三效逆流蒸发课程设计
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。
课程设计
化工原理课程设计任务书专业化学工程与工艺班级 XXX班姓名 XXX设计题目：NaOH水溶液三效并流蒸发系统设计设计时间：2011年X月X日到2011年X月X日指导老师：杨则恒，王道银设计任务：年处理 4.5万吨NaOH水溶液体系。
1.年工作日320天，每天24小时连续运行。
2.原料液：含10%NaOH（wt%，下同），20o C进料。
3.完成液：35%NaOH溶液。
4.间接蒸汽加热，压力为0.4 MPa（表压）。
5.蒸发器热损失为本效加热蒸汽供热的3～5%。
6.末效真空度：81KPa。
7.当地大气压：101.3KPa。
8.冷却水温度：进口20o C，出口40o C。
设计成果1.设计说明书一份。
2.设计图纸：带控制点工艺流程图一张（3#图纸）；一效蒸发器总装图一张（1#图纸）。
[中文摘要] 蒸发可广泛应用于医药、食品、化工、轻工等行业的水溶液或者有机溶液的浓缩。
其中中央循环管式又由于其标准化的设计和自然循环流动而受到广泛的重视。
本次设计中采用中央循环管式蒸发器三效并流将4.5×104吨，10%的NaOH水溶液浓缩到35%。
其目的是通过蒸发过程中的二次蒸汽再利用，以节约蒸汽的消耗，从而提高蒸发装置的经济性。
本次设计主要是通过计算机编程优化，求得三效传热面积分别为S1=40.61 m2、S2=49.73m2、S3=70.34m2的蒸发器，并计算得到辅助设备的工艺尺寸，然后进行设计、选型和校核，最后使用计算机辅助设计绘制出管道仪表流程图和蒸发器的装配图。
关键词：蒸发中央循环管三效并流氢氧化钠[Abstract] Evaporation is widely used for the concentration of aqueous and organic solutions in fields such as medicine,food, chemicaland light industries. Among various evaporators,the evaporatorwith vertical tubes and large central downcomer draws extensiveattention due to its stable design and natural circulation.This design uses three-effect evaporation system toconcentrate 4.5×104 t/year of 10% NaOH solution to 35%, and theevaporator with central circulation downcomer is chosen. Thepurpose is to reuse the produced steam to save the consumptionof steam and improve the economical efficiency of evaporationprocess. Programmed optimization is done to get the heattransfer areas of three evaporators as 40.61 m2, 49.73m2 and70.34m2. In addition the selection of auxiliary equipments andthe strength check of the major equipment are accomplished.Finally the pipe and instrument diagram (PID) and theevaporator assembly drawing are completed with the aid of AutoCAD.Key Words: Evaporation; Central circulation downcomer;Three-effect forward feed evaporation; NaOH目录第一章概述 (1)1.1蒸发操作的特点 (1)1.2蒸发操作的分类 (1)1.3蒸发设备的分类 (2)1.4蒸发的流程示意图 (3)第二章蒸发工艺设计计算 (5)2.1完成液浓度的计算 (5)2.1.1附有参数的三效蒸发器流程图 (5)2.1.2各效蒸发量和溶液浓度的估算 (6)2.2各效溶液的沸点和总有效温度差的估算 (7)2.2.1各效的压力及温度 (7)2.2.2总有效温度差的估算 (8)2.3加热蒸汽消耗量和各效蒸发水量的计算 (12)2.4传热系数的确定 (14)2.5有效温度差在每一效的分配 (15)2.5.1重新分配各效温度差 (15)2.5.2重复上述的计算 (16)2.6 蒸发器的传热面积优化设计 (19)2.6.1估算蒸发器的传热面积 (19)2.6.2蒸发器的传热面积的优化 (20)第三章蒸发器的主要结构尺寸 (22)3.1接热管的选择和管数的确定 (22)3.2循环管的选择 (22)3.3加热室直径和加热管数的确定 (23)3.4分离室的直径和高度的确定 (23)3.4.1 分离室体积的计算 (23)3.4.2 分离室直径及高度的确定 (25)3.5接管尺寸的确定 (25)3.5.1 溶液进出口 (25)3.5.2 加热蒸气进口与二次蒸汽出口 (26)3.5.3冷凝水出口 (26)第四章蒸发装置的辅助设备 (28)4.1气液除沫器 (28)4.2蒸汽冷凝器 (28)4.2.1 