环境 简要地说明对本系统的运行环境(包括硬件环境和支持环境)的规定。 3.基本设计概念和处理流程 说明本系统的基本设计概念和处理流程,尽量使用图表的形式。 4.结构 用一览表及框图的形式说明本系统的系统元素(各层模块、子程序、公用程序等)的划分,扼要说明每个系统元素的标识符和功能,分层次地给出各元素之间的控制与被控制关系。 5.功能需求与程序的关系 本条用一张如下的矩阵图说明各项功能需求的实现同各块程序的分配关系:

6.人工处理过程 说明在本软件系统的工作过程中不得不包含的人工处理过程(如果有的话)。 7.尚未问决的问题 说明在概要设计过程中尚未解决而设计者认为在系统完成之前必须解决的各个问题。 二、接口设计 1.用户接口 说明将向用户提供的命令和它们的语法结构,以及软件的回答信息。 2.外部接口 说明本系统同外界的所有接口的安排包括软件与硬件之间的接口、本系统与各支持软件之间的接口关系。 3.内部接口 说明本系统之内的各个系统元素之间的接口的安排。

三、运行设计 1.运行模块组合 说明对系统施加不同的外界运行控制时所引起的各种不同的运行模块组合,说明每种运行所历经的内部模块和支持软件。 2.运行控制 说明每一种外界的运行控制的方式方法和操作步骤。3.运行时间 说明每种运行模块组合将占用各种资源的时间。 四、系统数据结构设计 1.逻辑结构设计要点 给出本系统内所使用的每个数据结构的名称、标识符以及它们之中每个数据项、记录、文卷和系的标识、定义、长度及它们之间的层次的或表格的相互关系。 2.物理结构设计要点 给出本系统内所使用的每个数据结构中的每个数据项的存储要求,访问方法、存取单位、存取的物理关系(索引、设备、存储区域)、设计考虑和保密条件。 3.数据结构与程序的关系 说明各个数据结构与访问这些数据结构的形式:

YJK软件的优化设计

Y J K软件的优化设计Prepared on 21 November 2021

一、当前软件(PKPM)主要问题 1、计算模型落后甚至不正确的若干方面 2、采用的算法不完全满足规范要求的若干方面 3、采用的过于简化的计算模型的若干方面 4、设计观念已经落后的若干方面 5、计算模型粗放忽略了结构有利要素的若干方面 6、涉及优化的关键环节缺失的若干方面 7、不开放接口的封闭观念 1、计算模型落后甚至不正确的若干方面 (1)基础筏板、桩筏或桩承台有限元计算常给出配筋异常大的结果(2)楼板按照单房间的导致支座钢筋偏大; (3)基础冲切计算流程错误导致筏板承台厚度过大; (4)承台独基与地基梁的重复计算造成重复布置 2、采用的算法不完全满足规范要求的若干方面 (1)剪力墙边缘构件配筋的单肢配筋方式配筋过大或不够; (2)柱剪跨比按简化计算方法常导致短柱过多超限过多; (3)型钢混凝土柱的配筋按不同规程才可优化 3、采用的过于简化的计算模型的若干方面 (1)对弹性时程分析结果只能作全楼统一的地震作用放大; (2)对活荷载的折减系数、重力荷载代表值系数只能设置全楼统一的数值; (3)施工模拟计算不能胜任目前多种工程需要; (4)转换梁按照梁杆件计算模型导致易发生抗剪抗弯超限; (5)地下室外墙的计算模型不合理导致地下室外墙过大的配 筋设计; (6)基础考虑上部楼层刚度的计算不全面; 4、设计观念已经落后的若干方面 认为梁设计时考虑楼板的壳元计算减少梁的配筋偏于不安全 5、计算模型粗放忽略了结构有利要素的若干方面 (1)地下1层以下地下室的不需按抗震设计; (2)梁配筋计算没有考虑支承梁的柱的宽度影响; (3)应正确区分框架梁与非框架梁; 6、涉及优化的关键环节缺失的若干方面 (1)基础承载力验算;

