三效蒸发器相关课程设计--

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化工原理课程设计三效蒸发

化工原理课程设计三效蒸发

化工原理课程设计三效蒸发一、引言蒸发是化工过程中常用的分离技术之一,广泛应用于化工工艺中的浓缩、提纯、结晶等过程。

三效蒸发是一种高效的蒸发方式,通过多级蒸发器的串联,能够实现能量的充分利用,提高产品质量和能源利用效率。

本文将对化工原理课程设计中的三效蒸发进行详细介绍。

二、三效蒸发的原理三效蒸发是指通过三个级别的蒸发器进行连续蒸发,每个级别的蒸发器都能够利用前一级别的蒸汽来提供热量,从而实现能量的充分回收。

三效蒸发的原理可以概括为以下几个步骤:1. 一效蒸发:将待浓缩溶液进入一效蒸发器,通过加热使其部分蒸发,产生蒸汽。

蒸汽在一效蒸发器中冷凝,释放出的热量用于加热待浓缩溶液。

2. 二效蒸发:一效蒸发器中冷凝的蒸汽进入二效蒸发器,再次进行蒸发。

二效蒸发器中的待浓缩溶液通过加热蒸发,产生更高质量的蒸汽。

二效蒸发器中冷凝的蒸汽同样用于加热待浓缩溶液。

3. 三效蒸发:二效蒸发器中冷凝的蒸汽进入三效蒸发器,进行最后一次蒸发。

三效蒸发器中的待浓缩溶液通过加热蒸发,产生最高质量的蒸汽。

三效蒸发器中冷凝的蒸汽同样用于加热待浓缩溶液。

通过以上步骤,三效蒸发可以实现能量的充分回收,提高能源利用效率。

三、三效蒸发的应用三效蒸发广泛应用于化工工艺中的浓缩、提纯、结晶等过程。

以下是三效蒸发在不同领域的应用案例:1. 食品工业:三效蒸发被用于果汁、乳制品、酱油等食品的浓缩过程。

通过三效蒸发,可以将大量的水分蒸发出去,提高产品的浓缩度和保存期限。

2. 医药工业:三效蒸发被用于制药工艺中的溶剂回收和浓缩。

通过三效蒸发,可以将溶剂回收利用,减少环境污染,并提高产品质量。

3. 石油化工:三效蒸发被用于石油化工过程中的废水处理和溶剂回收。

通过三效蒸发,可以将废水中的溶解物质浓缩,减少废水的排放量,并将溶剂回收利用。

四、三效蒸发的优势和挑战三效蒸发相比传统的单效蒸发具有以下优势:1. 能量回收:通过多级蒸发器的串联,三效蒸发可以实现能量的充分回收,减少能源消耗。

三效蒸发装置设计

三效蒸发装置设计

化工原理课程设计–––––三效蒸发装置设计班级: 高073(杏)**: ******: ***化工原理课程设计任务书设计题目:三效标准(外加热)式蒸发器的设计原始数据:1、处理量(kg/h):35002、初始温度( C):203、初始浓度(%):104、完成液浓度(%):45工艺特点:1、并流操作;2、进料温度;3、抽出额外蒸汽量:E1=0;E2=0;4、加热蒸汽压强(kg/cm2绝压) 65、末效真空度(mmHg 表压)620设计内容:1、蒸发器的工艺计算和结构设计2、混合冷凝器的设计或选型3、预热器的设计或选型4、泵的设计或选型设计要求:1、画一张详细(最好带控制点的)工艺流程图2、编写一份规范的设计说明书目录第一章蒸发装置的设计…………………………………………………………( 1 ) 第一节设计方案简介…………………………………………………………( 2 )第二章工艺流程草图及说明…………………………………………………… ( 4 )第三章工艺计算及主体结构计算………………………………………………( 5 ) 第一节多效蒸发的工艺计算…………………………………………………( 5 )第二节蒸发器的主要结构尺寸计算……………………………………………… ( 14 )第四章蒸发装置的辅助设备……………………………………………………( 19 )第五章主要设备强度计算及校核………………………………………………( 22 )第六章设计一览表及总结………………………………………………………( 23 )参考文献……………………………………………………………………………………( 25 )第一章 蒸发装置的设计本章符号说明英文字母 希腊字母c — 比热容,kJ/(㎏·℃); — 对流传热系数,W/(m 2·℃);d — 管径, m ;— 温度差损失,℃; D — 直径, m ;— 有限差值; D — 加热蒸汽消耗量, kg/h ;— 误差; e — 单位蒸汽消耗量, kg/kg ; — 热损失系数; f — 校正系数; — 阻力系数; F — 进料量, kg/h ; — 导热系数,W/(m ·℃); g — 重力加速度, m/s 2; — 黏度,Pa ·s ;h — 高度, m ; — 密度,kg/ m 3;H — 高度, m ; — 总和; k — 杜林线的斜率; — 系数。

课程设计 并流三效蒸发器

课程设计  并流三效蒸发器

1 概述与设计方案的选择1.1 概述1.1.1 蒸发设备的分类常用蒸发器主要由加热室和分离室两部分构成。

蒸发器的多种结构型式即在于加热室和分离室结构的多样性及其组合方式的变化。

按照蒸发器在溶液中的流动情况,可将蒸发器分为循环型和单程型两大类。

(1)循环型蒸发器:其特点是溶液在蒸发器中作循环流动。

根据引起溶液循环流动原理的不同,又可分为自然循环式和强制循环式两种类别。

显然,强制循环蒸发器式依靠外加动力造成溶液在蒸发器中的循环流动,而自然循环式是依靠溶液在蒸发器中不同部位的密度差引起的自然循环流动。

表1-1 常用循环型蒸发器的结构特点及主要性能汇总型式结构特点优点缺点中央循环管式(自然循环式和强制循环式)加热时中央循环管和加热管内溶液受热程度不同,同时因加热管内蒸汽上升的抽吸作用使溶液产生由加热管上升,中央循环管下降的不断流动,从而提高了传热系数,强化了蒸发过程。

