多效蒸发系统设计2021
多效蒸发方案(以NaOH为例)
冬胞工夕丸卑化工原理课程设计NaOH蒸发系统设计目录章前言§ 1概述'第二章蒸发工艺设计计算§ 1蒸浓液浓度计算§ 2溶液沸点和有效温度差的确定S 2 • 1各效由于溶液的蒸汽压下降所引起的温度差损失§2 • 2各效由于溶液静压强所因引起的温度差损失§22 • 3由经验不计流体阻力产生压降所引起的温度差损失§2 3加热蒸汽消耗量和各效蒸发水量的计算§2 4蒸发器的传热面积和有效温度差在各效中的分布以及传热系数K的确定§ 5温差的重新分配与试差计算§5 • 1重新分配各效的有效温度差，§ 5• 2重复上述计算步骤§ 6计算结果列表第三章NaO H溶液的多效蒸发优化程序部分§3 1具体的拉格朗日乘子法求解过程§3 2程序内部变量说明§3 3程序内容：§3 4程序优化计算结果§3 5优化前后费用比较第四章蒸发器工艺尺寸计算§4 1加热管的选择和管数的初步估计§4 1 1加热管的选择和管数的初步估计§4 1 2循环管的选择§4 1 3加热室直径及加热管数目的确定§4 1 4分离室直径与高度的确定§4 2接管尺寸的确定§4 2 • 1溶液进出§4 2 • 2加热蒸气进口与二次蒸汽出口§4 2 • 3冷凝水出口第五章、蒸发装置的辅助设备§5 1气液分离器§5 2蒸汽冷凝器§5 2 1冷却水量§5 2 2计算冷凝器的直径§23淋水板的设计§5 3泵选型计算§5 4预热器的选型第六章主要设备强度计算及校核§ 6 • 1蒸发分离室厚度设计§ 6 • 2加热室厚度校核第七章小结与参考文献：符号说明希腊字母：c 比热容，KJ/(Kg.h> a -------- 对流传热系数，W /m2. °Cd --- 管径，mA ------ 温度差损失，CD——直径，mn——误差，D ――加热蒸汽消耗量，Kg/h n ――热损失系数，f --- 校正系数，n ----- 阻力系数，F――进料量，Kg/h入一一导热系数，W /m2. Cg --- 重力加速度，9.81m/s2卩---- 粘度，Pa.sh 咼度，m p 密度，Kg/m3H ――高度，mk――杜林线斜率K ――总传热系数，W/m2. CE――加和L——液面高度，m©——系数-加热管长度，m -淋水板间距，m 下标： -效数 1,2,3——效数的序 -第n 效 0——进料的 -压强，Pai ――内侧热通量，W/m2 m ----- 平均-传热速率，W o - 外侧汽化潜热，KJ/Kg p---- 压强-热阻，m2「C /Ws ――污垢的 -传热面积，m2 w 水的 管心距，m w 壁面的 -蒸汽温度，C 「流速，m/s-蒸发强度，Kg/m2.h 上标：-体积流量，m3/h'：二次蒸汽的 -蒸发量，Kg/h :因溶液蒸汽压而引起的 〃：因液柱静压强而引起的 :因流体阻力损失而引起的 第一章前言§ 1概述1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。
华东理工大学科技成果——多效蒸发系统的设计与节能优化技术
华东理工大学科技成果——多效蒸发系统的设计与节能优化技术项目简介蒸发操作是化工过程工业中普遍的分离过程，广泛地应用于化工、石油、医药、食品及环保等领域，至今已有上百年的发展历史。
蒸发操作是大量耗热的过程，同时产生大量的二次蒸汽。
因此自上世纪70年代能源危机以来，节能是蒸发操作应予考虑的重要问题。
在多效蒸发系统中，只需在第一效从外界输入生蒸汽，在后继序列中前面一效蒸发塔顶产生的二次蒸汽，直接用作后继一效蒸发器的加热蒸汽，后继蒸发塔无需再引入生蒸汽，最后一效塔顶蒸汽可以用做低压力等级热源。
其最大的优点是多次利用二次蒸汽的汽化和冷凝，可以显著减少生蒸汽消耗量，从而提高了蒸发装置的经济性，因此，研究多效蒸发系统，使其既能达到降低能耗的目的，又能节省投资和操作费用，是一项具有重要意义的工作。
多效蒸发系统作为一个重要的单元操作，虽然应用十分广泛，但却存在着适用对象盲目、缺少用于工艺设计的实验数据、工艺设计与优化过程缺失、基本上不考虑蒸发废物处理、多效蒸发技术普遍缺少控制过程、能耗过高等诸多问题。