垃圾填埋场设计说明书

目录设计说明书 1、绪论 生活垃圾 生活垃圾处理与处置方法 卫生填埋场概述 2、工程概况 项目背景 项目设计原始资料 项目设计要求 设计计算书 3、填埋场的选址 选址的考虑因素 选址的程序 地址的选定与所需的容积 4.填埋场的地基与防渗 填埋区基底工程 填埋场的防渗系统 防渗材料 防渗系统的构造 5. 渗滤液的产生及收集处理 垃圾渗滤液概念和来源

垃圾渗滤液的水质特征 渗滤液收集系统 渗滤液产生量的计算 5.4.1渗滤液产生量的计算 5.4.2渗滤液调节池设计 6.填埋气体的产生与收集处理 填埋气的组成 填埋气体产生量的预测 填埋场气体的收集与导排 6.3.1填埋场的导排方式及选择 6.3.2填埋场气体收集系统的设计 7.终场覆盖 填埋场封场系统设计 填埋场封场后的土地回用 8.封场后续工作 参考文献 3.8.4 库底地下水导排系统 为防止库底地下水蓄集后对防渗膜产生顶托从而破坏防渗层,本工程在库底及调节池池底防渗膜下层设置排除地下水盲沟,与渗沥液主盲沟对应设置,主盲沟采用三角形断面,最大断面尺寸为底宽2m,深,盲沟中铺设HDPE 穿孔排水花管和级配卵(砾)石,HDPE花管管径为dn315,级配卵(砾)石粒径为d20~d50mm。地下水由盲沟中的排水管引排至调节池下游冲沟。 生活垃圾概述

1.1.1生活垃圾的定义 生活垃圾,是指在日常生活中或者为日常生活提供服务的活动中产生的固体废物以及法律、行政法规规定视为生活垃圾的固体废物。生活垃圾一般可分为四大类:可回收垃圾、厨余垃圾、有害垃圾和其他垃圾。 城市生活垃圾亦称城市固体废物,是由城市居民家庭、城市商业、餐饮业、旅馆业、旅游业、服务业,以及市政环卫系统、城市交通运输、文教机关团体、行政事业、工矿企业等单位所排出的固体废物。其主要组成为:厨余物、废纸屑、废塑料、废橡胶制品、废编织物、废金属、玻璃陶瓷碎片、庭院废物、废旧家用电器、废旧家具器皿、废旧办公用品、废日杂用品、废建筑材料、给水排水污泥等。 1.1.1生活垃圾的危害 固体废物,特别是有害固体废物,如处理、处置不当,其中的有害物质可以通过环境介质——大气、土壤、地表或地下水体进入生态系统形成污染,对人体产生危害,同时破坏生态环境,导致不可逆生态变化。 (1)对土壤环境的影响:固体废物不加利用,任意露天堆放,不但占用一定的土地,导致可利用土地资源减少,而且如填埋处理不当,不进行严密的场地工程处理和填埋后的科学管理,容易污染土壤环境。 (2)对水体环境的影响:固体废物可随地表径流进入河流湖泊,或随风迁徙落入水体,从而将有害物质带入水体,杀死水中生物,污染人类饮用水水源,危害人体健康;固体废物产生的渗滤液危害很大,它可进入土壤污染地下水,或直接流入河流、湖泊或海洋,造成水资源的水质型短缺。 (3)对大气环境的影响:对方的固体废物中的细微颗粒、粉尘等可随风飞扬,进入大气并扩散到很远的地方;一些有机固体废物在适宜的温度和湿度下还可发生生物降解,释放出沼气,在一定程度上消耗其上层空间的氧气,使植物衰败;有毒有害废物还可发生化学反应生成有毒气体,扩散到大气中危害人体健康。 生活垃圾处理与处置方法 1.2.1焚烧 焚烧法是一种高温热处理技术,即以一定量的过剩空气与被处理的有机废物在焚烧炉内进行氧化燃烧反应,废物中有还有毒物质在800——1200℃的高温下氧化、热解而被破坏,是一种可同时实现废物无害化、减量化和资源化的处理技术。 1.2.2堆肥 堆废化是在控制条件下,利用自然界广泛分布的细菌、放线菌、真菌等微生物,促进来源于生物的有机废物发生生物稳定作用,使可被生物降解的有机物转化为稳定的腐殖质的生物化学过程。