在管内安装一旋桨式搅拌器,即构成强制循环式蒸发器。

1.构造简单,操作可靠2.传热效果较好3.投资费用较少1.清洗和检修较麻烦2.溶液循环速度较低(搅拌式可提速2~3倍)3.因溶液的循环使蒸发器中溶液的组成总是接近于完成液组成,溶液沸点升高明显,传热温差减小,粘度较大,影响传热效果悬框式加热室像个悬框挂在蒸发器壳体内的下部,溶液沿加热室与壳体形成的环隙下降,沿加热管上升,不断循环流动1.循环速度较前者大2.蒸发器外壳接触的是温度较低的沸腾溶液,热损失少1.结构较复杂2.单位传热面积用金属量最多3.便与检修和更换4.适用于蒸发易结垢或有晶体析出的液体列文式在加热管上部附加一段直管,由于其静压抑制了加热管中溶液的沸腾,减少了结垢的可能性,在直管上部装有立式隔板,使沸腾产生的气泡受到限制,与液体形成均匀混合物上升,这样循环管中的汽液混合物之间产生较大的密度差和推动力,故循环速度增大1.可避免在加热管中析出晶体,减轻加热管表面上污垢的形成2.传热效果较好3.适用于处理有结晶析出的溶液1.设备高达,消耗金属材料多,需要高大厂房2.液柱静压引起的温度差损失较大,要求加热蒸汽压力较大3.必须保持在较大温差下操作强制循环式溶液的的循环借助外力作用,如用泵迫使溶液想一定方向流动1.传热系数较自然循环式蒸发器大2.适用于高粘度、易结垢、易结晶的溶液3.加热蒸汽与溶液之间的温度差较小时(3~5),仍可进行操作动力消耗大,单位传热面积耗费功率达0.4~0.82/k mw浸没燃烧式高温烟道气直接通入待蒸发溶液中,使溶液沸腾汽化1.结构简单2.传热速率快,效率高,适用于易结垢、易结晶或有腐蚀性的溶液1.二次蒸汽难以再利用2.不适用于热敏性或不能被烟道气污染的物料(2)单程型蒸发器单程型蒸发器的特点是溶液沿加热管壁呈膜状流动而进行传热和蒸发,一次通过加热室即可达到所要求的组成。

氢氧化钠三效蒸发课程设计说明书

氢氧化钠三效蒸发课程设计说明书

第一章蒸发方案的确定1.1 加热蒸汽压的确定蒸发是一个消耗大量加热蒸汽而又产生大量二次蒸汽的过程。

通常被蒸发的溶液有一个允许的最高温度,从节能观点出发,应充分利用二次蒸汽作为后续蒸发过程或者其他加热用的热源,因此采用较高温度的饱和蒸汽作为加热蒸汽是有利的,但通常所用饱和蒸汽温度不超过180℃,超过时相应的压强,这将增加加热的设备费用和操作费用。

所以加热蒸汽压强在400-800℃范围之内。

故选择加热蒸汽压强500kPa(绝)。

1.2 冷凝器操作压强的确定若一效采用较高压强的加热蒸汽,则末效可采用常压或加压蒸发,此时末效产生的二次蒸汽具有较高温度,可以全部利用。

而且各效操作温度高时,溶液粘度低,传热效果好。

若一效加热蒸汽压强低,末效应采用真空操作,此时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。

故冷凝器操作压强为20kPa(绝)。

1.3 蒸发器的类型蒸发器有很多类型,在结构和操作上必须有利于蒸发过程的进行,选型时考虑一下原则:1.尽量保证蒸发过程具有较大的传热系数,满足生产工艺过程的要求;2.生产能力大,能完善分离液沫,尽量减缓传热壁面上污垢的形成;3.结构简单,操作维修和清洗方便,造价低,使用寿命长;4.能适应所蒸发物料的一些特殊工艺特性根据以上原则选择中央循环管式蒸发器,其加热室由垂直的加热管束构成,在管束中央有一根直径较大的管子,称为中央循环管,其截面积为加热管束总截面积的40%-100%。

当壳程的管间通入蒸汽加热时,因加热管(细管)内单位体积的受热面积大于中央循环管(粗管)内液体的受热面积,因此粗、细管内液体形成密度差,加之加热细管内蒸汽的抽吸作用,从而使得溶液在中央循环管下降、在加热管内上升的连续自然流动。

溶液在粗细管内的密度差越大,管子越长,循环速度越大。

主要的是溶液的循环流动提高了沸腾表面传热系数,强化了蒸发过程。

且这种蒸发器结构紧凑,制造方便,传热较好,操作可靠等优点,因此选择中央循环管式蒸发器。

三效蒸发器设计实验报告

三效蒸发器设计实验报告

三效蒸发器设计实验报告
实验目的:
1. 学习蒸发器的基本原理和设计方法;
2. 了解三效蒸发器的结构和工作原理;
3. 进行实验验证,检验蒸发器设计是否合理。

实验仪器:
1. 三效蒸发器实验设备;
2. 温度计;
3. 流量计;
4. 电子天平。

实验原理:
三效蒸发器是一种利用多级效应,将溶液蒸发浓缩的设备。

其基本原理是利用在低压蒸发器中产生的蒸汽作为加热介质,对中压、高压蒸发器进行加热。

通过多级的蒸发过程,提高了热效率,实现了低能耗蒸发浓缩。

实验步骤:
1. 首先,将实验设备连接好,确保密封性能良好;
2. 按照设计的参数设定好各个蒸发器的压力、温度和流量;
3. 打开水泵,使冷却水流经蒸发器,保持蒸发器的温度稳定;
4. 开始加热蒸发器,记录下各个蒸发器的温度和流量;
5. 持续加热,直到达到设计要求的浓缩度;
6. 关闭加热源和水泵,停止实验。

