广西大学化工原理课程设计1-蒸发器
化工原理---蒸发分析
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第一节 概 述
一、基本概念
定义：
将含有不挥发溶质的溶液沸腾汽化并移出蒸 汽，从而使溶液中溶质浓度提高的单元操作称为 蒸发。
利用溶剂具有挥发性而溶质不挥发的特 性使两者实现分离。 蒸发操作的目的：
➢获得浓缩的溶液，直接作为成品或半成品。 ➢脱除溶剂。此过程常伴随有结晶过程 ➢去除杂质。
易结垢的溶液：蒸发器使用一段时间后，就会有污垢产生，垢层的 导热系数小，从而使传热速率下降。应选用便于清洗和溶液循环速度 大的增大器，如悬筐式、强制循环式、浸没燃烧式等。
溶液的处理量：溶液的处理量也是选型时应考虑的因素。处理量小的 ，选用尺寸较大的单效蒸发，处理量大的，选用尺寸适宜的多效蒸发 。
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（三） 真空装置 当蒸发器在负压下操作时，无论采用哪一种冷凝器，均需在冷凝
器后安装真空装置。需要指出的是，蒸发器中的负压主要是由于二次 蒸汽冷凝所致，而真空装置仅是抽吸蒸发系统泄漏的空气、物料及冷 却水中溶解的不凝性气体和冷却水饱和温度下的水蒸汽等，冷凝器后 必须安真空装置才能维持蒸发操作的真空度。常用的真空装置有喷射 泵、水环式真空泵、往复式或旋转式真空泵等。
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这类蒸发器操作的关键是设置良好的液体分布器，以保证溶液均 匀成膜和防止二次蒸汽从加热管顶部穿出。
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3 . 升－降膜式蒸发器
蒸发器由升膜管束和降膜管束组 合而成，蒸发器的底部封头内有 一隔板，将加热管束分成两部分。 溶液由升膜管束底部进入，流向 顶部，然后从降膜管束流下，进 入分离室，得到完成液。
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一、蒸发水量
（蒸发器的物料衡算 ）
如图以蒸发器为衡算范围，取 1h为衡算基准，作物料衡算：
对溶质做物料衡算：
化工原理课程设计-蒸发
△tst
t'
单效
t△
t
2
双效
单效蒸发和双效蒸发有效 温度差的比较
2.3.2 多效蒸发流程
多效蒸发操作蒸汽与物料的流向有多种组合，常见的有： 并流： 溶液与蒸汽的流向相同，称并流。 逆流： 溶液与蒸汽的流向相反，称逆流。 错流： 溶液与蒸汽在有些效间成并流，而在有些效间成逆流。 平流： 每一效都加入原料液的方法。
• 工艺计算及主体设备 设计
• 辅助设备的计算及选 型
• 设计结果概要或设计 一览表
• 结束语（对本设计的 评述及建议）
• 参考文献目录 • 附图 • 生产工艺流程图 • 主体设备简图
二、 蒸发器的设计
2.1 概述 2.1.1 蒸发及应用
(1) 蒸发：蒸发是溶液浓缩的单元操作。 它采用加热的方法，将含有不挥发性溶质 的溶液加热沸腾，使其中的挥发性溶剂部 分汽化除去，从而将溶液浓缩的过程称为 蒸发。
* 完成液：浓缩后的溶液；
* 单效蒸发 ：产生的二次蒸汽不加利用，直接冷凝排出； * 多效蒸发：二次蒸汽作为串联使用的下一个蒸发器的加热 蒸汽。
不凝性气体
单效蒸发流程： 蒸发流程
冷却水
二次蒸汽
料液 加热蒸汽
1
5 4 3 2
冷凝水
1-加热管； 2-加热室；
3-中央循环管； 4-蒸发室； 5-除沫器； 6-冷凝器
三、多效蒸发的计算
（二）蒸发器的主要结构尺寸 中央循环管式蒸发器的主要结构尺寸包括：加热室和分离 室的直径和高度；加热管与中央循环管的规格、长度及在管 板上的排列方式。这些尺寸的确定取决于工艺计算结果。 计算的已知参数包括：料液的流量、温度和组成、最终完 成液的组成、加热蒸汽的压力和冷凝器中的压力等。
蒸发器的设计课程设计
蒸发器的设计课程设计如何设计一个高效的蒸发器？1. 概述蒸发器的重要性及其在各个领域的应用。
蒸发器是一种在化学、物理、环境等领域广泛应用的关键设备。
它通过将液体转化为气体，将热量从液体中传递出来，实现了物质的分离和纯化。
蒸发器在化工工业中被广泛用于制备纯度较高的化合物，水处理领域中用于去除水中的溶解物质，以及食品和制药行业中用于浓缩和干燥。
设计一个高效的蒸发器对于提高生产效率、降低能源消耗和保护环境具有重要意义。
2. 确定设计目标和考虑因素。
在设计一个高效的蒸发器时，我们需要明确设计目标和考虑因素。
我们需要确定所需的蒸发率和分离效果。
我们需要考虑操作条件，如温度、压力和流量，以及物料的性质和流动特性。
还需要考虑设备的结构和材料选择，以及能源消耗和操作成本等因素。
3. 蒸发器的类型及其适用范围。
蒸发器可以根据不同的工作原理和结构特性分为多种类型，如传统的批量蒸发器、循环蒸发器、薄膜蒸发器和闪蒸器等。