塔设备设计说明书

《化工设备机械基础》 塔设备设计 课程设计说明书 学院:木工学院 班级:林产化工0 8 学号: 姓名:万永燕郑舒元 分组:第四组 目录

前言 摘要 塔设备是化工、石油等工业中广泛使用的重要生产设备。塔设备的基本功能在于提供气、液两相以充分接触的机会,使质、热两种传递过程能够迅速有效地进行;还要能使接触之后的气、液两相及时分开,互不夹带。因此,蒸馏和吸收操作可在同样的设备中进行。根据塔内气液接触部件的结构型式,塔设备可分为板式塔与填料塔两大类。板式塔内沿塔高装有若干层塔板(或称塔盘),液体靠重力作用由顶部逐板流向塔底,并在各块板面上形成流动的液层;气体则靠压强差推动,由塔底向上依次穿过各塔板上的液层而流向塔顶。气、液两相在塔内进行逐级接触,两相的组成沿塔高呈阶梯式变化。填料塔内装有各种形式的固体填充物,即填料。液相由塔顶喷淋装置分布于填料层上,靠重力作用沿填料表面流下;气相则在压强差推动下穿过填料的间隙,由塔的一端流向另一端。气、液在填料的润湿表面上进行接触,其组成沿塔高连续地变化。目前在工业生产中,当处理量大时多采用板式塔,而当处理量较小时多采用填料塔。蒸馏操作的规模往往较大,所需塔径常达一米以上,故采用板式塔较多;吸收操作的规模一般较小,故采用填料塔较多。 板式塔为逐级接触式气液传质设备。在一个圆筒形的壳体内装有若干层按一定间距放置的水平塔板,塔板上开有很多筛孔,每层塔板靠塔壁处设有降液管。气液两相在塔板内进行逐级接触,两相的组成沿塔高呈阶梯式变化。板式塔的空塔气速很高,因而生产能力较大,塔板效率稳定,造价低,检修、清理方便 关键字 塔体、封头、裙座、。 第二章设计参数及要求 符号说明 Pc ----- 计算压力,MPa; Di ----- 圆筒或球壳内径,mm; [Pw]-----圆筒或球壳的最大允许工作压力,MPa; δ ----- 圆筒或球壳的计算厚度,mm; δn ----- 圆筒或球壳的名义厚度,mm; δe ----- 圆筒或球壳的有效厚度,mm;

系统总体设计说明书

总体设计说明书 一、引言 1、编写目的根据课程设计的要求,结合校园实际情况,我们计划利用GIS 的功能和方法做一个关于校园的高效、易用的导航系统,本系统初步目的是为那些对大学校园还很陌生的人提供就一些服务,让他们通过此系统能快速知道目的地在哪,去目的地怎么走,从而节省他们宝贵的时间;以及为在校大学生提供基本的生活信息,学习信息和活动信息等。 2、背景说明软件名称: “理工之窗”导航系统项目提出者: 毛超荣项目开发者: 毛超荣、王世远、杨克明、彭冠峰、宋红见用户: 3、系统设计意义随着互联网技术的发展,GIS已经深入应用到生活的方方面面,给人们的生产生活带来了很大的便利。 导航系统的出现使人们的出行变得十分便捷,了解的GIS的强大功能后,为此我们试想用所学到的理论知识结合校园实际需求做一GIS导航系统,方便广大以学生为主体的群体的工作、生活和学习,在地理信息系统快速发展的今天,大部分系统是介于大公司、大项目的设计,很少是关于一个像大学校园等小小范围的导航系统,在此背景下,本系统的设计为广大师生及所有的系统访问者提供一个实用的平台,为他们带来便利。 同时也是一个窗口,通过它可以让更多的人了解我们的学校。 4、参考资料 二、用户需求分析成果 1、系统功能需求“理工之窗”学生服务系统围绕着网站的使用情况在用户、信息、服务、数据等方面进行管理。

