最新《化工原理课程设计-年产量112000吨NaOH水溶液蒸发装置的设计》

湖南师范大学

《化工原理》课程设计说明书

设计题目年产量112000吨NaOH水溶液蒸发装置的设计学生姓名周鹏

指导老师罗大志

学院树达学院

学号 200721180135

专业班级 07制药工程1班

完成时间2009年10月

《化工原理》课程设计成绩评定栏

评定基元评审要素评审内涵

满

分指导教师

实评分

评阅教师

实评分

设计说明书，40% 格式规范

设计说明书是否符

合规定的格式要求

5 内容完整

设计说明书是否包

含所有规定的内容

5 设计方案

方案是否合理及符

合选定题目的要求

10

工艺计算

过程

工艺计算过程是否

正确、完整和规范

20

设计图纸，

40%

图纸规范图纸是否符合规范 5 标注清晰标注是否清晰明了 5 与设计吻合

图纸是否与设计计

算的结果完全一致

10 图纸质量

设计图纸的整体质

量的全面评价

20

平时成绩，

10% 上课出勤上课出勤考核 5 制图出勤制图出勤考核 5

答辩成绩，

10% 内容表述答辩表述是否清楚 5 回答问题回答问题是否正确 5

100

综合成绩成绩等级

指导教师评阅教师答辩小组负责人

(签名) (签名) (签名)

年月日年月日年月日

说明: 评定成绩分为优秀(90-100)，良好(80-89)，中等(70-79)，及格（60-69）和不及格(<60)

目录

1前言 (1)

2设计任务 (2)

2.1设计任务 (2)

2.2操作条件 (2)

3设计条件及设计方案说明 (3)

4物性数据及相关计算 (3)

4.1估计各效蒸发量和完成液浓度 (3)

4.2估计各效蒸发溶液的沸点和有效总温度差 (4)

4.3加热蒸汽消耗量和各效蒸发水量的初步计算 (7)

4.4蒸发器传热面积的估算 (8)

4.5有效温度的再分配 (8)

4.6重复上述计算步骤 (9)

4.7计算结果列表 (12)

5主体设备计算和说明 (12)

5.1加热管的选择和管数的初步估计 (13)

5.2循环管的选择 (13)

5.3加热管的直径以及加热管数目的确定 (13)

5.4分离室直径和高度的确定 (15)

5.5接管尺寸的确定 (16)

6附属设备的选择 (18)

6.1气液分离器 (18)

6.2蒸汽冷凝器 (18)

7三效蒸发器主要结构尺寸和计算结果 (20)

8参考文献 (22)

9后记及其他 (22)

10附录 (23)

1 前言

蒸发器可广泛用于医药、食品、化工、轻工等行业的水溶液或有机溶媒溶液的蒸发,特别适用于热敏性物料(例如中药生产的水、醇提取液等)。同时，蒸发操作也可对溶剂进行回收。

蒸发是使含有不挥发溶质的溶液沸腾汽化并移出蒸气，从而使溶液中溶质浓度提高的单元操作。蒸发有它独特的特点：从传热方面看，原料液和加热蒸气均为相变过程，属于恒温传热；从溶液特点分析，有的溶液有晶体析出、易结垢、易生泡沫、高温下易分解或聚合、粘度高，腐蚀性强；从传热温差上看，因溶液蒸气压降低，沸点增高，故传热温度小于蒸发纯水的温度差；从泡沫夹带情况看，二次蒸气夹带泡沫。需用辅助仪器除去；从能源利用上分析，可以对二次蒸气重复利用……这就要求我们从五个方面考虑蒸发器的设计。

随着工业蒸发技术的发展，蒸发器的结果和型式也不断的改进。目前，蒸发器大概分为两类：一类是循环型，包括中央循环管式、悬筐式、外热式、列文式及强制循环式等；另一类是单程型，包括升膜式、降膜式、升—降膜式等。这些蒸发器型式的选择，要多个方面综合得出。

现在化工生产实践中，为了节约能源、提高经济效益，很多厂家采用的蒸发设备是多效蒸发。因为这样可以降低蒸气的消耗量，从而提高蒸发装置的各项热损失。多效蒸发流程可分为：并流流程、逆流流程、平流流程以及错流流程。在选择型式时应考虑料液的性质、工

程技术要求、公用系统的情况等。

通过上学期学习《化工原理》和本学期学习《化工原理课程设计》，我对蒸发器有了一定的了解和熟悉。我相信这些基础理论知识能帮助我很好的完成本次课程设计任务。虽然不可避免地会遇到很多的问题与困难，但是我将在解决问题中收获很多！我一定认真地完成好，让自己可以有更大的提高！

2.设计任务

2.1设计任务

（1）蒸发器处理能力为年产112000吨NaOH水溶液；

（2）每年按照300天计，每天24小时；

（3）NaOH水溶液的原料浓度为12％，完成液体浓度为30％；（4）蒸发器的设备形式为中央循环式管式蒸发器；

（5）厂址选为长沙地区。

2.2操作条件

（1）加热汽压力为500 kPa（绝热），冷凝器的绝压为20 kPa（绝热）；（2）各效蒸发器的总传热系数分别为

K1=1800 W/（m2·℃）、K2=1200 W/（m2·℃）、K3=600 W/（m2·℃）；

（3）三效蒸发器中各效平均密度依次为

1120 kg/m3 、1290 kg/m3 、1460 kg/m3；

（4）原料液的比热容为3.77 KJ /（Kg/0C），原料液温度为第一效沸点温度；

（5）蒸发器中溶液的液面高度为1.2 m；