每种类型的蒸发器都有其适用的范围和优缺点。
在选择蒸发器类型时，我们需要综合考虑物料的性质、流量和纯度要求等因素。
4. 设计步骤及关键考虑点。
设计一个高效的蒸发器需要经过一系列的步骤和考虑点。
我们需要明确所需的蒸发率和分离效果，以确定蒸发器的尺寸和操作条件。
我们需要选择合适的蒸发器类型，并考虑其结构和材料选择。
我们需要通过流体力学和热力学计算，以确定蒸发器的流动特性和能量传递效率。
我们需要进行实验验证和性能测试，以确保设计的蒸发器能够满足设计要求。
5. 设计案例和优化思路。
在设计一个高效的蒸发器时，我们可以借鉴已有的设计案例和优化思路。
通过优化蒸发器的结构和加强传热表面积，可以提高蒸发器的传热效率和蒸发率。
采用先进的控制系统和自动化设备，可以提高蒸发器的运行稳定性和能源利用效率。
6. 结论和个人观点。
设计一个高效的蒸发器是一项复杂而重要的工作。
它需要充分考虑物料的性质、流动特性和纯度要求，同时也要考虑蒸发器的结构和材料选择，以及操作条件和能源消耗等因素。
化工原理课程设计--双效并流蒸发器设计
课程设计授课时间：2011——2012年度第 1 学期题目：双效并流蒸发器设计课程名称：化工原理课程设计专业年级：学号：姓名：成绩：指导教师：2011年12月20日目录第1章设计方案简介 (1)第2章工艺流程图及说明 (1)第3章工艺计算及主体设备选型； (1)3.1 估计各效蒸发量和完成液浓度 (1)3.2 估计各效溶液的沸点和有效总温度差 (2)3.2.1 各效由于溶液的蒸汽压下降所引起的温度差损失 (3)3.2.2 由于蒸发器中溶液静压强引起的温度差损失 (3)3.2.3 由于管道流动阻力产生的压强降所引起的温度差损失 (4)3.2.4 各效溶液的沸点和有效总温度差 (4)3.3 加热蒸汽消耗量和各效蒸发水量的初步计算 (4)3.4 蒸发器的传热面积估算 (6)3.5 有效温度差的再分配 (6)3.6 主体设备选型 (7)3.6.1 汽液分离器 (7)3.6.2 蒸汽冷凝器 (8)第4章设计结果汇总表 (11)第5章设备布置流程图 (12)第6章参考文献 (12)第7章设计评述 (13)课程设计任务安排表学院班级：课程名称：化工原理课程设计填写时间：_2011_年_12_月_2_日指导教师（签名）：______ ____ _____职称：__ _ _主要符号说明0x ：原料液中溶质的质量分数；n x ：完成液中溶质的质量分数，1,2n =； 1p ：第I 效的加热蒸汽压力；F ：NaOH 溶液的蒸发能力，即溶液的进料量； W ：过程总蒸发量；1K ：第I 效蒸发器的总传热系数；1ρ：第I 效蒸发器中溶液密度；2K ：第II 效蒸发器的总传热系数；2ρ：第II 效蒸发器中溶液密度；B c ：原料液的比热；L ：蒸发器中溶液的液面高度；mP ：蒸发器中液面和底层的平均压强'P ：二次蒸气的压强，即液面处的压强ρ：溶液的平均密度，i Q ：第i 效的传热速率，Wi K ：第i 效的传热系数，W/（m2.℃）i t ∆：第i 效的传热温度差，℃ S i ：第i 效的传热面积，m2第1章 设计方案简介化工原理课程设计要求我们综合运用化工原理、化工设备机械基础、化工仪表自动化等课程及有关先修课程所学知识，完成以化工单元操作为主的一次工程设计，主要内容包括化工工艺设计和化工设备结构设计。
单效蒸发器课程设计
单效蒸发器课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能够理解单效蒸发器的基本原理及其在化工生产中的应用。
2. 学生能够掌握单效蒸发器的主要结构、操作流程及影响蒸发效果的各项因素。
3. 学生能够运用相关公式计算单效蒸发器中的热量传递、溶液浓度变化等。
技能目标：1. 学生能够通过观察、分析，正确绘制单效蒸发器的示意图，并标注主要部件。
2. 学生能够运用实验数据，进行简单的热量计算和溶液浓度分析。
3. 学生能够运用所学的知识，设计简单的单效蒸发器实验方案。
情感态度价值观目标：1. 学生培养对化工设备的好奇心，激发学习化学工程知识的兴趣。
2. 学生通过实验和问题解决，培养团队合作精神和解决问题的能力。
3. 学生认识到化工技术在生产生活中的重要性，增强环保和节能意识。
课程性质：本课程为应用化学或化学工程及相关专业的高年级学生设计，强调理论知识与实践操作的相结合。
学生特点：学生已具备一定的化学基础和实验技能，具有一定的分析问题和解决问题的能力。
教学要求：结合学生特点和课程性质，注重启发式教学，引导学生通过实验、案例等方式，将理论知识应用于实际问题中，提高学生的实际操作能力和创新思维。
通过分解课程目标为具体的学习成果，为后续的教学设计和评估提供依据。
二、教学内容本节教学内容主要包括以下几部分：1. 单效蒸发器的基本原理：介绍蒸发器的定义、工作原理及其在化工生产中的应用。
2. 单效蒸发器的结构及主要部件：分析蒸发器的结构特点，包括加热室、蒸发室、冷凝器等主要部件的作用。