华东理工大学开发的多效蒸发系统的设计与节能优化技术针对每一个不同的蒸发对象，以实验室数据为基础，设计基于特定蒸发对象的多效蒸发系统，给出经优化后的基础设计数据与操作条件数据；进行多效蒸发系统材料实验，给出最佳材料配备方案；确定多效蒸发系统主要设备型式与尺寸；设计多效蒸发节能降耗整体解决方案，提供多效蒸发节能降耗操作控制系统；现场安装与调试多效蒸发节能降耗操作控制系统。
所属领域化工、石油、医药、环境应用前景多效蒸发是蒸发操作中节能效果显著的一种方法。
多效蒸发最大的优点是多次利用二次蒸汽的汽化和冷凝，可以显著减少生蒸汽消耗量，从而提高蒸发装置的经济性。
设计与优化多效蒸发系统，使其既能达到降低能耗的目的，又能节省操作费用，是一项具有重要意义的工作。
合作方式工程设计、技术服务。
化工原理课程设计——三效逆流蒸发器之欧阳文创编
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、设计任务及操纵条件1.处理能力2.5×104吨/年NaOH水溶液2.设备形式蒸发器3.操纵条件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．各效传热系数辨别为：K1=3000 W/(m2·℃)K2=1500 W/(m2·℃)K3=750W/(m2·℃)d．各效蒸发器中的液面高度：1.52.5m。
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.设计计划简介：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.主要帮助设备选型，包含预热器、汽液别离器及蒸汽冷凝器。
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蒸发操纵的特点 (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.蒸发装置帮助设备选型 (30)4.探索使用Aspen Plus设计蒸发器办法 (33)5.后记 (35)1、概述1.1蒸发操纵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，溶液浓缩获得浓溶液的过程。
1.1.1蒸发的基本流程蒸发过程的两个需要组成部分是加热溶剂使水蒸气汽化和不竭除去汽化的水蒸气，前一部分在蒸发器内进行，后一部分在冷凝器完成。
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。
多效蒸发器设计计算
多效蒸发器设计计算
多效蒸发器设计计算
（一）蒸发器的设计步骤
多效蒸发的计算一般采用迭代计算法
（1）根据工艺要求及溶液的性质，确定蒸发的操作条件（如加热蒸汽压强及冷凝器压强）、蒸发器的形式（升膜蒸发器、降膜蒸发器、强制循环蒸发
器、刮膜蒸发器）、流程和效数。
（2）根据生产经验数据，初步估计各效蒸发量和各效完成液的组成。
（3）根据经验，假设蒸汽通过各效的压强降相等，估算各效溶液沸点和有效总温差。
（4）根据蒸发器的焓衡算，求各效的蒸发量和传热量。
（5）根据传热速率方程计算各效的传热面积。
若求得的各效传热面积不相等，则应按下面介绍的方法重新分配有效温度差，重复步骤（3）至（5），
直到所求得的各效传热面积相等（或满足预先给出的精度要求）为止。
（二）蒸发器的计算方法
下面以三效并流加料的蒸发装置为例介绍多效蒸发的计算方法。
1. 估值各效蒸发量和完成液组成
W F（1 ^0）
总蒸发量x i （1-
1 ）
在蒸发过程中，总蒸发量为各效蒸发量之和
W = W1 + W2 + …+ W n (1-2 )
任何一效中料液的组成为。
多效蒸发课程设计
多效蒸发课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解并掌握多效蒸发的概念、原理及其在工业和日常生活中的应用。
2. 学生能描述多效蒸发过程中物质的相变和能量变化，并运用相关公式进行简单计算。
3. 学生能了解多效蒸发设备的基本构造及其工作原理。