实验结果分析:
根据实验记录的温度和流量数据,可以计算出各个蒸发器的热效率和浓缩效果。

通过对比实验结果与设计要求的差距,可以评估蒸发器设计的合理性。

如果实验结果符合设计要求,说明设计是成功的;如果实验结果与设计要求有较大偏差,需要进一步调整设备或设计参数。

实验结论:
根据实验结果分析,可以得出蒸发器设计是否合理的结论。

如果实验结果符合设计要求,说明蒸发器设计是有效的;如果实验结果与设计要求有较大偏差,需要重新优化设计或进行设备改进。

通过实验,我们可以深入了解蒸发器的工作原理和优化方法,为工业生产中的蒸发浓缩过程提供参考。

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

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

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

化工原理课程设计三效蒸发

化工原理课程设计三效蒸发

化工原理课程设计三效蒸发在化工领域中,蒸发是一种常见的分离技术。

而三效蒸发是一种高效的蒸发方式,它在提高产能的同时,降低了能耗,具有很大的应用潜力。

本文将介绍三效蒸发的原理、设计和优势。

一、原理三效蒸发是利用多级蒸发器进行连续蒸发的过程。

它由三个蒸发器组成,分别是高效蒸发器、中效蒸发器和低效蒸发器。

其原理是通过将高浓度的溶液从高效蒸发器中的蒸发器底部引入中效蒸发器,再将中效蒸发器中的浓缩液引入低效蒸发器,最终得到浓缩度最高的产物。

二、设计三效蒸发的设计需要考虑多个因素,包括溶液的性质、蒸发器的尺寸和操作条件等。

首先,需要确定溶液的性质,包括溶质的浓度、沸点和热稳定性等。

这些参数将影响蒸发器的设计和操作条件的选择。

其次,需要确定蒸发器的尺寸,包括蒸发器的高度、直径和传热面积等。

这些参数将影响蒸发器的产能和能耗。

最后,需要确定蒸发器的操作条件,包括进料流量、蒸发温度和蒸发压力等。

这些参数将影响蒸发器的稳定性和效率。

三、优势相比于传统的单效蒸发,三效蒸发具有以下几个优势。

首先,三效蒸发可以实现连续操作,提高了生产效率。

在传统的单效蒸发中,溶液需要经过多次蒸发才能达到所需浓度,而三效蒸发可以一次完成,节省了时间和能源。

其次,三效蒸发可以降低能耗。

由于三效蒸发中的蒸发器是串联的,低效蒸发器的进料温度较高,可以利用高效蒸发器和中效蒸发器的余热,减少了能源的消耗。

最后,三效蒸发可以提高产品质量。

由于三效蒸发可以在较低的温度下进行,可以减少溶质的热分解和挥发,提高产品的纯度和稳定性。

四、应用三效蒸发在化工领域中有广泛的应用。

它可以用于浓缩溶液、回收溶剂和提取有价值的成分等。

例如,在果汁生产中,三效蒸发可以用于浓缩果汁,提高果汁的浓度和口感。

在制药工业中,三效蒸发可以用于回收溶剂,减少废物的产生。

在化肥生产中,三效蒸发可以用于提取有机成分,提高产品的价值。

总之,三效蒸发是一种高效、节能的蒸发技术。

它通过多级蒸发器的连续操作,实现了溶液的快速浓缩。

三效蒸发装置设计

三效蒸发装置设计

化工原理课程设计三效蒸发装置设计班级:高073 (杏)姓名:韩彪_______________指导老师:朱国华化工原理课程设计任务书设计题目:三效标准(外加热)式蒸发器的设计原始数据:1、处理量(kg/h ): 35002、初始温度(C): 203、初始浓度(%):104、完成液浓度(%):45工艺特点:1、并流操作;2、进料温度;3、抽出额外蒸汽量:E1=0 ;E2=0 ;4、加热蒸汽压强(kg/cm 2绝压) 65、末效真空度(mmHg 表压)620设计内容:1、蒸发器的工艺计算和结构设计2、混合冷凝器的设计或选型3、预热器的设计或选型4、泵的设计或选型设计要求:1、画一张详细(最好带控制点的)工艺流程图2编写一份规范的设计说明书、目录第一章蒸发装置的设计................................... (1 •)…第一节设计方案简介............................................ (• 2 )•第二章工艺流程草图及说明............................. (-4第三章工艺计算及主体结构计算........................... (-5 第一节多效蒸发的工艺计算...................................... (5-)第二节蒸发器的主要结构尺寸计算 ............................... (-14 )第四章蒸发装置的辅助设备............................. (-19 )•第五章主要设备强度计算及校核............................ (-22-)第六章设计一览表及总结................................ (-23 •)•参考文献............................................... (25 •) ••…第一章 蒸发装置的设计希腊字母— 对流传热系数, W/(m 2•$— 温度差损失,C ; — 有限差值; — 误差; — 热损失系数; — 阻力系数; — 导热系数,W/(m 7; — 黏度,Pas;— 密度, kg/ m 3;— 总和;— 系数。