3. 影响单效蒸发器蒸发效果的因素：讨论温度、压力、溶液的性质和浓度等对蒸发效果的影响。
4. 热量传递与溶液浓度计算：讲解在单效蒸发器中热量传递的基本原理，以及如何计算溶液在蒸发过程中的浓度变化。
5. 实验操作与案例分析：指导学生进行单效蒸发实验，分析实验数据，探讨实际操作过程中可能遇到的问题及解决方案。
教学内容安排如下：第一课时：基本原理、结构及主要部件介绍。
化工原理课程设计三效逆流蒸发器
培养工程实践能力
课程设计能够培养学生的工程实 践能力，包括问题分析、方案设 计、实验验证等方面的能力。
为后续课程打下基
础
化工原理课程设计为后续的专业 课程提供了必要的基础知识和实 践经验。
三效逆流蒸发器应用前景
高效节能
01
三效逆流蒸发器采用先进的逆流操作原理，具有高效节能的特
点，符合当前节能环保的要求。
未来发展趋势预测
随着化工行业的不断发展，对于高效、节能、环保的蒸发设备的需求将不 断增加。
三效逆流蒸发器作为一种先进的蒸发设备，将在未来得到更广泛的应用和 推广。
未来三效逆流蒸发器的发展将更加注重设备的性能提升、智能化和自动化 等方面的研究和应用。
THANKS
感谢观看
化工原理课程的地位
化工原理是化学工程与工艺专业的一门重要基础 课程，主要研究化工过程中的基本原理和规律。
3
蒸发器在化工过程中的应用
蒸发器是化工过程中常用的设备之一，用于将溶 液中的溶剂蒸发分离出来，得到纯净的溶质或浓 缩溶液。
化工原理课程设计意义
理论与实践结合
通过课程设计，将化工原理的理 论知识与实际应用相结合，加深 对理论知识的理解。
掌握了化工原理课程中的基本理论和方法，并将 其应用于实际工程问题中。
存在问题分析及改进建议
01
在设备设计方面，还需要进一步优化结构，提高设 备的稳定性和可靠性。
02
在工艺流程方面，需要进一步完善操作参数和控制 策略，以提高设备的运行效率和安全性。
03
在实验验证方面，需要加强对实验数据的分析和处 理，以更好地指导设备的设计和改进。
广泛应用
02
三效逆流蒸发器可应用于化工、制药、食品、环保等多个领域
蒸发器的设计课程设计
蒸发器的设计课程设计
蒸发器是一种常见的设备，广泛应用于化工、制药、食品加工等行业。
它通过加热液体，将其中的溶质蒸发出来，从而实现分离和纯化的目的。
在蒸发器的设计课程设计中，我们需要考虑的因素有很多，包括性能、结构、材料、能耗等等。
首先，我们需要考虑蒸发器的性能。
不同行业对蒸发器的性能要求是不同的，有的需要高效率、大产量，有的需要高纯度、低能耗。
因此，在设计蒸发器时，我们需要根据实际需求确定蒸发器的性能指标，并通过合理的结构设计和优化的操作条件来实现这些指标。
其次，蒸发器的结构设计也非常重要。
蒸发器通常由加热器、蒸发器和冷凝器组成，其结构形式有多种，如单效蒸发器、多效蒸发器、外循环蒸发器等。
在设计过程中，我们需要根据实际情况选择合适的结构形式，并优化各个部件的设计，以提高蒸发器的效率和稳定性。
同时，材料的选择也是蒸发器设计中需要考虑的因素之一。
蒸发过程中，蒸发器内部会受到高温和腐蚀性物质的侵蚀，因此蒸发器的材料需要具备良好的耐高温和耐腐蚀性能。
常用的材料有不锈钢、钛合金、玻璃钢等，选择合适的材料可以延长蒸发器的使用寿命。
最后，能耗也是一个需要考虑的因素。
蒸发器的能耗与其结构、操作条件、介质等因素密切相关。
在设计蒸发器时，我们需要通过合理的设计和优化的操作条件来降低能耗，提高蒸发器的能源利用效率。
总之，蒸发器的设计课程设计需要综合考虑性能、结构、材料和能耗等因素，通过合理的设计和优化的操作条件来实现预期的蒸发效果。
只有在综合考虑各个方面的因素并进行合理的设计和优化，才能设计出性能优良、稳定可靠的蒸发器。
化工原理蒸发器课程设计
化工原理蒸发器课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解化工原理中蒸发器的概念、分类及工作原理；2. 学生能掌握蒸发器在化工过程中的应用及作用；3. 学生能了解蒸发器操作中的主要参数及其对蒸发效果的影响。
技能目标：1. 学生能运用所学知识分析蒸发器操作中存在的问题，并提出改进措施；2. 学生具备设计简单蒸发器系统及流程的能力；3. 学生能够运用相关软件对蒸发器进行模拟和优化。
情感态度价值观目标：1. 学生培养对化工原理学科的兴趣，增强学习积极性；2. 学生树立安全、环保意识，认识到化工技术在生产生活中的重要性；3. 学生培养团队协作精神，提高沟通与表达能力。
课程性质分析：本课程为化工原理课程的一部分，以理论教学为主，实践操作为辅。
通过本课程的学习，使学生掌握蒸发器的基本原理，为后续的化工实践打下基础。
学生特点分析：学生为高中二年级学生，已具备一定的化学基础和工程观念，对实际化工设备有一定的了解，但可能对蒸发器的工作原理和实际应用掌握不足。
教学要求：1. 结合课本内容，注重理论与实践相结合，提高学生的实际操作能力；2. 教学过程中，注重启发式教学，引导学生主动思考，培养学生的创新意识；3. 注重团队合作，提高学生的沟通与表达能力。