技能目标：1. 学生能够运用所学知识，分析多效蒸发过程中的能量利用和效率，具备解决实际问题的能力。
2. 学生能够设计简单的多效蒸发实验，并能够操作实验设备，观察实验现象，收集和处理实验数据。
3. 学生能够运用图表、数据和文字等形式，清晰、准确地表达多效蒸发实验结果。
情感态度价值观目标：1. 学生通过学习多效蒸发，培养对化学工程学科的兴趣，增强对科技创新的认识。
2. 学生在学习过程中，培养合作精神，学会与他人共同探讨、分析和解决问题。
3. 学生能够认识到多效蒸发在节能、环保等方面的意义，提高社会责任感和环保意识。
课程性质：本课程为化学工程学科的基础课程，旨在帮助学生建立多效蒸发的理论知识体系，并培养实验操作技能。
学生特点：本课程针对初中年级学生，他们对化学实验和工程应用有一定的好奇心，具备一定的观察、分析和动手能力。
教学要求：结合学生特点，注重理论与实践相结合，强调知识的应用性和实践性。
通过课程学习，使学生能够将多效蒸发的知识应用于实际生活和工业生产中，提高学生的综合素质。
二、教学内容1. 多效蒸发的概念与原理- 蒸发的定义与分类- 多效蒸发的原理及其优势- 多效蒸发在工业中的应用案例2. 多效蒸发过程中的相变与能量变化- 物质相变的基本概念- 能量守恒在多效蒸发过程中的应用- 多效蒸发过程中的热量计算3. 多效蒸发设备的构造与工作原理- 常见多效蒸发设备的结构特点- 蒸发器的分类及其工作原理- 蒸发设备在多效蒸发过程中的作用4. 多效蒸发实验- 实验设备的使用与操作方法- 实验步骤与注意事项- 实验数据的收集、处理与分析5. 多效蒸发在节能与环保方面的应用- 多效蒸发技术在节能方面的优势- 多效蒸发在环保领域的应用案例- 节能环保意识在多效蒸发技术发展中的重要性教学内容根据课程目标进行选择和组织，注重科学性和系统性。
多效蒸发设计(以NaOH为例)
NaOH蒸发系统设计目录第一章前言§1·1 概述`第二章蒸发工艺设计计算§2·1蒸浓液浓度计算§2·2溶液沸点和有效温度差的确定§2·2·1 各效由于溶液的蒸汽压下降所引起的温度差损失 /§2·2·2 各效由于溶液静压强所因引起的温度差损失§2·2·3 由经验不计流体阻力产生压降所引起的温度差损失§2·3 加热蒸汽消耗量和各效蒸发水量的计算§2·4 蒸发器的传热面积和有效温度差在各效中的分布以及传热系数K的确定§2·5 温差的重新分配与试差计算§2·5·1重新分配各效的有效温度差，§2·5·2重复上述计算步骤§2·6计算结果列表第三章 NaOH溶液的多效蒸发优化程序部分§3·1 具体的拉格朗日乘子法求解过程§3·2 程序内部变量说明§3·3 程序内容：§3·4 程序优化计算结果§3·5 优化前后费用比较第四章蒸发器工艺尺寸计算§4·1 加热管的选择和管数的初步估计§4·1·1 加热管的选择和管数的初步估计§4·1·2 循环管的选择§4·1·3 加热室直径及加热管数目的确定§4·1·4 分离室直径与高度的确定§4·2 接管尺寸的确定§4·2·1 溶液进出§4·2·2 加热蒸气进口与二次蒸汽出口§4·2·3 冷凝水出口第五章、蒸发装置的辅助设备§5·1 气液分离器§5·2 蒸汽冷凝器§5·2·1 冷却水量§5·2·2 计算冷凝器的直径§5·2·3 淋水板的设计§5·3泵选型计算§5·4预热器的选型第六章主要设备强度计算及校核§6·1蒸发分离室厚度设计§6·2加热室厚度校核第七章小结与参考文献：符号说明希腊字母：c——比热容，KJ/(Kg.h)α――对流传热系数，Ｗ/m2.℃d——管径，mΔ――温度差损失，℃D——直径，mη――误差，D——加热蒸汽消耗量，Kg/hη――热损失系数，f——校正系数，η――阻力系数，F——进料量，Kg/hλ――导热系数，Ｗ/m2.℃g——重力加速度，9.81m/s2μ――粘度，Pa.sh——高度，mρ――密度，Kg/m3H——高度，mk——杜林线斜率K——总传热系数，W/m2.℃∑――加和L——液面高度，mφ――系数L——加热管长度，mL——淋水板间距，m 下标：n——效数1,2,3――效数的序号n——第n效0――进料的p——压强，Pa i――内侧q——热通量，W/m2m――平均Q——传热速率，W o――外侧r——汽化潜热，KJ/Kg p――压强R——热阻，m2.