NaOH水溶液三效并流加料蒸发器的设计

NaOH水溶液三效并流加料蒸发器的设计

化工原理课程设计题目:NaOH水溶液三效并流加料蒸发器的设计学院:化学化工学院专业:_化学工程与工艺学号:姓名:指导教师:2016年11月25日化工原理课程设计任务书一、设计题目NaOH水溶液三效并流加料蒸发器的设计二、设计任务及操作条件1.设计任务生产能力(进料量):180kt/年操作周期:7200小时/年进料液浓度:10%(质量分率,下同)完成液浓度:≥42%2.操作条件原料液温度为:第一效沸点温度加热蒸汽压力为:500KPa(绝压),冷凝器压力为:15KPa(绝压)各效蒸发器的总传热系数为:K1=1500W/(m2·℃),K2=1000W/(m2·℃),K3=600W/(m2·℃)各效蒸发器中料液液面高度为:1.5m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3.设备型式:中央循环管式蒸发器4.厂址:新疆吐鲁番地区三、设计内容1.设计方案的选择及流程说明2.蒸发器的工艺计算:确定蒸发器的面积3.蒸发器的主要结构尺寸设计4.辅助设备选型与计算,包括汽液分离器及蒸汽冷凝器等5.设计结果汇总6.绘制NaOH水溶液三效并流加料蒸发器的流程图及蒸发器设备条件图7.对本设计进行评述目录摘要 (1)1设计方案简介 (1)1.1设计方案论证 (1)1.2蒸发器简介 (2)2设计任务 (4)2.1估算各效蒸发量和完成液浓度 (4)2.2估算各效溶液的沸点和有效总温度差 (5)2.2.1各效由于溶液沸点而引起的温度差损失 (6)2.2.2由于液柱静压力而引起的沸点升高(温度差损失) (7)2.2.3由流动阻力而引起的温度差损失 (8)2.2.4各效料液的温度和有效总温差 (8)2.3加热蒸汽消耗量和各效蒸发水量的初步计算 (8)2.4蒸发器传热面积的估算 (10)2.5有效温差的再分配 (11)2.6重复上述计算步骤 (12)2.6.1计算各效料液浓度 (12)2.6.2计算各效料液的温度 (12)2.6.3各效的热量衡算 (13)2.6.4蒸发器传热面积的计算 (14)2.7计算结果列表 (15)3蒸发器的主要结构尺寸的计算 (16)3.1加热管的选择和管数的初步估算 (16)3.2循环管的选择 (16)3.3加热室直径及加热管数目的确定 (16)3.4分离室直径和高度的确定 (17)3.5接管尺寸的确定 (18)3.5.1热蒸汽进口和二次蒸气出口 (18)3.5.2溶液的进出口 (18)3.5.3加热蒸汽进口与二次蒸气出口 (19)3.5.4冷凝水出口 (19)4蒸发装置的辅助设备的选用计算 (20)4.1气液分离器 (20)4.1.1除沫器的选择 (20)4.1.2分离器的选型 (20)4.2蒸汽冷凝器的选型设计 (21)4.2.1冷凝器类型选择 (21)4.2.2蒸汽冷凝器的选型 (21)4.3封头的计算 (24)4.4泵的选择 (24)5主要设备强度计算及校核 (24)6设计结果汇总 (26)6.1多效蒸发的工艺计算 (26)6.2蒸发器及辅助设备的结构尺寸设计 (26)7装置流程图及蒸发器设备条件图 (29)7.1三效并流加料蒸发装置流程图 (29)7.2蒸发器设备条件图 (29)8评述 (29)8.1可靠性分析 (30)8.2个人感想 (30)参考文献 (30)氢氧化钠三效并流加料蒸发器的设计XX摘要:本设计书对氢氧化钠溶液三效并流加料蒸发器设备的设计做了详细的叙述,主要包括工艺计算,辅助设备计算,工艺流程图和蒸发器设备的附图。

氢氧化钠水溶液三效并流加料蒸发装置设计课程设计说明书

氢氧化钠水溶液三效并流加料蒸发装置设计课程设计说明书

. .化工原理课程设计说明书设计题目:氢氧化钠水溶液三效并流加料蒸发装置设计学生:xxx所在班级:xxxxxxx学号:20xxxxxxxxxx设计时间:201x.xx.xx~201x.xx.xx指导教师:罗xx审阅时间:化工原理课程设计任务书(蒸发装置设计)一、设计题目:氢氧化钠水溶液三效并流加料蒸发装置设计二、设计任务及操作条件:1. 处理能力:年处理氢氧化钠水溶液80300 吨。

2.设备型式:中央循环管式蒸发器3.操作条件:(1) 原料液浓度15%,完成液浓度30%,原料液温度15℃;(2) 加热蒸汽压为2atm(表压),冷却真空度为600mmHg。

(3) 各效蒸发器的总传热系数:=2000W/m2.K; K2=1600W/m2.K; K3=760W/m2.K;K1(4) 静压力与阻力引起的温度差损失:第一效△1〞+△1‘‘‘=2℃第二效△2〞+△2‘‘‘=3℃第三效△3〞+△3‘‘‘=7℃(5) 各效加热蒸汽的冷凝液均在饱和温度下排出。

各效传热面积相等,并忽略热损失。

(6) 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.主要辅助设备设计选型,包括汽液分离器及蒸汽冷凝器。

5.绘图(3#图纸):带控制点的工艺流程图及蒸发设备工艺简图。

6.对本设计的评述。

四、参考资料1.理工大学化工原理教研室《化工原理》。

2.XX大学化工原理教研室《化工原理》。

3.国家医药管理局医药《化工工艺设计手册》。

4.《化学工程手册》编辑委委员会:《化学工程手册(第8篇)传热设备及工业生产》、《化学工程手册(第9篇)蒸发与结晶》。

5.贺匡国主编《化工容器及设备简明设计手册》。

6.华东化工学院,大学合编《化工容器设计》。

7.茅晓东,建伟编《典型化工设备机械设计指导》。

目录1.设计方案简介 (4)1.1多效蒸发及其工艺流程 (4)1.2蒸发器简介 (4)2.工艺流程草图及相关符号说明 (5)3.蒸发器的工艺计算 (6)3.1估计各效蒸发量和完成液浓度 (6)3.2估计各效溶液的沸点和总有效传热温差 (6)3.3加热蒸汽消耗量和各效蒸发水量的初步计算 (8)3.4 蒸发器传热面积的估算 (10)3.5 有效温差的再分配 (10)3.6 重复上述计算步骤 (10)3.7 有效温差的再分配 (13)3.8 再次重复上述计算步骤 (13)3.9计算结果列表 (16)4.蒸发器的主要结构尺寸设计 (16)4.1 加热管的选择和管数的初步估算 (16)4.2 循环管的选择 (17)4.3加热室直径及加热管数目的确定 (17)4.4 分离室直径和高度的确定 (18)4.5 接口管尺寸的确定 (19)5.主要辅助设备设计选型 (20)5.1 气液分离器的设计选型 (21)5.2 蒸汽冷凝汽的设计选型 (22)6.设计结果一览表 (23)7.设计评述 (24)8.参考资料 (25)9.附图 (25)1.设计方案简介1.1多效蒸发及其工艺流程多效蒸发是指将多个蒸发器串联,是加热蒸汽在蒸发过程中得到多次利用的蒸发流程。