冷却水量V L (29)4.2.2 冷凝器的直径 (29)4.2.3 淋水板的设计 (29)4.3真空泵的选型 (30)4.4预热器的选型 (32)4.5 封头的选型 (33)4.6管数的确定及加热室壳体的选定 (33)第五章主要设备的强度计算和校核 (34)5.1加热室 (34)5.2蒸发室 (34)第六章设计总结 (36)6.1设计结果汇总表 (36)6.1.1 蒸发器的主要结构尺寸的确定 (36)6.1.2 气液分离器主要结构尺寸的确定 (36)6.1.3蒸汽冷凝器主要结构尺寸的确定 (37)6.1.4主要数据计算结果汇总 (37)6.2设计评价 (38)6.3心得体会 (38)附录一：编程优化过程 (39)附录二：氢氧化钠物性全集 (41)参考文献 (43)第一章概述1.1蒸发操作的特点常见的蒸发是壁两侧分别为蒸汽冷凝和液体沸腾的传热过程，蒸发器也就是一种换热器。
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
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
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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。
三效蒸发设计手册
三效蒸发设计手册三效蒸发设计手册旨在为设计人员提供关于三效蒸发器的设计指南和操作规范。
该手册详细介绍了三效蒸发器的原理、特点、应用范围以及设计计算等内容。
一、三效蒸发器原理三效蒸发器是一种利用蒸发原理进行溶液浓缩和结晶的设备。
其工作原理是将废水的热量通过一效、二效、三效蒸发器的串联方式进行重复利用，以实现废水的低能耗处理。
二、三效蒸发器特点1. 节能高效：三效蒸发器采用串联方式，使加热蒸汽得到充分利用，提高了能源利用率。
2. 处理量大：三效蒸发器具有较大的处理量，可满足大规模废水处理的需求。
3. 自动化程度高：设备采用全自动控制系统，可实现进料、加热、出料等操作的自动化控制。
4. 适用范围广：三效蒸发器适用于多种类型的废水处理，如化工、制药、食品等行业的废水。
三、三效蒸发器应用范围1. 化工行业：可用于处理化工废水中的盐分、有机物等杂质。
2. 制药行业：可用于处理制药废水中的药物残留、有机物等杂质。
3. 食品行业：可用于处理食品加工废水中的盐分、有机物等杂质。
4. 其他行业：如冶金、印染、造纸等行业也可使用三效蒸发器进行废水处理。
四、三效蒸发器设计计算1. 设计原则：根据废水处理的要求和规模，选择合适型号的三效蒸发器，并按照设备结构、工艺流程等因素进行设计计算。
2. 工艺流程：根据废水处理的要求，确定合理的工艺流程。
一般情况下，废水经过一效、二效、三效蒸发器的处理后，可得到浓缩液或结晶物。
3. 设备结构：根据工艺流程和废水性质，选择合适的设备结构，包括加热室、蒸发室、冷凝器等部件的设计和选用。
4. 操作参数：根据实际情况，确定合理的操作参数，如温度、压力、液位等，以保证设备的正常运行和处理效果。
5. 安全措施：为确保设备运行安全，应采取相应的安全措施，如防爆、防腐、防泄漏等措施。
总之，三效蒸发设计手册是进行三效蒸发器设计和操作的必备工具。
通过该手册的指导，设计人员可以更加全面地了解三效蒸发器的原理、特点和应用范围，从而更好地进行设备选型和设计计算，提高废水处理的效率和效果。
KNO水溶液三效并流加料蒸发实验设计说明书
广西科技大学化工原理课程设计说明书课题名称：KNO3水溶液三效并流加料蒸发实验设计指导教师：罗建平班级：卓越化工121姓名：学号：成绩评定：指导教师：（签字）2014 年 12 月 31 日)./(///)./(22C m W K mh s m g f h kg F h kg D mD m d C kg kJ c m b ︒--------︒--总传热系数，高度，重力加速度，校正系数，无因次原料液流量，加热蒸汽消耗量，直径，加热管的内径，比热容，管壁厚度，英文字母 Cm kg X x hkg W hkg W m V s m V s m m U S ︒-∆-------温度损失，希腊字母质量，单位体积冷却水的蒸汽次溶质的质量分率，无因质量流量，蒸发量，分离室的体积，流体得体积流量，蒸发体积强度，33333////)./(秒压力流速，温度，管心距，溶液的温度，传热面积，气化潜热，总传热量，绝对压力，蒸发系统总效数，管数，长度，---︒--︒--------s p s m u C T m t C t m S kg kJ r W Q Pa p n n m L //2体积的蒸汽的最小的最大的液体的冷凝器的下标焊缝系数，无因次因次管材质的校正系数，无密度，表面张力，粘度，导热系数，热利用系数，无因次-----------︒--u v L K m kg mN sPa C m W min max //.)./(3ϕφρσμλη目录1 概述 (1)1.1 蒸发及蒸发流程 (1)1.2 蒸发操作的分类 (1)1.3 蒸发操作的特点 (1)1.4 蒸发器选型 (2)2设计任务 (2)2.1设计题目 (2)2.2设计任务及操作条件 (2)2.2.1设计任务 (2)2.2.2.操作条件 (2)2.3设计项目 (3)3.