℃/W s――污垢的S——传热面积，m2w――水的t——管心距，m w――壁面的T——蒸汽温度，℃u——流速，m/sU——蒸发强度，Kg/m2.h上标：V——体积流量，m3/h′：二次蒸汽的W——蒸发量，Kg/h′：因溶液蒸汽压而引起的W——质量流量，Kg/h 〞：因液柱静压强而引起的x——溶剂的百分质量,％：因流体阻力损失而引起的第一章前言§1·1概述1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。
多效蒸发课程设计
多效蒸发 课程设计一、课程目标知识目标：1. 让学生理解多效蒸发的概念、原理和应用场景，掌握多效蒸发的基本过程和影响因素。
2. 使学生掌握多效蒸发在工业、农业及日常生活中的实际应用，了解多效蒸发技术在节能减排方面的意义。
技能目标：1. 培养学生运用多效蒸发知识解决实际问题的能力，学会设计简单的多效蒸发系统。
2. 提高学生通过查阅资料、进行实验和数据分析等多途径获取信息的能力。
情感态度价值观目标：1. 激发学生对化学学科的兴趣，培养其探索精神和创新意识。
2. 增强学生的环保意识，使其认识到多效蒸发技术在节能环保方面的重要性。
3. 培养学生的团队协作精神，提高沟通与交流能力。
课程性质：本课程为化学学科选修课程，以实验和实践为主，注重培养学生的实际操作能力和解决问题的能力。
学生特点：学生为八年级学生，具有一定的化学基础和实验操作能力，对新鲜事物充满好奇心。
教学要求：结合学生特点，采用讲授、实验、讨论等多种教学方法，注重理论与实践相结合，提高学生的综合运用能力。
通过本课程的学习，使学生达到上述课程目标，为后续相关课程的学习打下坚实基础。
二、教学内容1. 多效蒸发原理：讲解多效蒸发的定义、基本原理及分类，结合课本第四章第三节内容，让学生了解多效蒸发在提高热效率、降低能耗方面的优势。
- 理解多效蒸发的基本概念- 掌握多效蒸发的原理及分类2. 多效蒸发设备与工艺：介绍常见的多效蒸发设备及其工艺流程，结合课本第四章第四节内容，分析不同设备的特点和应用。
- 认识常见的多效蒸发设备- 了解多效蒸发的工艺流程及其设备选择3. 多效蒸发应用实例：分析多效蒸发在化工、食品、制药等行业的应用案例，结合课本第四章第五节内容，让学生了解多效蒸发技术的实际应用。
- 分析多效蒸发在各行业的应用案例- 体会多效蒸发技术在节能环保方面的作用4. 实践操作：组织学生进行多效蒸发实验，提高学生的实际操作能力，结合课本实验内容，让学生亲身体验多效蒸发过程。
多效蒸发器设计计算
多效蒸发器设计计算
多效蒸发器是一种用于蒸发液体中的溶质以实现浓缩的设备。
在多效蒸发器设计计算中，需要考虑到以下几个关键因素：蒸发程式、物料平衡、能量平衡、传热方程、精馏器和破坏机理。
1. 蒸发过程：多效蒸发器的基本原理是通过将溶液在多个蒸发室中进行连续蒸发，并利用蒸汽冷凝来提供热量。
在多效蒸发器设计中，需要确定合适的蒸发程式，例如同时蒸发或逐级蒸发。
2. 物料平衡：在多效蒸发器中，各个蒸发室之间的物料平衡是一个重要考虑因素。
物料平衡可以通过输入和输出流量的计算来确定。
3. 能量平衡：能量平衡是多效蒸发器设计的另一个关键点。
通过计算蒸汽冷凝所释放的热量和蒸发过程中所需的热量，可以确定能量平衡。
4. 传热方程：多效蒸发器中传热方程的计算是非常重要的。
传热方程通常包括表面传热系数、传热面积和温度差等参数，可以用于计算所需热量。
5. 精馏器：多效蒸发器中通常使用精馏器来分离液体中的溶质。
设计精馏器需要考虑到馏分和留渣的要求，以及精馏塔的塔盘或填料。
6. 破坏机理：在多效蒸发器设计中，需要考虑到溶质可能遭受
的破坏机理，例如结晶、析出或水解等。
这些因素可以影响到设计的操作条件和设备需求。
在多效蒸发器设计计算中，还需要考虑到其他因素，如设备材料的选择、蒸汽压力和温度、环境影响等。
以上只是多效蒸发器设计计算的一些参考内容，具体设计仍然需要根据实际情况和要求进行。