三效蒸发装置设计

三效蒸发装置设计

化工原理课程设计–––––三效蒸发装置设计班级: 高073(杏)姓名: 韩彪指导老师: 朱国华化工原理课程设计任务书设计题目:三效标准(外加热)式蒸发器的设计原始数据:1、处理量(kg/h):35002、初始温度( C):203、初始浓度(%):104、完成液浓度(%):45工艺特点:1、并流操作;2、进料温度;3、抽出额外蒸汽量:E1=0;E2=0;4、加热蒸汽压强(kg/cm2绝压) 65、末效真空度(mmHg 表压)620设计容:1、蒸发器的工艺计算和结构设计2、混合冷凝器的设计或选型3、预热器的设计或选型4、泵的设计或选型设计要求:1、画一详细(最好带控制点的)工艺流程图2、编写一份规的设计说明书目录第一章蒸发装置的设计…………………………………………………………( 1 ) 第一节设计方案简介…………………………………………………………( 2 )第二章工艺流程草图及说明…………………………………………………… ( 4 )第三章工艺计算及主体结构计算………………………………………………( 5 ) 第一节多效蒸发的工艺计算…………………………………………………( 5 )第二节蒸发器的主要结构尺寸计算……………………………………………… ( 14 )第四章蒸发装置的辅助设备……………………………………………………( 19 )第五章主要设备强度计算及校核………………………………………………( 22 )第六章设计一览表及总结………………………………………………………( 23 )参考文献……………………………………………………………………………………( 25 )第一章 蒸发装置的设计本章符号说明英文字母 希腊字母c — 比热容,kJ/(㎏·℃); — 对流传热系数,W/(m 2·℃);d — 管径, m ;— 温度差损失,℃; D — 直径, m ;— 有限差值; D — 加热蒸汽消耗量, kg/h ;— 误差; e — 单位蒸汽消耗量, kg/kg ; — 热损失系数; f — 校正系数; — 阻力系数; F — 进料量, kg/h ; — 导热系数,W/(m ·℃); g — 重力加速度, m/s 2; — 黏度,Pa ·s ;h — 高度, m ; — 密度,kg/ m 3;H — 高度, m ; — 总和; k — 杜林线的斜率; — 系数。

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.

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。

三效蒸发的课程设计

三效蒸发的课程设计

三效蒸发的课程设计一、课程目标知识目标:1. 让学生掌握三效蒸发的概念、原理及影响因素;2. 了解三效蒸发在工业、农业及日常生活中的应用;3. 掌握三效蒸发的计算方法和实验技能。

技能目标:1. 培养学生运用三效蒸发知识解决实际问题的能力;2. 提高学生实验操作、数据分析和处理的能力;3. 培养学生团队合作、沟通交流的能力。

情感态度价值观目标:1. 培养学生对三效蒸发技术的兴趣,激发其探索精神和创新意识;2. 增强学生对节能环保重要性的认识,提高其社会责任感;3. 培养学生严谨、务实的科学态度,树立正确的价值观。

本课程设计针对初中年级学生,结合学科特点,注重理论与实践相结合。

通过本课程的学习,使学生能够深入理解三效蒸发的知识,掌握相关技能,并在实际应用中发挥积极作用。

同时,培养学生良好的情感态度和价值观,为其未来的学习和生活奠定基础。

教学要求注重启发式教学,引导学生主动探究、积极思考,提高课堂效果。

课程目标分解为具体学习成果,便于教学设计和评估。

二、教学内容1. 三效蒸发的概念与原理:- 蒸发的定义及其在生活中的应用;- 三效蒸发的原理及特点;- 影响三效蒸发效率的因素。

2. 三效蒸发在各个领域的应用:- 工业上三效蒸发的应用案例;- 农业上三效蒸发的应用实例;- 三效蒸发在节能环保方面的作用。

3. 三效蒸发的计算方法与实验:- 蒸发量的计算公式;- 三效蒸发系统的设计原理;- 实验操作步骤及注意事项。

4. 三效蒸发案例分析:- 分析实际案例,了解三效蒸发在工程中的应用;- 讨论案例中存在的问题及解决方法;- 案例对学生实验操作的启示。

教学内容依据课程目标,结合课本相关章节,进行科学、系统地组织和安排。

教学大纲明确教学内容、进度和教材章节,确保学生能够循序渐进地掌握三效蒸发的相关知识。

具体教学内容与课本关联,注重理论与实践相结合,提高学生的实际操作能力。

三、教学方法本课程采用多样化的教学方法,旨在激发学生的学习兴趣,提高课堂参与度和主动性。

三效蒸发装置课程设计

三效蒸发装置课程设计

在工业中常用的加热方式有直接加热和间接加热。直接加热的优势是传热速率 高,金属消耗量小。劣势是应用范围受到被蒸发物料和蒸发要求的限制 ; 间接加热 是热量通过间壁式换热设备传给被蒸发溶液而使溶液气化。一般工业蒸发多采用这 类。
间接加热蒸发器分为循环型和单程型两大类及强制循环式 ; 单程型有升膜式、降膜式、升降模式及刮 板式。
多效蒸发器的流向一般有并流加料、逆流加料、分流加料和错流加料。 并流加料的优点如下 ?溶液从压强和温度高的蒸发器流向压强和温度低的蒸发器,溶液可依靠效间 的压差流动而不需泵送 ?溶液进入温度和压强较低的下一效时处于过热状态,因而会产生额外的气 化,得到较多的二次蒸汽。 ?完成液在末效排出,其温度最低,故总的热量消耗较低。 缺点是 : 由于各效中溶液的浓度依次增高,而温度依次降低,因此溶液的黏度 增加很快,使加热室的传热系数依次下降,这将导致整个蒸发装置生产能力的下降 或传热面积的增加。由此可见并流加料流程只适用于黏度不大的料液的蒸发。
3=1239kg/m 3 加热蒸汽压强 : 500kPa( 绝压 ) ,冷凝器压强为 20 kPa( 绝压 ) 22 各效蒸发器的总传热系数 :K=1500W/(m?K),K=1000W/(m?K,) K=600W/123 2(m?K) 各效蒸发器中液面的高度 : 1.5m 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。 3、设备型式 中央循环管式蒸发器 4、厂 址 四 川 绵 阳 5、工作日 : 每年 300 天,每天 24 小时连续运行。 三、设计内容 : 1、设计方案的简介 : 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,包括气液分离及蒸气冷凝器等 5 、绘制工艺流程图及 蒸发器设计条件图 7、设计结果汇总 8、对设计过程的评述和有关问题的讨论 9、编写课程设计说明书。 二、蒸发器的形式、流程、效数论证 1. 蒸发器的形式 : 中央循环管式 2( 蒸发器的流程 : 三效并流加料 3. 效数论证 :