设计条件及设计方案说明 (3)4物性数据及相关计算 (4)4.1蒸发工艺设计计算 (4)4.3 估计各效蒸发溶液的沸点和有效总温度差 (5)4.4加热蒸汽消耗量和各效蒸发水量的初步计算 (7)4.5蒸发器传热面积的估算 (9)4.6有效温度的再分配 (9)4.7重复上述计算步骤 (9)4.7.1计算各效料液 (10)4.7.2计算各效料液的温度 (10)4.7.3各效的热量衡算 (11)4.7.4 蒸发器传热面积的计算 (12)4.8计算结果列表 (13)5主体设备计算和说明 (13)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 (14)5.3加热室的直径以及加热管数目的确定 (14)5.4分离室直径和高度的确定 (15)5.4.1分离室体积的计算式为 (15)5.4.2 分离室的高度和直径的确定 (16)5.5接管尺寸的确定 (16)5.5.1溶液的进出口 (17)5.5.2加热管蒸汽进口与二次蒸气出口的确定 (17)5.5.3冷凝水进出口的确定 (17)6辅助设备的选择 (18)6.1气液分离器 (18)6.2蒸汽冷凝器 (19)6.2.1冷却水量 (19)6.2.2冷凝器的直径 (19)6.2.3淋水板的设计 (19)7 三效蒸发器主要结构尺寸和计算结果 (20)8对本设计进行评述 (22)9 参考资料 (22)1 概述1.1 蒸发及蒸发流程定义：物质从液态转化为气态的相变过程。
逆流法三效蒸发流程
缺 度逐效增大，降低了传热系数，往往需要更 点 多的传热面积。
适 黏度随浓度增加很快的料液不宜采用并流法。 用
活动二： 逆流法三效蒸发流程
名称 逆流法三效蒸发流程
（1）蒸发的温度随溶液的浓度的增大而增高，
优 这样各效的黏度相差很小，传热系数大致相同； 点 （2）完成液排出温度较高，可在减压下进一
学习单元二 蒸发操作的流程
任务一 蒸发操作流程的分类 任务二：单效蒸发流程 任务三： 多效蒸发流程（以 三效为例）
任务一 蒸发操作流程的分类
（一）单效蒸发流程 （二）多效蒸发流程 1.并流法（又称顺流法） 2.逆流法 3.平流法
任务二：单效蒸发流程
加热蒸汽在加热室的管间冷凝，所放出 的潜热通过管壁传给管内的溶液，加热 蒸汽的冷凝水经疏水器排出。原料液由 蒸发室的下部加入，经蒸发浓缩后的完 成液从蒸发器的地步排出。溶剂汽化所 产生的二次蒸汽，经蒸发室及顶部的除 沫器分离出所夹带的液沫后，进入冷凝 器内与冷却水直接混合而被冷凝排出。
步闪蒸增浓。
缺 辅助设备多，各效间需设料液泵；各效均在低 点 于沸点温度下进料，需设预热器（否则二次蒸
汽量减少），故能量消耗增大。
适 逆流法适用于黏度较大的料液蒸发，可生产较 用 高浓度的完成液。
活动三： 平流法三效蒸发流程
课堂小结
（一）单效蒸发流程 （二）多效蒸发流程 1.并流法（又称顺流法） 2.逆流法 3.平流法
不凝性气体经气水分离器和缓冲罐后， 再由真空泵抽至大气中。
任务三： 多效蒸发流程 活动一： 并流法
名称 并流法三效蒸发流程ห้องสมุดไป่ตู้
（1）溶液的输送可以利用各效间的压力差，自动的从前一效进
三效并流真空蒸发设备操作与控制电子教案
图3-15 三效并流蒸发操作流程b.逆流蒸发原理流程多效逆流流程如图3-16所示。
溶液的流向与蒸汽的流向相反，即加热蒸汽由第一效进入，而原料液由末效进入，由第一效排出。
优点：随着溶液浓度的逐效提高，溶液的温度也不断提高，因此因组成增高使粘度增大的影响大致与因温度升高使粘度降低的影响相抵，故各效溶液的粘度较为接近，各效的传热系数也大致相同。
缺点：溶液在效间的流动是由低压流向高压，效间溶液需用泵输送，能量消耗较大。
此外，各效（末效除外）均在低于沸点下进料，没有自蒸发，与并流法相比，所产生的二次蒸汽量较少。
适用于粘度随温度和浓度变化比较大的溶液，但不适用于热敏性物料的蒸发。
图3-16 三效逆流蒸发操作流程c.平流流蒸发原理流程平流法是指原料液平行加入各效，完成液分别由各效排出。
蒸汽的流向仍由第一效流向末效。
如图3-17为平流加料的三效蒸发流程。
图3-17 平流加料的三效蒸发流程适用于蒸发过程中容易析出结晶的物料 (如食盐水在较低浓度下即达到饱和状态而有结晶析出)，可避免在各效间输送含有大量结晶的溶液。
多效蒸发单位生蒸汽消耗量D/W比单效蒸发小，操作费比单效蒸发小。
不同效数时的单位蒸汽消耗量如表3-3。
表3-3 不同效数时的单位蒸汽消耗量效数单效双效三效四效五效D/W（kg汽/kg水）理论值 1.0 0.5 0.33 0.25 0.2 实际值 1.1 0.57 0.40 0.30 0.27蒸发同样数量的水分，采用多效蒸发时生蒸汽用量较少，提高了生蒸汽的利用率，但效数与蒸汽的减少不成正比，而设备费用始终正比于效数。
效数选取原则：设备费用和操作费用总和最小，通常选取2-3效。
②额外蒸气。
将蒸发器蒸出的二次蒸气用作其他加热设备的热源时，该蒸气称为额外蒸气。
③热泵蒸发。
将蒸发器蒸出的二次蒸气用压缩机压缩，提高它的压力，使它的饱和温度提高到溶液的沸点以上，然后送入蒸发器的加热室作为加热蒸气，这种方法称为热泵蒸发图3-18 热泵蒸发④冷凝水显热的利用。
KNO3水溶液三效并流加料蒸发装置的设计--化工原理课程设计
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。
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。
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180C，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 C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 :
三效蒸发器设计 化工原理课件设计