MVR并联双效蒸发结晶系统设计及研究
MVR并联双效蒸发结晶系统设计及研究
一、系统设计
1、系统结构
2、工作原理
溶液被加热至沸点，在蒸发器内产生蒸汽，蒸汽被压缩并再生为更高温度的蒸汽，在再生器内加热再生。
再生的高温蒸汽冷却后在凝结器内凝结为水，并由循环泵回输至蒸发器再次蒸发。
这样，系统实现了能量的循环利用，节约了能源消耗。
二、系统优势
1、能耗低
2、生产效率高
由于系统采用了双效蒸发，可以在同样的时间内处理更多的溶液，生产效率得到显著提高。
3、操作成本低
三、系统研究
1、参数优化
通过对MVR并联双效蒸发结晶系统的各项参数进行优化设计，可以进一步提高系统的能效，降低生产成本。
2、新技术应用
结合辅助技术如膜分离、过滤等，可以提高系统的处理效率，扩大系
统的应用范围。
3、系统稳定性研究
通过模拟实验和实地试验，研究系统的稳定性，寻找可能的改进方案，提高系统的稳定性和可靠性。
综上所述，MVR并联双效蒸发结晶系统是一种高效的蒸发结晶系统，
在工业生产中具有广泛的应用前景。
通过系统的设计和研究，优化参数、
引入新技术、提高系统稳定性，可以进一步提高系统的效率和经济性，为
工业生产提供更好的技木支撑。
希望未来能够有更多的研究和实践，将MVR并联双效蒸发结晶系统推广应用到更多的领域，为社会发展做出更大
的贡献。
水溶液三效并流加料蒸发装置的设计化工原理课程设计-33页精选文档
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。
多效蒸发器课程设计
多效蒸发器课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能够理解并掌握多效蒸发器的基本概念、工作原理及其在工业应用中的重要性。
2. 学生能够描述多效蒸发器的结构组成，了解不同类型的多效蒸发器及其特点。
3. 学生能够掌握多效蒸发器的主要操作参数，并解释它们对蒸发效果的影响。
技能目标：1. 学生能够运用所学知识，分析多效蒸发器在实际工程中的应用案例，并提出优化方案。
2. 学生能够运用数学计算和图表分析，计算多效蒸发器的热效率，评估其性能。
3. 学生能够通过小组合作，设计简单的多效蒸发器实验装置，并进行实验操作和数据分析。
情感态度价值观目标：1. 学生能够认识到多效蒸发器在节能、环保方面的重要作用，培养其节能环保意识。
2. 学生通过学习多效蒸发器，增强对化学工程学科的兴趣，培养创新精神和实践能力。
3. 学生能够在小组合作中，培养团队协作意识，提高沟通与交流能力。
课程性质：本课程为化学工程学科的一门专业课程，旨在帮助学生掌握多效蒸发器的原理和应用，提高学生的实践操作能力。
学生特点：学生为高中二年级学生，已具备一定的化学基础和实验操作能力，对化学工程学科有一定了解。
教学要求：教师应结合课本内容，注重理论与实践相结合，引导学生通过小组合作、实验操作等形式，深入理解多效蒸发器的相关知识。
在教学过程中，关注学生的个体差异，激发学生的学习兴趣，培养其解决问题的能力。
通过本课程的学习，使学生在知识、技能和情感态度价值观方面取得具体的学习成果。
二、教学内容本章节教学内容主要包括以下几部分：1. 多效蒸发器的基本概念：介绍多效蒸发器的定义、工作原理及其在化工、食品、制药等行业的应用。
教材章节：第二章第二节“蒸发器及其分类”2. 多效蒸发器的结构及类型：分析多效蒸发器的结构组成，对比不同类型的多效蒸发器，如并流、逆流、平流多效蒸发器。
教材章节：第二章第三节“多效蒸发器的结构及分类”3. 多效蒸发器的操作参数及热效率：探讨多效蒸发器的主要操作参数（如温度、压力、浓度等），分析它们对蒸发效果的影响，并计算热效率。
设计多效蒸发器必看参数表
附录A （标准的附录）水的密度和焓值表 A1 当工作压力≤1.0MPa时，水的密度和焓值应采用表A1。