从系统运行环境来看,系统建设功能大致可分为两大部分: 对外服务网站、内部信息处理系统。 本部分从内部使用者的角度,对系统功能需求进行了分析和描述。 1. 1、系统总体功能需求业务系统是以GIS系统为基础,反映学生服务特点,是集导航和查询功能于一体的的信息系统,其中包括学习信息服务系统、生活信息服务系统、系统维护管理信息系统和人员管理信息系统。 系统各功能模块情况如下图: 1. 2、功能模块的具体内容和需求明细“理工之窗”学生服务系统空闲教室查询学术活动查询最佳路径查询位置服务社团活动查询网络维护数据库维护数据维护普通用户管理员管理学习信息服务生活信息服务系统维护管理人员信息管理 1.2. 1、学习信息服务系统模块描述: 该部分主要是为同学们的学习服务的,为同学们提供实时的与学习方面有关的各种信息。 ①空闲教室查询功能描述: 点击空闲教室查询按钮,出现查询目的地选择框和查询时间段输入框,在两个框中输入相应的文字,点击查询按钮,即可查询三个教学楼及各个学院没有课的教室。 所需输入数据: 目的地名称和时间②学术活动查询功能描述:

旅游线路的优化设计

2011年第八届苏北数学建模联赛 承诺书 我们仔细阅读了第八届苏北数学建模联赛的竞赛规则。 我们完全明白,在竞赛开始后参赛队员不能以任何方式(包括电话、电子邮件、网上咨询等)与本队以外的任何人(包括指导教师)研究、讨论与赛题有关的问题。 我们知道,抄袭别人的成果是违反竞赛规则的, 如果引用别人的成果或其他公开的资料(包括网上查到的资料),必须按照规定的参考文献的表述方式在正文引用处和参考文献中明确列出。 我们郑重承诺,严格遵守竞赛规则,以保证竞赛的公正、公平性。如有违反竞赛规则的行为,我们愿意承担由此引起的一切后果。 我们的参赛报名号为: 3979 参赛组别(研究生或本科或专科): 本科组 参赛队员 (签名) : 队员1: 队员2: 队员3: 获奖证书邮寄地址: 浙江省杭州市滨文路浙江中医药大学

编号专用页 参赛队伍的参赛号码:(请各个参赛队提前填写好): 3979 竞赛统一编号(由竞赛组委会送至评委团前编号): 竞赛评阅编号(由竞赛评委团评阅前进行编号):

题目旅游线路的优化设计 摘要 本文主要研究最佳旅游路线的设计问题。线路的设计主要受旅游费用、旅游时间、可游览景点数的制约。这三个因素只要有一个或两个确定,那么就能建立数学模型求出第三个因素的最优解,然后在满足相应约束条件下,设计出最佳旅游线路。 第一问是在时间不限,旅游景点数确定的条件下,设计出旅游费用最少的旅游线路。我们建立了一个最优规划模型,以最少的旅游费用游完十个景点为目标。先通过网络查出一个地点到其他十个地点的最便宜的交通费,再引入0-1变量表示游客是否在一个点住宿,从而推导出总旅游花费的函数表达式,给出相应的约束条件,使用lingo编程对模型求解。最佳路线:徐州→常州市恐龙园→黄山市黄山→舟山市普陀山→武汉市黄鹤楼→九江市庐山→洛阳市龙门石窟→西安市秦始皇兵马俑→祁县乔家大院→八达岭长城→青岛市崂山→徐州 第二问是在旅游费用不限的情况下,设计出以最少的时间游完十个景点的旅游路线。同样是建立一个最优规划模型,以最短时间游完十个景点为目标,先通过网络查出一个地点到其他十个地点最快捷的交通方式的时间,推导出总交通花费时间和在各景点的总停留时间的函数表达式,给出相应的约束条件,使用lingo编程对模型求解。最佳路线:徐州→常州市恐龙园→九江市庐山→武汉市黄鹤楼→西安市秦始皇兵马俑→祁县乔家大院→洛阳市龙门石窟→八达岭长城→青岛市崂山→舟山市普陀山→黄山市黄山→徐州 第三问是在旅游时间不限,以用2000元的旅游费用游览的景点数最多为目标。这里要引入0-1变量来判断游客是否游览某景点,再利用问题一建立的旅游费用模型,得