三效蒸发器相关课程设计

三效蒸发器相关课程设计

中南民族大学化工专业课程设计学院:化学与材料科学学院专业:化学工程与工艺年级:2011级题目:KNO3水溶液三效蒸发工艺设计学生姓名:888学号:888888指导教师姓名:888职称:教授2014年12月29日化工专业课程设计任务书水溶液三效蒸发工艺设计设计题目:KNO3设计条件:1.年处理能力为7.92×104t/aKNO3水溶液;2.设备型式中央循环管式蒸发器;3.KNO3水溶液的原料液浓度为8%,完成液浓度为48%,原料液温度为20℃,比热容为3.5kJ/(kg.℃);4.加热蒸汽压力为400kPa(绝压),冷凝器压力为20kPa(绝压);5.各效加热蒸汽的总传热系数:K1=2000W/(m2?℃);K2=1000W/(m2?℃);K3=500W/(m2?℃);6.各效加热蒸汽的冷凝液均在饱和温度下排出。

各效传热面积相等,并忽略浓缩热和热损失,不计静压效应和流体阻力对沸点的影响;7.每年按300天计,每天24小时运行;设计任务:1.设计方案简介:对确定的工艺流程进行简要论述。

2.蒸发器和换热器的工艺计算:确定蒸发器、换热器的传热面积。

3.蒸发器的主要结构尺寸设计。

4.主要辅助设备选型,包括气液分离器及换热器等。

5.绘制KNO3水溶液三效蒸发装置的流程图及蒸发器设备工艺简图、。

姓名:班级:化学工程与工艺专业学号:指导教师签字:目录1.1蒸发简介.........................................................1.2蒸发操作的分类...................................................1.3蒸发操作的特点...................................................1.4蒸发设备......................................................... 2设计条件及设计方案说明.............................................2.1设计方案的确定以及蒸发器选型.....................................2.2工艺流程简介.....................................................3.物性数据及相关计算.................................................3.1蒸发器设计计算...................................................3.1.1估计各效蒸发量和完成液浓度..................................3.1.2估计各效蒸发溶液的沸点和有效总温度差........................3.1.3加热蒸汽消耗量和各效蒸发水量的初步计算......................3.1.4蒸发器传热面积的估算........................................3.1.5有效温度的再分配............................................3.1.6重复上述计算步骤............................................3.1.7计算结果....................................................3.1.8蒸发器设备计算和说明........................................3.1.9辅助设备的选择..............................................3.2换热器设计计算...................................................3.3管道管径的计算................................................... 4对本设计的自我评述.................................................1概述1.1蒸发简介在化工、轻工、医药、食品等工业中,常常需要将溶有固体溶质的稀溶液加以浓缩,以便得到浓溶液(固体产品)或制取溶剂,例如硝酸铵、烧碱、抗生素、食糖等生产以及海水淡化等。

三效蒸发器相关课程设计--讲解

三效蒸发器相关课程设计--讲解

中南民族大学化工专业课程设计学院:化学与材料科学学院专业:化学工程与工艺年级:2011级题目:KNO3水溶液三效蒸发工艺设计学生姓名:888 学号:****** 指导教师姓名:888 职称: 教授2014年12 月29 日化工专业课程设计任务书设计题目:KNO水溶液三效蒸发工艺设计3设计条件:1.年处理能力为7.92×104 t/a KNO3水溶液;2.设备型式中央循环管式蒸发器;3.KNO3水溶液的原料液浓度为8%,完成液浓度为48%,原料液温度为20℃,比热容为3.5kJ/(kg. ℃);4.加热蒸汽压力为400kPa(绝压),冷凝器压力为20kPa(绝压);5.各效加热蒸汽的总传热系数:K1=2000W/(m2•℃);K2=1000W/(m2•℃);K3=500W/(m2•℃);6.各效加热蒸汽的冷凝液均在饱和温度下排出。

各效传热面积相等,并忽略浓缩热和热损失,不计静压效应和流体阻力对沸点的影响;7.每年按300天计,每天24小时运行;设计任务:1.设计方案简介:对确定的工艺流程进行简要论述。

2.蒸发器和换热器的工艺计算:确定蒸发器、换热器的传热面积。

3.蒸发器的主要结构尺寸设计。

4.主要辅助设备选型,包括气液分离器及换热器等。

5.绘制KNO3水溶液三效蒸发装置的流程图及蒸发器设备工艺简图、。

姓名:班级:化学工程与工艺专业学号:指导教师签字:目录1 概述 (1)1.1 蒸发简介 (1)1.2 蒸发操作的分类 (1)1.3 蒸发操作的特点 (4)1.4蒸发设备 (4)2设计条件及设计方案说明 (5)2.1设计方案的确定以及蒸发器选型 (5)2.2工艺流程简介 (6)3. 物性数据及相关计算 (7)3.1蒸发器设计计算 (7)3.1.1估计各效蒸发量和完成液浓度 (8)3.1.2 估计各效蒸发溶液的沸点和有效总温度差 (8)3.1.3加热蒸汽消耗量和各效蒸发水量的初步计算 (10)3.1.4蒸发器传热面积的估算 (12)3.1.5有效温度的再分配 (12)3.1.6重复上述计算步骤 (13)3.1.7计算结果 (16)3.1.8蒸发器设备计算和说明 (17)3.1.9 辅助设备的选择 (19)3.2换热器设计计算 (23)3.3管道管径的计算 (24)4对本设计的自我评述 (24)1 概述1.1 蒸发简介在化工、轻工、医药、食品等工业中,常常需要将溶有固体溶质的稀溶液加以浓缩,以便得到浓溶液(固体产品)或制取溶剂,例如硝酸铵、烧碱、抗生素、食糖等生产以及海水淡化等。