表A1 P=0.6000MPa，温度为1 ℃ —150 ℃ 时水的密度和焓值表温度（℃）密度(kg/ m3 )焓(kJ/kg)温度（℃）密度(kg/ m3 )焓(kJ/kg)温度（℃）密度(kg/ m3 )焓(kJ/kg)1 1000.2 4.7841 51 987.80 214.03 101 957.86 423.762 1000.2 8.9963 52 987.33 218.21 102 957.14 427.973 1000.2 13.206 53 986.87 222.39 103 956.41 432.194 1000.2 17.412 54 986.39 226.57 104 955.67 436.415 1000.2 21.616 55 985.91 230.75 105 954.93 440.636 1000.2 25.818 56 985.42 234.94 106 954.19 444.857 1000.1 30.018 57 984.93 239.12 107 953.44 449.078 1000.1 34.215 58 984.43 243.30 108 952.69 453.309 1000.0 38.411 59 983.93 247.48 109 951.93 457.5210 999.94 42.605 60 983.41 251.67 110 951.17 461.7511 999.84 46.798 61 982.90 255.85 111 950.40 465.9812 999.74 50.989 62 982.37 260.04 112 949.63 470.2013 999.61 55.178 63 981.84 264.22 113 948.86 474.4414 999.48 59.367 64 981.31 268.41 114 948.08 478.6715 999.34 63.554 65 980.77 272.59 115 947.29 482.9016 999.18 67.740 66 980.22 276.78 116 946.51 487.1417 999.01 71.926 67 979.67 280.97 117 945.71 491.3718 998.83 76.110 68 979.12 285.15 118 944.92 495.6119 998.64 80.294 69 978.55 289.34 119 944.11 499.8520 998.44 84.476 70 977.98 293.53 120 943.31 504.0921 998.22 88.659 71 977.41 297.72 121 942.50 508.3422 998.00 92.840 72 976.83 301.91 122 941.68 512.5823 997.77 97.021 73 976.25 306.10 123 940.86 516.8324 997.52 101.20 74 975.66 310.29 124 940.04 521.0825 997.27 105.38 75 975.06 314.48 125 939.21 525.3326 997.01 109.56 76 974.46 318.68 126 938.38 529.5827 996.74 113.74 77 973.86 322.87 127 937.54 533.8328 996.46 117.92 78 973.25 327.06 128 936.70 538.0929 996.17 122.10 79 972.63 331.26 129 935.86 542.3530 995.87 126.28 80 972.01 335.45 130 935.01 546.6131 995.56 130.46 81 971.39 339.65 131 934.15 550.8732 995.25 134.63 82 970.76 343.85 132 933.29 555.1333 994.93 138.81 83 970.12 348.04 133 932.43 559.4034 994.59 142.99 84 969.48 352.24 134 931.56 563.6735 994.25 147.17 85 968.84 356.44 135 