化工原理课程设计字符说明 ........................................................................................................................................................... - 2 - 第一节概述 ............................................................................................................................................... - 3 - 一．蒸发及蒸发流程 ............................................................................................................................... - 3 - 二．蒸发操作的分类 ............................................................................................................................... - 3 - 三．蒸发操作的特点 ............................................................................................................................... - 3 -四、蒸发设备 ........................................................................................................................................... - 4 -五、蒸发器选型 ....................................................................................................................................... - 4 - 第二节蒸发装置设计任务.............................................................................................................................. - 5 -一、设计题目 ........................................................................................................................................... - 5 -二、设计任务及操作条件........................................................................................................................ - 5 - 第三节三效蒸发器得工艺计算.................................................................................................................... - 5 -一、估计各效蒸发量和完成液浓度........................................................................................................ - 5 -二、估计各效溶液的沸点和有效总温差................................................................................................ - 6 -三加热蒸汽消耗量和各效蒸发水量的计算.......................................................................................... - 8 -四、蒸发器的传热面积的估算................................................................................................................ - 9 -五、有效温差的再分配............................................................................................................................ - 9 -六、重复上述计算步骤.......................................................................................................................... - 10 -七、计算结果 ......................................................................................................................................... - 11 - 第四节蒸发器的主要结构尺寸计算.................................................................................................... - 12 -一、加热管的选择和管数的初步估计.................................................................................................. - 12 -二、循环管的选择 ................................................................................................................................. - 12 -三、加热室直径及加热管数目的确定.................................................................................................. - 12 -四、分离室直径与高度的确定.............................................................................................................. - 13 -五、接管尺寸的确定 ............................................................................................................................. - 14 - 第五节蒸发装置的辅助设备.................................................................................................................. - 14 -一、气液分离器 ..................................................................................................................................... - 14 -二、蒸汽冷凝器 ..................................................................................................................................... - 15 -三淋水板的设计 ................................................................................................................................... - 16 - 【参考文献】 ......................................................................................................................................... - 17 -字符说明)./(////)./(22C m W K kg J h mh s m g f h kg F h kg D mD m d C kg kJ c m b ︒---------︒--总传热系数，二次蒸汽的焓，高度，重力加速度，校正系数，无因次原料液流量，加热蒸汽消耗量，直径，加热管的内径，比热容，管壁厚度，英文字母 误差，无因次温度损失，对流川热系数，希腊字母质量，单位体积冷却水的蒸汽次溶质的质量分率，无因质量流量，蒸发量，分离室的体积，流体得体积流量，蒸发体积强度，-︒-∆︒--------εαCC m W m kg X x hkg W h kg W m V s m V s m m U S )./(////)./(233333 饱和的秒污垢的压力流速，温度，管心距，溶液的温度（沸点），传热面积，污垢热阻，气话潜热，雷诺系数，无因次总传热速率，热通量，普兰特准数，无因次绝对压力，蒸发系统总效数，管数，溶液质量，子周边上的单位时间内通过单位管长度，-----︒--︒--︒-----------S s s p s m u C T m t Ct m S W C m R kg kJ r R W Q m W q P Pa p n n s m kg M mL e r //).(//)../(222 壁面的水的体积的蒸汽的外侧的最小的最大的平均的液体的冷凝器的内侧的沸腾的平均的下标水流收缩系数，无因次因次管材质的校正系数，无密度，表面张力，粘度，导热系数，热利用系数，无因次----=-------------︒--w w u v o m L K i B av m kg mN sPa C m W min max //.)./(3ϕφρσμλη第一节概述一．蒸发及蒸发流程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。