产品设计说明书

产品设计说明书 产品规划阶段(认识需求、可行性论证、形成任务书) 功能原理方案设计阶段(分析功能、设计机器的工作原理,形成原理方案) 技术设计阶段(详细设计机器的各组成部分及零件,形成装配图和零件图) 样机试制与测试 批量化设计(商品化设计)阶段 一、产品规划阶段(明确设计任务阶段) (1)需求识别(创意的产生) 提出问题比解决问题更重要更困难 需求识别的方法: 从生活中的“不方便”之处发现需求; 从生产发展的角度寻找需求; 根据现有技术的弱点去寻找需求; 从新技术应用的角度去发现需求; 从意外中发现需求; (2)需求明确与范围界定。 (3)可行性研究(调查研究) ①技术调研: 现有产品技术水平、优缺点、使用情况等; 专利情报; 有关技术标准与法规; 适用的科技成果、新材料、新工艺、新技术等。 ②市场调研: 用户需求进一步调查:可能销售对象与销量;有关功能与性能、费用、外观、颜色、风格等方面的要求。 同行情况与行业技术经济情报:竞争产品的种类、优缺点和市场占有情况;竞争企业的生产经营实力和状况等。 原料供应情况:原料品种、价格和供应情况。 ③可行性论证(调查研究) 社会调查: 社会环境(产业政策、社会风俗、消费水平与购买能力等); 企业内部信息(企业实力、发展动向等)。

产品规划阶段的成果: 可行性报告——必要性、可行性 设计任务书: 功能与性能参数 制造、运输、使用、人机与美学要求或约束; 费用与时间要求等。 二、功能原理方案设计阶段——系统化设计方法 1. 分析抽象总功能; 2. 功能分解; 3. 分功能的求解: 4. 由分功能综合整体解; 5. 方案评价与决策(必要时进行原理试验); 6. 原理方案结果——功能分解图、决策表、原理示意图等。 原理方案设计阶段 三、技术设计阶段(确定机器及零部件的结构) 1.总体设计: 确定总体参数 功率参数(运动参数、力参数、原动机功率) 总体结构参数(主要结构参数、工作装置尺寸参数) 质量参数(整机质量、各部件质量、重点等) 确定总体参数的方法:理论计算、经验公式、类比、实验研究。 2.传动系统设计 总体布局设计——各部件的总体布置。 运动配合关系设计(工作循环图) 人-机-环境的合理关系。 控制系统硬件与软件的总体设计. 技术设计阶段(确定机器及零部件的结构) 总体设计 清扫机器人的总体布局 清扫机器人的硬件系统总体设计 技术设计阶段(确定机器及零部件的结构) 总体设计: 清扫机器人的软件系统总体设计 技术设计阶段(确定机器及零部件的结构) 总体设计: 清扫机器人的用户界面设计举例 3.详细设计: 硬件电路的详细设计 软件的详细设计 机械结构设计:包括构形(确定形状、尺寸和公差)、选择材料。——产生装配草图 结构的设计顺序:先主要功能后次要功能;按传动链逆向设计。 结构设计的原则:功能(运动实现、功能面);性能(强度、刚度、精度、寿命与可靠性);工艺性要求;使用与劳动保护;经济性要求(制造及使用成本)。 主控左电 左 右 左侧 碰撞 右侧碰撞 左侧测前方测右侧测 右电 电 清 吸编 码器 接口 编码 器接 口 接 口电路 键盘/ 键盘 显示器 遥控器接遥控器 左右 清扫机器人软件系统 清扫路径规划避障模块 自动充电模块 用户界面处理模块 地图 构建 清扫方式选择 清扫路径计算 静止障碍物检台阶检测 避障路径规划 避障控制 机器人定位 充电路径规划 充电对接 键盘输入处理 遥控器处理 显示处理 声音处理 传感器信号处理模块 运动控制模块