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中南民族大学化工专业课程设计学院:化学与材料科学学院专业:化学工程与工艺年级:2011级题目:KNO3水溶液三效蒸发工艺设计学生姓名:888 学号:****** 指导教师姓名:888 职称: 教授2014年12 月29 日化工专业课程设计任务书设计题目:KNO水溶液三效蒸发工艺设计3设计条件:1.年处理能力为7.92×104 t/a KNO3水溶液;2.设备型式中央循环管式蒸发器;3.KNO3水溶液的原料液浓度为8%,完成液浓度为48%,原料液温度为20℃,比热容为3.5kJ/(kg. ℃);4.加热蒸汽压力为400kPa(绝压),冷凝器压力为20kPa(绝压);5.各效加热蒸汽的总传热系数:K1=2000W/(m2•℃);K2=1000W/(m2•℃);K3=500W/(m2•℃);6.各效加热蒸汽的冷凝液均在饱和温度下排出。

各效传热面积相等,并忽略浓缩热和热损失,不计静压效应和流体阻力对沸点的影响;7.每年按300天计,每天24小时运行;设计任务:1.设计方案简介:对确定的工艺流程进行简要论述。

2.蒸发器和换热器的工艺计算:确定蒸发器、换热器的传热面积。

3.蒸发器的主要结构尺寸设计。

4.主要辅助设备选型,包括气液分离器及换热器等。

5.绘制KNO3水溶液三效蒸发装置的流程图及蒸发器设备工艺简图、。

姓名:班级:化学工程与工艺专业学号:指导教师签字:目录1 概述 (1)1.1 蒸发简介 (1)1.2 蒸发操作的分类 (1)1.3 蒸发操作的特点 (4)1.4蒸发设备 (4)2设计条件及设计方案说明 (5)2.1设计方案的确定以及蒸发器选型 (5)2.2工艺流程简介 (6)3. 物性数据及相关计算 (7)3.1蒸发器设计计算 (7)3.1.1估计各效蒸发量和完成液浓度 (8)3.1.2 估计各效蒸发溶液的沸点和有效总温度差 (8)3.1.3加热蒸汽消耗量和各效蒸发水量的初步计算 (10)3.1.4蒸发器传热面积的估算 (12)3.1.5有效温度的再分配 (12)3.1.6重复上述计算步骤 (13)3.1.7计算结果 (16)3.1.8蒸发器设备计算和说明 (17)3.1.9 辅助设备的选择 (19)3.2换热器设计计算 (23)3.3管道管径的计算 (24)4对本设计的自我评述 (24)1 概述1.1 蒸发简介在化工、轻工、医药、食品等工业中,常常需要将溶有固体溶质的稀溶液加以浓缩,以便得到浓溶液(固体产品)或制取溶剂,例如硝酸铵、烧碱、抗生素、食糖等生产以及海水淡化等。

工业上常用的浓缩方法是蒸发,蒸发是采用加热的方法,使含有不挥发性杂质(如盐类)的溶液沸腾,除去其中被汽化单位部分杂质,使溶液得以浓缩的单元操作过程。

化工生产中蒸发主要用于以下几种目的:(1)获得浓缩的溶液产品;(2)将溶液蒸发增浓后,冷却结晶,用以获得固体产品,如烧碱、抗生素、糖等产品;(3)脱除杂质,获得纯净的溶剂或半成品,如海水淡化。

进行蒸发操作的设备叫做蒸发器。

蒸发器内要有足够的加热面积,使溶液受热沸腾。

溶液在蒸发器内因各处密度的差异而形成某种循环流动,被浓缩到规定浓度后排出蒸发器外。

蒸发器内部有足够的分离空间,以除去汽化的蒸汽夹带的雾沫和液滴,或装有适当形式的除沫器以除去液沫,排出的蒸汽可回收热量加以利用,或经过冷凝器冷凝蒸发过程中经常采用饱和蒸汽间壁加热的方法,通常把作热源用的蒸汽称做一次蒸汽,从溶液蒸发出来的蒸汽叫做二次蒸汽。

1.2 蒸发操作的分类按操作的方式可以分为间歇式和连续式,工业上大多数蒸发过程为连续稳定操作的过程。

按操作压力,蒸发可以分为常压蒸发、加压或减压蒸发。

真空蒸发有许多优点:(1)在低压下操作,溶液沸点较低,有利于提高蒸发的传热温度差,减小蒸发器的传热面积;(2)可以利用低压蒸气作为加热剂;(3)有利于对热敏性物料的蒸发;(4)操作温度低,热损失较小。

按二次蒸汽的利用情况可以分为单效蒸发和多效蒸发,倘若将加热蒸汽通入一蒸发器,则液体受热而沸腾,所产生的二次蒸汽,其压力与温度比较原加热蒸汽(生蒸汽)为低。

但此二次蒸汽仍可设法加以利用。

最普遍的利用方法是将其当作加热蒸汽,引入另一个蒸发器,只要后者的蒸发室压力和溶液沸点均较原来蒸发器中为低,则引入的二次蒸汽仍能起到加热作用。

此时第二个蒸发器的加热室便是第一个蒸发器的冷凝器,这就是多效蒸发的原理。

将多个蒸发器这样连接起来一同操作,即组成一个多效蒸发器。

每一蒸发器称为一效,通入生蒸汽的,称为第一效,利用第一效的二次蒸汽为加热蒸汽的称为第二效,以此类推。

由于各效(最后一效除外)的二次蒸汽都作为下一效蒸发器的加热蒸汽,提高了生蒸汽的利用率,节省了生蒸汽用量,所以,在蒸发大量水分时,广泛采用多效蒸发,常用的多效蒸发有双效、三效或四效,有的多达六效。

多效蒸发按加料方式又可分为以下四种:①溶液与蒸汽成并流的方法,简称并流法;②溶液与蒸汽成逆流的方法,简称为逆流法;③溶液与蒸汽在有些效间成并流而在有些效间则成逆流,简称错流法;④每一效都加入原料液的方法,简称平流法。

以三效为例加以说明,当效数有所增减时,其原则不变。

(1)并流法图1 三效蒸发并流加料流程并流法是工业中最常用的为并流加料法,如图1所示,溶液流向与蒸汽相同,即第一效顺序流至末效。

因为后一效蒸发室的压力较前一效为低,故各效之间可无须用泵输送溶液,此为并流法的优点之一。

其另一优点为前一效的溶液沸点较后一效的为高,因此当溶液自前一效至后一效内,即成过热状态而立即自行蒸发(常称为自蒸发或闪蒸),可以发生更多的二次蒸汽,使能在次一效蒸发更多的溶液。