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。
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二、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。
按二次蒸汽的利用情况可以分为单效蒸发和多效蒸发，若产生的二次蒸汽不加利用，直接经冷凝器冷凝后排出，这种操作称为单效蒸发。若把二次蒸汽引至另一操作压力较低的蒸发器作为加热蒸汽，并把若干个蒸发器串联组合使用，这种操作称为多效蒸发。多效蒸发中，二次蒸汽的潜热得到了较为充分的利用，提高了加热蒸汽的利用率。
四、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，部分气化，得到浓缩的完成液，同时需要排出二次蒸汽，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，和使二次蒸汽全部冷凝的冷凝器。减压操作时还需真空装置。兹分述如下：
缺点：由于受总高度限制，加热管长度较短，其循环速度较低；而且由于溶液在加热管内不断循环，使其组成始终接近完成液的组成，因而溶液的沸点高、有效温差减小。
五、有效温差的再分配13
六、重复上述计算步骤13
（一）计算各效溶液浓度13
（二）计算各效溶液沸点14
（三）各效焓衡算14
（四）蒸发器传热面积的计算16
七、计算结果16
第四章蒸发器的主要结构尺寸计算17
一、加热管的选择和管数的初步估计17
二、循环管的选择17
三、加热室直径及加热管数目的确定17
四、接管尺寸的确定19
三、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汽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汽压低，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。在加热蒸汽温度一定的情况下，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。
参考文献29
附录30
符号说明
第一章概述
一、蒸发及蒸发流程
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。
蒸发操作广泛用于浓缩各种不挥发性物质的水溶液，是化工、医药、食品等工业中较为常见的单元操作。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。蒸发器内备有足够的分离空间，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，排出的蒸汽如不再利用，应将其在冷凝器中加以冷凝。
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
化工原理课程设计
题目： 水溶液蒸发装置的设计
学院：化学化工学院
班级：应用化学
学号：
姓名：
指导老师：
日期：
目录
第一章概述1
一、蒸发及蒸发流程1
二、蒸发操作的分类1
三、蒸发操作的特点2
四、蒸发设备2
五、蒸发器选型3
第二章蒸发装置设计任务书4
一、设计题目4
二、设计任务及操作条件4
三、设计项目4
第三章三效蒸发器的工艺计算5
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
五、蒸发器选型
本次设计采用的是中央循环管式蒸发器：
结构特点：加热室由一垂直的加热管束（沸腾管束）构成，在管束中央有一根直径较大的管子，成为中央循环管，其界面及一般为加热管束总截面积的40%～100%。
优点：结构紧凑，制造方便，操作可靠。有“标准蒸发器”之称
按操作压力可以分为常压、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）、可以利用低压蒸汽作为加热剂；
（3）、有利于对热敏性物料的蒸发；
（4）、操作温度低，热损失较小。
在加压蒸发中，所得到的二次蒸汽温度较高，可作为下一效的加热蒸汽加以利用。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。
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。
多效蒸发的工艺计算5
一、估计各效蒸发量和完成液组成6
二、估计各效溶液的沸点和有效总温差6
（一）各效由于溶液的蒸汽压下降所引起的温度8
（二）由于液柱静压力而引起的温度差损失8
（三）流体阻力产生压降所引起的温度差损失10
（四）各效料夜的温度和有效总温差10
三、加热蒸汽消耗量和各效蒸发水量的计算10
四、蒸发器的传热面积的估算12
（一）溶液的进出口19
（二）加热蒸气进口与二次蒸汽出口19
（三）冷凝水出口19
第五章蒸发装置的辅助设备21
一、气液分离器21
二、蒸汽冷凝器21
（一）冷却水量21
（二）冷凝器的直径22
（三）淋水板的设计22
第六章设计结果一览表25
一、多效蒸发的工艺计算25
二、蒸发器及辅助设备的结构尺寸设计25
第七章设计综述27
（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操作彼此必须要考虑的问题。
（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汽。如何充分利用热量，提高加热蒸汽的利用率是蒸发操作要考虑的另一个问题。