课程设计垃圾填埋场设计

目录设计说明书 1、绪论 1.1生活垃圾 1.2生活垃圾处理与处置方法 1.3卫生填埋场概述 2、工程概况 2.1项目背景 2.2项目设计原始资料 2.3项目设计要求 设计计算书 3、填埋场的选址 3.1选址的考虑因素 3.2选址的程序 3.3地址的选定与所需的容积 4.填埋场的地基与防渗 4.1填埋区基底工程 4.2填埋场的防渗系统 4.3防渗材料 4.4防渗系统的构造 5. 渗滤液的产生及收集处理 5.1垃圾渗滤液概念和来源

5.2垃圾渗滤液的水质特征 5.3渗滤液收集系统 5.4渗滤液产生量的计算 5.4.1渗滤液产生量的计算 5.4.2渗滤液调节池设计 6.填埋气体的产生与收集处理6.1填埋气的组成 6.2填埋气体产生量的预测 6.3填埋场气体的收集与导排 6.3.1填埋场的导排方式及选择 6.3.2填埋场气体收集系统的设计 7.终场覆盖 7.1填埋场封场系统设计 7.2填埋场封场后的土地回用 8.封场后续工作 结语 参考文献 附图 主要符号说明

1、绪论 1.1生活垃圾概述 1.1.1生活垃圾的定义 生活垃圾,是指在日常生活中或者为日常生活提供服务的活动中产生的固体废物以及法律、行政法规规定视为生活垃圾的固体废物。生活垃圾一般可分为四大类:可回收垃圾、厨余垃圾、有害垃圾和其他垃圾。 城市生活垃圾亦称城市固体废物,是由城市居民家庭、城市商业、餐饮业、旅馆业、旅游业、服务业,以及市政环卫系统、城市交通运输、文教机关团体、行政事业、工矿企业等单位所排出的固体废物。其主要组成为:厨余物、废纸屑、废塑料、废橡胶制品、废编织物、废金属、玻璃陶瓷碎片、庭院废物、废旧家用电器、废旧家具器皿、废旧办公用品、废日杂用品、废建筑材料、给水排水污泥等。 1.1.1生活垃圾的危害 固体废物,特别是有害固体废物,如处理、处置不当,其中的有害物质可以通过环境介质——大气、土壤、地表或地下水体进入生态系统形成污染,对人体产生危害,同时破坏生态环境,导致不可逆生态变化。 (1)对土壤环境的影响:固体废物不加利用,任意露天堆放,不但占用一定的土地,导致可利用土地资源减少,而且如填埋处理不当,不进行严密的场地工程处理和填埋后的科学管理,容易污染土壤环境。 (2)对水体环境的影响:固体废物可随地表径流进入河流湖泊,或随风迁徙落入水体,从而将有害物质带入水体,杀死水中生物,污染人类饮用水水源,危害人体健康;固体废物产生的渗滤液危害很大,它可进入土壤污染地下水,或直接流入河流、湖泊或海洋,造成水资源的水质型短缺。 (3)对大气环境的影响:对方的固体废物中的细微颗粒、粉尘等可随风飞扬,进入大气并扩散到很远的地方;一些有机固体废物在适宜的温度和湿度下还可发生生物降解,释放出沼气,在一定程度上消耗其上层空间的氧气,使植物衰败;有毒有害废物还可发生化学反应生成有毒气体,扩散到大气中危害人体健康。 1.2生活垃圾处理与处置方法 1.2.1焚烧 焚烧法是一种高温热处理技术,即以一定量的过剩空气与被处理的有机废物在焚烧炉内进行氧化燃烧反应,废物中有还有毒物质在800——1200℃的高温下氧化、热解而被破坏,是一种可同时实现废物