二、教学内容1. 蒸发器基本概念：蒸发器的定义、分类及在化工生产中的应用；2. 蒸发器工作原理：热力学原理、传热传质过程、影响蒸发效率的因素；3. 蒸发器主要结构及性能参数：加热面积、蒸发速率、温差、蒸汽压力等；4. 蒸发器的设计与计算：根据物料特性、工艺要求进行蒸发器选型、计算；5. 蒸发器操作与控制：操作要点、常见问题及解决办法、安全防护措施；6. 蒸发器在化工生产中的应用案例分析：实际生产中蒸发器的使用情况及优化措施。
教学大纲安排：第一课时：蒸发器基本概念、分类及在化工生产中的应用；第二课时：蒸发器工作原理、影响蒸发效率的因素；第三课时：蒸发器主要结构及性能参数、设计与计算方法；第四课时：蒸发器操作与控制、安全防护措施；第五课时：蒸发器应用案例分析、讨论与实践。
化工原理课程设计蒸发
化工原理课程设计蒸发一、课程目标知识目标：1. 学生能理解并掌握蒸发原理在化工生产中的应用，包括蒸发过程中的传热、流体流动和物料平衡等基本概念。
2. 学生能够运用相关公式和理论，分析并计算蒸发过程中涉及的参数，如蒸发速率、热量需求、溶液的浓缩比等。
3. 学生能够识别并描述常见的蒸发设备及其工作原理，理解不同设备结构的优缺点。
技能目标：1. 学生具备运用化工软件或工具对蒸发系统进行模拟和优化的能力。
2. 学生能够结合实际案例，设计简单的蒸发工艺流程，并对其经济性、效率进行分析。
3. 学生通过小组合作，提高解决实际化工问题的能力，学会在团队中分工协作。
情感态度价值观目标：1. 学生通过本课程的学习，培养对化工行业的兴趣和认识，增强对工程实践的责任感和使命感。
2. 学生在探索蒸发技术的过程中，形成科学、严谨的学习态度，增强环保意识和节能意识。
3. 学生在团队合作中，学会尊重他人意见，培养良好的沟通能力和团队协作精神。
课程性质：本课程为化工原理的实践应用部分，强调理论与实践相结合，注重培养学生的实际操作能力和工程思维。
学生特点：学生为高中年级，具有一定的物理、化学基础知识，思维活跃，好奇心强，但可能缺乏实际工程经验。
教学要求：结合学生特点，教学过程中应注重案例教学，引导学生从实际问题出发，通过理论学习和实践操作，提高分析问题和解决问题的能力。
同时，注重启发式教学，激发学生的学习兴趣，培养其创新意识。
通过课程目标的具体分解，确保教学设计和评估的针对性和实用性。
二、教学内容1. 蒸发原理及其在化工中的应用：包括蒸发的基本概念、蒸发过程中的能量和物料平衡、影响蒸发速率的因素等，对应教材第二章“蒸发与结晶”相关内容。
2. 蒸发设备的结构与工作原理：介绍不同类型的蒸发设备（如升膜式、降膜式、强制循环式等），分析其结构特点、应用范围及优缺点，对应教材第三章“蒸发设备与操作”相关内容。
3. 蒸发过程的计算与模拟：学习蒸发过程中热量、质量传递的计算方法，运用化工软件进行蒸发系统的模拟和优化，对应教材第四章“化工过程的计算与模拟”相关内容。
化工原理课程设计——三效逆流蒸发器.
化⼯原理课程设计——三效逆流蒸发器.NaOH⽔溶液三效并流加料蒸发装置的设计设计单位：设计者：设计⽇期：设计任务书⼀、设计题⽬NaOH⽔溶液三效并流加料蒸发装置的设计⼆、设计任务及操作条件1.处理能⼒2.5×104吨/年NaOH⽔溶液2.设备形式蒸发器3.操作条件a．N aOH⽔溶液的原料液浓度为10%(wt) ，温度为35℃，⽤预热器加热⾄第⼀效沸点温度，再送进蒸发器；完成液浓度为40%(wt)。
b．加热蒸汽压强为500kPa（绝压），末效为真空，压⼒为15.5kPa（绝压）。
c．各效传热系数分别为：K1=3000 W/(m2·℃)K2=1500 W/(m2·℃)K3= 750W/(m2·℃)d．各效蒸发器中的液⾯⾼度：1.5-2.5m。
e．各效加热蒸汽的冷凝液均在饱和温度下排出。
假设各效传热⾯积相等，并忽略热损失。
f．每年按330天计，每天24⼩时连续运⾏。
三、设计项⽬1.设计⽅案简介：对确定的⼯艺流程及蒸发器型式进⾏简要论述。
2.蒸发器的⼯艺计算：确定蒸发器的传热⾯积。
3.蒸发器的主要结构尺⼨设计。
4.主要辅助设备选型，包括预热器、汽液分离器及蒸汽冷凝器。
5.绘制NaOH⽔溶液三效并流加料蒸发装置的流程图及蒸发器总装配图。
⽬录1.概述 (1)1.1蒸发操作的特点 (1)1.2蒸发设备及蒸发器 (5)1.3三效蒸发⼯艺流程 (10)2.⼯艺计算及主体结构计算 (11)2.1三效蒸发⼯艺计算 (11)2.1.1三效蒸发器设计流程 (11)2.1.2设计计算 (13)2.2蒸发器主要结构计算 (23)3.蒸发装置辅助设备选型 (30)4.探索使⽤Aspen Plus设计蒸发器⽅法 (33)5.后记 (35)1、概述1.1蒸发操作的特点蒸发是将⾮挥发性物质的稀溶液加热沸腾，使溶剂⽓话，溶液浓缩得到浓溶液的过程。
1.1.1蒸发的基本流程蒸发过程的两个必要组成部分是加热溶剂使⽔蒸⽓汽化和不断除去汽化的⽔蒸⽓，前⼀部分在蒸发器内进⾏，后⼀部分在冷凝器完成。
化工原理课程设计-4.