其缺点则为最后一效的溶液的浓度较前一效的大,而温度又较低,粘度增加显著,因而传热系数就小很多。

这种情况在最末一、二效尤为严重,使整个蒸发系统的生产能力降低。

因此,如果遇到溶液的粘度随浓度的增大而很快增加的情况,不宜采用并流法。

(2)逆流法图2 三效蒸发逆流加料流程如图2所示,原料液由末效流入,而由泵打入前一效。

逆流法的优点在于溶液的浓度愈大时蒸发的温度亦愈高,使各效溶液均不致出现粘度太大的情况,因而传热系数也就不致过小。

其缺点是,除进入末效的溶液外,效与效之间皆需用泵输送溶液,且各效进料温度(末效除外)都较沸点为低,故与并流法比较,所产生的二次蒸汽量减少。

(3)平流法图3 三效蒸发平流加料流程此法是按各效分别进料并分别出料的方式进行的,如图3所示。

此法适用于在蒸发过程中同时有结晶体析出的场合。

例如食盐溶液,当蒸发至27%左右的浓度即达饱和,若继续蒸发,就有结晶析出;此结晶不便在效与效之间输送,故可采用此种流程将含结晶的浓溶液自各效分别取出。

(4)错流法此法的特点是在各效间兼用并流和逆流加料法。

例如在三效蒸发设备中,溶液的流向可为3 1 2或2 3 1。

此法的目的是利用以上并流法和逆流法的优点,克服或减轻二者的缺点,但其操作比较复杂。

在加压蒸发中,所得到的二次蒸气温度较高,可作为下一效的加热蒸气加以利用。

因此,单效蒸发多为真空蒸发;多效蒸发的前效为加压或常压操作,而后效则在真空下操作。

1.3 蒸发操作的特点从上述对蒸发过程的简单介绍可知,常见的蒸发时间壁两侧分别为蒸气冷凝和液体沸腾的传热过程,蒸发器也就是一种换热器。

但和一般的传热过程相比,蒸发操作又有如下特点:(1)沸点升高蒸发的溶液中含有不挥发性的溶质,在港台压力下溶液的蒸气压较同温度下纯溶剂的蒸气压低,使溶液的沸点高于纯溶液的沸点,这种现象称为溶液沸点的升高。

在加热蒸气温度一定的情况下,蒸发溶液时的传热温差必定小于加热纯溶剂的纯热温差,而且溶液的浓度越高,这种影响也越显著。

(2)物料的工艺特性蒸发的溶液本身具有某些特性,例如有些物料在浓缩时可能析出晶体,或易于结垢;有些则具有较大的黏度或较强的腐蚀性等。

如何根据物料的特性和工艺要求,选择适宜的蒸发流程和设备是蒸发工艺设计时必须要考虑的问题。

(3)节约能源蒸发时汽化的溶剂量较大,需要消耗较大的加热蒸气。

如何充分利用热量,提高加热蒸气的利用率是蒸发操作要考虑的另一个问题。

1.4蒸发设备蒸发设备的作用是使进入蒸发器的原料液被加热,部分汽化,得到浓缩的完成液,同时需要排出二次蒸气,并使之与所夹带的液滴和雾沫相分离。

蒸发的主体设备是蒸发器,它主要由加热室和蒸发室组成。

蒸发的辅助设备包括:使液沫进一步分离的除沫器,和使二次蒸气全部冷凝的冷凝器。

减压操作时还需真空装置。

兹分述如下:由于生产要求的不同,蒸发设备有多种不同的结构型式。

对常用的间壁传热式蒸发器,按溶液在蒸发器中的运动情况,大致可分为以下两大类:(1)循环型蒸发器特点:溶液在蒸发器中做循环流动,蒸发器内溶液浓度基本相同,接近于完成液的浓度。

操作稳定。

此类蒸发器主要有:a.中央循环管式蒸发器b.悬筐式蒸发器c.外热式蒸发器d.列文式蒸发器e.强制循环蒸发器其中,前四种为自然循环蒸发器。

(2)单程型蒸发器特点:溶液以液膜的形式一次通过加热室,不进行循环。

优点:溶液停留时间短,故特别适用于热敏性物料的蒸发;温度差损失较小,表面传热系数较大。

缺点:设计或操作不当时不易成膜,热流量将明显下降;不适用于易结晶、结垢物料的蒸发。

此类蒸发器主要有:a.升膜式蒸发器b.降膜式蒸发器c.刮板式蒸发器2设计条件及设计方案说明2.1设计方案的确定以及蒸发器选型本次设计要求采用中央循环管式蒸发器,在工业上被称为标准蒸发器(如图4所示)。

其特点是结构紧凑,制造方便,传热较好,操作可靠等优点,应用十分广泛,有"标准蒸发器"之称。

它的加热室由垂直的加热管束组成,在管束中央有一根直径很大的管子,称为中央循环管。

当管内液体被加热沸腾时,中央循环管内气液混合物的平均密度较大;而其余加热管内气液混合物的平均密度较小。

在密度差的作用下,溶液由中央循环管下降,而由加热管上升,做自然循环流动。

溶液的循环流动提高了沸腾表面传热系数,强化了蒸发过程。

为使溶液有良好的循环,中央循环管的截面积,一般为其余加热管总截面积的40%~100%;加热管的高度一般为1~2m;加热管径多为25~75mm之间。

但实际上,由于结构上的限制,其循环速度一般在0.4~0.5m/s以下;蒸发器内溶液浓度始终接近完成液浓度;清洗和维修也不够方便。

在蒸发操作中,为保证传热的正常进行,根据经验,每效分配到的温差不能小于5~7℃。

通常,对于沸点升高较大的电解质溶液,应采取2~3效。

由于本次设计任务是处理KNO3溶液。

这种溶液是一种沸点升高较大的电解质,故选用三效蒸发器。

另外,由于KNO3溶液是一种粘度不大的料液,故多效蒸发流程采用并流操作。

多效蒸发器工艺设计的主要依据是物料衡算、热量衡算及传热速率方程。

计算的主要项目有:加热蒸气(生蒸气)的消耗量,各效溶剂蒸发量以及各效的传热面积等。

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