货车总体设计说明书概述

目 录 摘要 ...................................................................................................................................................................... 1 第一章 载货汽车主要技术参数的确定 . (2) 1.1 汽车质量参数的确定 (2) 1.1.1 汽车载客量和装载质量 .......................................................................................................... 2 1.1.2 汽车整车整备质量预估 ........................................................................................................ 2 1.1.3 汽车总质量ma 的确定 ............................................................................................................ 2 1.1.4 汽车轴数和驱动形式的确定 .................................................................................................. 3 1.2汽车主要尺寸的确定 (3) 1.2.1汽车的外廓尺寸 ....................................................................................................................... 3 1.2.2汽车轴距L 的确定 ................................................................................................................... 3 1.2.3 汽车前轮距B1和后轮距B2 ................................................................................................... 4 1.2.4 汽车前悬L F 和后悬L R 的确定 ................................................................................................. 4 1.2.5 汽车的车头长度 ...................................................................................................................... 4 1.2.6 汽车车厢尺寸的确定 .. (4) 第二章 载货汽车主要部件的选择 (5) 2.1 发动机的选择 (5) 2.1.1 发动机型式的选择 (5) 2.1.2 发动机的最大功率 max e P (5) 2.1.3 发动机最大转矩max e T 及其相应转速T n 的选择 (7) 2.2 轮胎的选择 .......................................................................................................................................... 8 2.3 车架的选择 .......................................................................................................................................... 9 2.4 油箱 ...................................................................................................................................................... 9 2.5 离合器 .................................................................................................................................................. 9 2.6 万向传动轴 .......................................................................................................................................... 9 第三章 轴荷分配及质心位置计算 .. (10) 3.1 平静时的轴荷分配及质心位置计算 ................................................................................................ 10 3.2水平路面上汽车满载行驶时各轴的最大负荷计算 ......................................................................... 13 3.3.制动时各轴的最大负荷计算 ............................................................................................................ 14 第四章 传动比的计算和选择 (15) 4.1 驱动桥主减速器传动比0i 的选择 (15) 4.2 变速器传动比g i 的选择 ................................................................................................................ 15 4.2.1 变速器一档传动比的选择 . (15) 4.2.2 变速器的选择 (16) 第五章 汽车动力性能计算 (18) 5.1 驱动力与行驶阻力平衡计算 (18) 5.1.1 驱动力的计算 ........................................................................................................................ 18 5.1.2 行驶阻力计算 ........................................................................................................................ 19 5.1.3 驱动力与行驶阻力平衡图 . (19)