等。现将这些情况列于表4-1。
表4-1 常见蒸发器的一些主要性能
蒸 发 器 型 式
造 价
总传热 系数
溶 液 在 管 内 的 流
停 留 时 间
完 成 液 浓 度 能 否
浓 缩 比
处 理 量
对溶液性质的适应性
速
/(m /s) 稀 溶 高 黏
恒
定
稀 溶
高 黏
易 生
易 结
热 敏
有 结
表4-1 常见蒸发器的一些主要性能
4.1 概述
将含有不挥发性溶质的溶液加热至沸腾,使其中
的挥发性溶剂部分汽化从而将溶液浓缩的过程 称为蒸发。蒸发操作广泛应用于化工、轻工、 制药、食品等领域。由于蒸发过程只是从溶液 中分离出部分溶剂,而溶质仍留在溶液中,因此,蒸
发操作即为溶液中挥发性溶剂与不挥发性溶质
的分离过程。
(1)蒸发过程的特点 由于溶剂的汽化速率取决于传热速率,故蒸发操
在于原料液由加热管的顶部加入。溶液在自身重力作用下 沿管内壁呈膜状向下流动,并被蒸发浓缩,汽液混合物由加热 管底部进入分离室,经汽液分离后,完成液由分离器的底部排 出。为使溶液能在壁上均匀成膜,在每根加热管的顶部均需
设置液体布膜器。
图4-7 升膜式蒸发器
图4-8 降膜式蒸发器
降膜式蒸发器可以蒸发组成较高的溶液,对于黏度较大的物 料也能适用。但对于易结晶或易结垢的溶液不适用。此外, 由于液膜在管内分布不易均匀,与升膜式蒸发器相比,其传热 系数较小。
稍
文
型
好
~2. 长
5
好
大
适
好
适
适
适
表4-1 常见蒸发器的一些主要性能
强 制 循 环 升
化工原理课程设计蒸发器
化工原理课程设计蒸发器
蒸发器是化工过程中常用的设备之一,在化工原理课程设计中，可以
选择设计一个蒸发器。
蒸发器是利用加热将液体中的溶质蒸发出来，从而实现溶液的浓缩的
装置。
蒸发器可以应用于化工领域的很多工艺，如食品工业、制药工业、
化工工业等。
蒸发器的设计需要考虑以下几个方面：
首先，需要确定蒸发器的类型。
常见的蒸发器有多效蒸发器、单效蒸
发器、闪蒸蒸发器等。
根据具体情况选择蒸发器类型，例如，如果需要浓
缩的溶液的热敏性较高，可以选择闪蒸蒸发器。
其次，需要确定蒸发器的热力学参数。
蒸发器的热力学参数包括供热量、蒸发温度、蒸发压力等。
这些参数会影响蒸发器的能耗和工艺效果。
还需要考虑蒸发器的热交换效率。
蒸发器的热交换效率和其结构设计
有关。
可以采用多级或多效蒸发器来提高热交换效率，并减少能耗。
此外，还需要考虑蒸发器的材料选择。
蒸发器的材料需要具备耐酸碱、耐高温等特性。
常见的材料有不锈钢、镍合金等。
最后，蒸发器的操作方式也需要进行设计。
蒸发器可以采用手动控制、自动控制等方式来进行操作。
综上所述，化工原理课程设计的蒸发器可以按照上述步骤进行设计。
通过确定蒸发器的类型、热力学参数、热交换效率、材料选择和操作方式，可以设计出满足工艺要求且能够高效运行的蒸发器。
同时，还需要考虑蒸
发器的安全性、节能性和可维护性等方面，从而提高蒸发器的整体性能。
化工原理课程设计 -蒸发
CHANGSHA UNIVERSITY OF SCIENCE & TECHNOLOGY化工原理课程设计B题目：KNO3水溶液三效并流加料蒸发装置的设计学生姓名：周文奕学号： 201538090108 班级：生物1501 专业：生物工程指导教师：方芳2017年6月课程设计成绩评定表化工原理设计B任务书化学与生物工程学院生物工程专业 15-01 班题目：KNO3水溶液三效并流加料蒸发装置的设计任务起止日期：2017年6月26日～2017年6月30日学生姓名张钰义学号201538090120 指导老师方芳教研室主任年月日审查院长年月日批准化工原理课程设计任务KNO3水溶液三效并流加料蒸发装置的设计摘要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。
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。
关键词：化工设备；三效蒸发装置；KNO溶液;并流3目录一绪论 (1)二设计任务 (2)2.1设计任务 (2)2.2操作条件 (2)三设计条件及设计方案说明 (2)四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 (5)4.4蒸发器传热面积的估算 (7)4.5有效温度的再分配 (7)4.6重复上述计算步骤 (8)4.7计算结果列表 (11)五主体设备计算和说明 (11)5.1加热管的选择和管数的初步估计 (11)5.2循环管的选择 (11)5.3加热管的直径以及加热管数目的确定 (12)5.4分离室直径和高度的确定 (13)5.5接管尺寸的确定 (14)六附属设备的选择 (16)6.1气液分离器 (16)6.2蒸汽冷凝器 (16)七三效蒸发器主要结构尺寸和计算结果 (18)7.1蒸发器的主要结构尺寸的确定 (18)7.2气液分离器结构尺寸的确定 (18)7.3 蒸汽冷凝器主要结构的确定 (19)八设计心得 (20)九参考文献 (20)十附录 (21)附录A：并流加料三效蒸发器的物料衡算和热量衡算示意图 (21)附录B：并流加料蒸发流程 (22)一、绪论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。
课程设计_蒸发器
第一章蒸发操作条件的确信蒸发作为化工产品工艺制造进程中的单元操作，有多种不同的设备，不同的流程和不同的操作方式。
蒸发操作条件的确信要紧指蒸发器加热蒸汽的压强（或温度），冷凝器的操作压强（或温度）的确信，正确选择蒸发的操作条件，对保证产品质量和降低能耗极为重要。
1.1加热蒸汽压强的确信通常被蒸汽的溶液有一个许诺的最高温度，假设超过了此物料就会变质，破坏或分解，这是确信加热蒸汽压强的一个依据。
应使操作在低于最大温度范围内进行，能够采纳加压蒸发，常压蒸发或真空蒸发。
一些化工厂，常装设蒸汽机或透平机以驱动发电机发电，因此蒸发用汽应考虑用蒸汽机、透平机的乏汽，直接采纳未经做功的锅炉蒸汽进行减压蒸发是不经济的，乏汽压强一样在200～400 kPa左右。
蒸发是一个消耗大量加热蒸汽而又产生大量二次蒸汽的进程。
从节能的观点动身，应充分利用二次蒸汽作为其它加热用的热源，即要求蒸发装置能够提供温度较高的二次蒸汽。
如此既可减少锅炉产生蒸汽的消耗量，又能够减少末效进入冷凝器的二次蒸汽量，提高了蒸汽利用率。
因此，能够采纳较高温度的饱和蒸汽作为加热蒸汽的有利的，但通常所用饱和蒸汽的温度不超过180 ℃,超过时相应的压强就很高,如此增加加热的设备费和操作费。
一样的加热蒸汽压强在400～800 kPa范围之内。
这次设计方案中加热蒸汽压强定为675 kPa（绝压）。
1.2 冷凝器操作压强的确信假设一效采纳较高压强的加热蒸汽，那么末效可采纳常压或加压蒸汽，现在末效产生的二次蒸汽具有较高的温度，能够全数利用。
而且各效操作温度高时，溶液粘度低，传热好。
假设一效加热蒸汽压强低，末效应采纳真空操作。
现在各效二次蒸汽温度低，进入冷凝器冷凝需消耗大量冷却水，而且溶液粘度大，传热差。
但关于那些热敏性物料的蒸发，为充分利用热源仍是常常采纳的。
对混合式冷凝器，其最大的真空度取决于冷凝器内的水温和真空装置的性能。
通常冷凝器的最大真空度为80～90 kPa。
蒸发浓缩用于废水处理
蒸发浓缩用于废水处理化工原理课程设计—蔗糖汁溶液蒸发器设计第一章总论第一节设计依据与指导思想本课程设计根据广西大学《化工原理》课程教学的要求，为加强化工原理课程教学综合性和实践性以及理论联系实际的教学目的，使学生掌握综合运用本课程和前修课程的基本知识，完成以某项单元操作为主的一次化工设计实践。
通过课程设计，要求学生了解工程设计的基本内容，掌握化工设计的主要程序和方法，学会综合运用已学知识地分析和解决工程实际问题。
课程设计中需要学生自己作出决策，即确定方案、选择流程、查取资料、进行过程和设备计算，并要对自己的选择作出论证及核算，经过反复的分析比较，择优选定最理想的方案和合理的设计。
最终以精练的语言、简洁的文字、清晰的图表来表达自己的设计思想和计算结果。
设计的基本思想是，根据过程基本原理和工程实践经验，初步确定蒸发器的主要工艺结构尺寸，然后结合理论和实际经验进行蒸发器的面积与各效蒸发能力的校核，根据校核结果，针对设计不尽合理的结构尺寸进行调整，改进设计，使设计更加合理。
最终选取一个比较合理和科学的方案，使蒸发器每一效的蒸发面积基本相等，以便于设计。
并能用CAD辅助作图，加强作图和读图的能能力。
结合实例介绍实际设计过程。
第二节设计原则与设计范围设计原则：总的原则是尽可能多地采用先进的技术，使生产达到技术先进、经济合理的要求，符合优质、高产、安全、低能耗的原则，具体考虑以下几点。
⑴满足工艺和操作的要求所设计出来的流程和设备能保证得到质量稳定的产品。
由于工业上原料的浓度、温度经常有变化，因此设计的流程与设备需要一定的操作弹性和安全性，可方便地进蒸发能力和传热量的调节。
设置必需的仪表并安装在适宜部位，以便能通过这些仪表来观测和控制生产过程。
⑵满足经济上的要求要节省热能和电能的消耗，减少设备与基建的费用，如合理安排效书，进行抽汽，提高热能的利用率和经济效益。
蒸发器的类型、效数的确定以、进料的方式以及抽汽方案的确定，对操作费用和设备费用均有很大的影响，因此必须根据具体情况选择合适设计方案与工艺流程。
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广西大学化工原理课程设计说明书设计题目：蔗糖汁溶液四效并流蒸发装置的设计设计者：学院：轻工与食品工程学院专业：轻化工程班级：轻化022班姓名：李昌武学号：020*******指导老师：周龙昌龙云飞设计日期：2005年7月18日前言1. 设计目的课程设计是化工原理课程教学中综合性和实践性较强的教学环节，是理论联系实际的桥梁，设计的目的是综合运用本课程和前修课程的基本知识，完成以某项单元操作为主的一次化工设计实践。
通过课程设计，使我们了解工程设计的基本内容，掌握化工设计的主要程序和方法，学会综合运用已学知识系统地分析和解决工程实际问题。