优化设计小论文

优化设计小论文

机械优化设计 优化设计是20世纪60年代初发展起来的一门新的学科,也是一项新的设计技术。它是将数学规划理论与计算技术应用于设计领域, 按照预定的设计目标,以电子计算机及计算程序作为设计手段,寻求最优设计方案的有关参数,从而获 得较好的技术经济效益。机械的研究和应用具有悠久的历史,它伴随甚至推动了人类社会和人类文明的发展。机构学研究源远流长, 但从古到今,机构学领域主要研究三个核心问题, 即机构的构型原理与新机构的发明创造、机构分析与设 计的运动学与动力学性能评价指标、根据性能评价指标分析和设计机构。机构 是组成机械的基本单元,一般机械都是由一个或多个机构组成。对于机构的研究, 能够为发明、创造新机械提供理论、资料和经验。而对于机构的优化设计, 使 机构具有确定的几何尺寸,能够满足运动学要求, 并能实现给定的运动规律,这 些能够为某些具体的机械设计, 使机械满足某些特定的功能提供了可靠的依 据。 机械设计是机械工程的重要组成部分,是决定机械性能最主要的因素。从 工程设计基础和目标上可将设计分为:新型设计(开发性设计)、继承设计、变 型设计(基于标准型的修改)。所谓新型设计,即应用成熟的科学技术或经过实 验证明可行的新技术,设计未曾有过的新型机械,主要包括功能设计和结构设计,是机械设计发展的方向所在,然而贯穿其中的关键环节即是设计的方法和 实现的手段。人类一直都在不断探索新方法和新设计理念。从17 世纪前形成的直觉设计过渡到经验设计和传统设计,直到目前的现代设计[1],从静态、经验、手工式的‘安全寿命可行设计’方法发展到动态、科学、计算机化、自动化的 优化设计方法,已将科学领域内的实用方法论应用于工程设计中了。 机械优化设计基本思路是在保证基本机械性能的基础上,借助计算机,应 用一些精度较高的力学/ 数学规划方法进行分析计算,让某项机械设计在规定 的各种设计限制条件下,优选设计参数,使某项或几项设计指标(外观、形状、结构、重量、成本、承载能力、动力特性等)获得最优值。

塔设备设计说明书

塔设备设计说明书 Prepared on 24 November 2020

《化工设备机械基础》 塔设备设计 课程设计说明书 学院:木工学院 班级:林产化工0 8 学号: 姓名:万永燕郑舒元 分组:第四组 目录

前言 摘要 塔设备是化工、石油等工业中广泛使用的重要生产设备。塔设备的基本功能在于提供气、液两相以充分接触的机会,使质、热两种传递过程能够迅速有效地进行;还要能使接触之后的气、液两相及时分开,互不夹带。因此,蒸馏和吸收操作可在同样的设备中进行。根据塔内气液接触部件的结构型式,塔设备可分为板式塔与填料塔两大类。板式塔内沿塔高装有若干层塔板(或称塔盘),液体靠重力作用由顶部逐板流向塔底,并在各块板面上形成流动的液层;气体则靠压强差推动,由塔底向上依次穿过各塔板上的液层而流向塔顶。气、液两相在塔内进行逐级接触,两相的组成沿塔高呈阶梯式变化。填料塔内装有各种形式的固体填充物,即填料。液相由塔顶喷淋装置分布于填料层上,靠重力作用沿填料表面流下;气相则在压强差推动下穿过填料的间隙,由塔的一端流向另一端。气、液在填料的润湿表面上进行接触,其组成沿塔高连续地变化。目前在工业生产中,当处理量大时多采用板式塔,而当处理量较小时多采用填料塔。蒸馏操作的规模往往较大,所需塔径常达一米以上,故采用板式塔较多;吸收操作的规模一般较小,故采用填料塔较多。 板式塔为逐级接触式气液传质设备。在一个圆筒形的壳体内装有若干层按一定间距放置的水平塔板,塔板上开有很多筛孔,每层塔板靠塔壁处设有降液管。气液两相

在塔板内进行逐级接触,两相的组成沿塔高呈阶梯式变化。板式塔的空塔气速很高,因而生产能力较大,塔板效率稳定,造价低,检修、清理方便 关键字 塔体、封头、裙座、。 第二章设计参数及要求 符号说明 Pc ----- 计算压力,MPa; Di ----- 圆筒或球壳内径,mm; [Pw]-----圆筒或球壳的最大允许工作压力,MPa; δ ----- 圆筒或球壳的计算厚度,mm; δn ----- 圆筒或球壳的名义厚度,mm; δe ----- 圆筒或球壳的有效厚度,mm; t] [δ----- 圆筒或球壳材料在设计温度下的许用应力,MPa; t δ ------ 圆筒或球壳材料在设计温度下的计算应力,MPa; φ ------ 焊接接头系数; C ------- 厚度附加量,mm;

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