2. 设计原则总的原则是尽可能多地采用先进的技术，使生产达到技术先进、经济合理的要求，符合优质、高产、安全、低能耗的原则，具体考虑以下几点：⑴满足工艺和操作的要求所设计出来的流程和设备能保证得到质量稳定的产品。
由于工业上原料的浓度、温度经常有变化，因此设计的流程与设备需要一定的操作弹性，可方便地进行流量和传热量的调节。
设置必需的仪表并安装在适宜部位，以便能通过这些仪表来观测和控制生产过程。
⑵满足经济上的要求要节省热能和电能的消耗，减少设备与基建的费用。
⑶保证生产安全生产中应防止物料的泄露，生产和使用易燃物料车间的电器均应为防爆产品。
同时，塔设备应具有一定刚度和强度。
3. 设计依据根据广西大学《化工原理课程设计任务书》进行本设计。
四效蒸发系统设计任务书（一）设计题目蔗糖汁溶液四效并流蒸发装置的设计。
（二）设计条件（三）设计项目（1）对工艺流程及蒸发器型式进行简要论述。
（2）蒸发系统热力计算：确定各效蒸发器的传热面积。
（3）蒸发器主要结构尺寸设计。
（4）绘制蒸发流程图及蒸发器结构总图一张。
（5）对本设计的评目录一.确定设计方案1．1 蒸发器的确定根据糖渣汁的物理性质，其在浓缩过程中黏度变化大、流动性差等特点，以及蒸发产品的浓度要求，采用降膜式蒸发器。
液体分布器采用旋流式分布器，料液通过泵加压后进入旋流式分布器，利用离心力使料液均布于管的四周。
此蒸发流程采用四效并流降膜式常压蒸发流程。
料液从蒸发器顶部加入，在顶部有液体分布结构，以使每根加热管都能不断地、均匀地受液。
二次蒸汽与浓缩液一般呈并流而下，料液沿管内壁因二次蒸汽的作用使之呈膜状流动，液膜利用重力作用下流，使黏度较大的溶液的蒸发成为有利因素。
操作过程中，料液停留时间短；由于呈薄膜状，流体流速较大，因此蒸发给热系数相应较大；压降小，因此换热器工艺侧的压力和温度几乎接近常数，可不用或少用显热；由于工艺流体仅在重力作用下流动，而不是靠高温差来推动，所以允许用更经济的低温差。
降膜式蒸发器还具有浓缩比大、黏度范围大、传热效果好、蒸汽和水的耗量小、处理量大等特点。
1．2 气液分离器的确定气液分离器又称为除沫器，其作用一是使雾沫中的液体聚集并与二次蒸汽分离，二是将浓缩液与二次蒸汽分离。
根据糖渣汁的物性，同时考虑到压强降及蒸汽气速范围，在高分离效率的条件下，选用旋流式气液分离器。
旋流式气液分离器不但使料液均匀地分配到每根传热管中，而还能使液体在整根管壁面上形成稳定而均匀的膜，其具有布液均匀，成膜稳定，操作弹性大，压降小，不易堵塞等优点。
1．3 蒸汽冷凝器的确定由于二次蒸汽为水蒸汽无需回收，则采用直接式冷凝器。
同时考虑到冷凝器的结构的适宜性、用水量及水的接触面积、压强降等因素，选用多层多孔板式蒸汽冷凝器。
其具有冷凝效果好，设备结构简单，操作方便，造价低等优点。
多层多孔板式蒸汽冷凝器由于多层板的作用，使冷却水呈雨滴分散，从而使冷却水与二次蒸汽的接触面积大大增加，达到很好的冷凝效果。
二．工艺设计计算蒸发的工艺计算主要是在已知料液流量、温度、浓度及最终完成液的浓度、加热蒸汽压和冷凝器中的压强的前提下，通过计算确定：加热蒸汽消耗量、溶剂蒸发量以及蒸发器传热面积，最后确定出设备尺寸。
蒸发工艺计算基本步骤：（1）根据生产任务算出总的蒸发水量，然后分配到各效，求出各效的蒸发水量。
（2）由加热蒸汽压强和末效压强，根据溶液的蒸汽压、液柱静压及流动阻力所引起的温度损失，算出总的有效温度差，再根据各效传热面积相等的原则，将总的有效温度差分配致各效，找出蒸发操作的温度条件。
（3）选用各效传热系数的经验值。
（4）按传热速率方程算出各效穿热面积。
2．1估算各效蒸发水量和完成液浓度总蒸发水量W=F（1-X0/X4）=43200*(1-0.136/0.60)=33048 kg/h对于该并流操作的四效蒸发，因有自蒸发现象，可按如下比例进行估算：W1：W2：W3：W4=1：1.1：1.2：1.3而在蒸发过程中，总蒸发水量为各效蒸发水量之和：W=W1+W2+W3+W4=4.6W1解得各效蒸发器蒸发水量分别为：W1=43200/4.6=7263kg/hW2=1.1*7263=7989kg/hW3=1.2*7263=8716kg/hW4=1.3*7263=9442kg/h则相应各效溶液的浓度分别为：X1=FX0/(F-W1)=43200*0.136/(43200-7263)=0.163X2=FX0/(F-W1-W2)=43200*0.136/(43200-7263-7989)=0.210X3=FX0/(F-W1-W2-W3)=43200*0.136/(43200-7263-7989-8716)=0.318X4=0.602．2估算各效溶液的沸点和有效温度差进入第一效蒸发器加热蒸汽压力为1.5atm（绝压），温度为80℃；第四效的蒸汽压力为0.14atm（绝压）。
设各效的压强降相等，则总压差为△P=P0-P4=1.5*101.325-0.14*101.325=152-14=138KP a则各效的平均压差为△Pi =△P/4=138/4=34.5KPa有各效压强差，可求得各效蒸发室的压强，即P`1=P0-△P1=152-34.5=117.5KP aP`2=P0-2△P1=152-2*34.5=83KP aP`3=P0-3△P1=152-3*34.5=48.5KP aP`4=14KP a由各效的二次蒸汽压强，从《化工原理》上册附录4和5查得相应的二次蒸汽的温度和汽化热如下：（1）各效由于溶液蒸汽压下降所引起的温度差损失△`采用校正系数法。
根据各效二次蒸汽温度和各效完成液的浓度，查《食品工程原理》716页表11-1得在常压下各效的沸点升高为：△`a1=0.23℃△`a2=0.32℃△`a3=0.62℃△`a4=3.5℃校正系数法公式为：f=0.0162(T`+273)2/R`△`=f△`a各效的温度差损失计算如下：第一效：f1=0.0162（T`1+273）/ r`1=0.0162*(103+273)2/2248=1.02△`1=f1△`a1=1.02*0.23=0.23℃第二效：f2=0.0162（T`2+273）/ r`2=0.0162*(94+273)2/2272=0.96△`2=f2△`a2=0.96*0.32=0.31℃第三效：f3=0.0162（T`3+273）/ r`3=0.0162*(80+273)2/2306=0.88△`3=f3△`a3=0.88*0.62=0.54℃第四效：f4=0.0162（T`4+273）/ r`4=0.0162*(52+273)2/2375=0.72△`4=f4△`a4=0.72*3.5=2.52℃则四效由于溶液蒸汽压下降所引起的温度差损失△`= △`1+△`2+△`3+△`4=0.23+0.31+0.54+2.52=3.6℃（2）各效由于溶液静压强所引起的温度差损失△``取蒸发器中溶液液面高度h=1.5m。
各效溶液平均密度根据《甘蔗提汁》第一分册240页附表所得：ρ1=1065 kg/m3ρ2=1086 kg/m3ρ3=1136 kg/m3ρ4=1295 kg/m3各效溶液的平均压强计算公式为：P m=P`+pgh/2各效溶液的平均压强计算如下：P m1= P`1+ρ1gh/2=117.5+（1065*9.81*1.5）/2=125KP aP m2= P`2+ρ2gh/2=83+（1086*9.81*1.5）/2=91KP aP m3= P`3+ρ3gh/2=48.5+（1136*9.81*1.5）/2=57KP aP m4= P`4+ρ4gh/2=14+（1295*9.81*1.5）/2=24KP a根据各效溶液的平均压强，由《化工原理》上册查得对应的各效水的沸点为：T`pm1=105℃T`pm2 =96℃T`pm3=83℃T`pm4=62℃各效由于溶液静压强所引起的温度差损失计算公式：△``= T`pm- T`各效由于溶液静压强所引起的温度差损失计算如下：△``1= T`pm1- T`1=105-103=2℃△``2= T`pm2- T`2=96-94=2℃△``3= T`pm3- T`3=83-80=3℃△``4= T`pm4- T`4=62-52=10℃则由于溶液静压强所引起的总温度差损失为：△``=△``1+△``2+△``3+△``4=2+2+3+10=17℃（3）由于管路流动阻力引起的温度差损失△```由于管路流动阻力使其压强降低，蒸汽的饱和温度也相应降低，由此而引起温度差损失。
根据经验，各效间因管路阻力引起的温度差损失为1℃。
所以，由于管路流动阻力引起的温度差损失△```=0+1+1+1=3℃。
故该蔗糖汁四效并流蒸发流程总温度差损失为：△=△`+△``+△```=3.6+17+3=23.6℃（4）各效溶液的沸点和总有效温度差溶液的沸点计算公式为：△i=△`i+△``i+△```it i=T`i+△`i各效蒸发器温度差损失计算如下：△1=△`1+△``2+△```3=0.23+2+0=2.23℃△2=△`2+△``2+△```2=0.31+2+1=3.31℃△3=△`3+△``3+△```3=0.54+3+1=4.54℃△4=△`4+△``4+△```4=2.52+10+1=13.52℃则得各效溶液的沸点分别为；t1=T`1+△1=103+2.23=105.2℃t2=T`2+△2=94+3.31=97.3℃t3=T`3+△3=80+4.54=84.5℃t4=T`4+△4=52+13.52=65.5℃有效总温度差计算公式为：△t = (T1-T`k)-△由《化工原理》上册附录4查得压强为152KP a时蒸汽的饱和温度为111℃，汽化热为2228 kJ；冷凝器操作压强下二次蒸汽的饱和温度为52℃。
则有效总温度差△t=（111-52）-23.6=35.4℃2．3加热蒸汽消耗量和各效蒸发水量的初步计算根据焓平衡原理，第i效的焓衡算公式为：Q i=D i r i=(Fc po-W1c pw-W2c pw-………-W I-1c pw)(t i-t i-1)+W i r`i在焓衡算式中需要计入溶液的浓缩热及蒸发器的热损失，要考虑热利用系数。