930.69 567.93 续表A136 993.91 151.35 86 968.19 360.64 136 929.81 572.2137 993.55 155.52 87 967.53 364.84 137 928.93 576.4838 993.19 159.70 88 966.87 369.04 138 928.05 580.7639 992.81 163.88 89 966.21 373.25 139 927.16 585.0440 992.44 168.06 90 965.54 377.45 140 926.26 589.3241 992.05 172.24 91 964.86 381.65 141 925.37 593.6042 991.65 176.41 92 964.18 385.86 142 924.46 597.8843 991.25 180.59 93 963.50 390.07 143 923.56 602.1744 990.85 184.77 94 962.81 394.27 144 922.64 606.4645 990.43 188.95 95 962.12 398.48 145 921.73 610.7646 990.01 193.13 96 961.42 402.69 146 920.81 615.0547 989.58 197.31 97 960.72 406.90 147 919.88 619.3548 989.14 201.49 98 960.01 411.11 148 918.95 623.6549 988.70 205.67 99 959.30 415.33 149 918.02 627.9550 988.25 209.85 100 958.58 419.54 150 917.08 632.26 A2 当工作压力>1.0MPa，且≤2.5MPa时，水的密度和焓值应采用表A2。
NaOH水溶液三效并流加料的蒸发装置之欧阳育创编
西南科技大学《化工原理》课程设计说明书设计题目 NaOH水溶液三效并流加料的蒸发装置学院制造科学与控制工程指导老师张健平专业班级过控0803学生学号 5440学生姓名王成全完成时间11月27日目录1.设计任务 (3)2.设计方案简介 (4)3.三效并流蒸发设计计算 (7)4.蒸发器的主要结构尺寸的计算 (20)5.蒸发装置的辅助设备的选用计算 (24)6.三效蒸发器结构尺寸确定 (27)7.参考文献 (29)8.总结 (30)1设计任务及操作条件1.1设计任务处理量：的NaOH水溶液料液浓度：的质量分数产品浓度：的质量分数1.2操作条件加料方式：三效并流加料，如图1所示：图１????三效并流蒸发系统原料液温度：第一效沸点温度各效蒸发器中溶液的平均密度：，，加热蒸汽压强：（绝热），冷凝器压强为（绝热）各效蒸发器的总传热系数：，原料液的比热容为各效蒸发器中溶液的液面高度：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。
1.3设备形式：中央循环式管式蒸发器1.4厂址：四川绵阳1.5工作日：每年按照300天计，每天24小时连续运行。
1.6设计内容（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，包括气液分离器及蒸汽冷凝器等；（5）绘制工艺流程图及蒸发器设计条件图；（6）设计结果汇总；（7）对设计过程的评述和有关问题的讨论；（8）编写课程设计说明书。
2设计方案简介2.1 设计方案论证多效蒸发的目的是：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。
目前根据加热蒸汽和料液流向的不同，多效蒸发的操作流程可以分为平流、逆流、并流和错流等流程。
本设计根据任务和操作条件的实际需要，采用了并流式的工艺流程。
下面就此流程作一简要介绍。
并流流程也称顺流加料流程（如图1），料液与蒸汽在效间同向流动。
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结合溶液沸点-压力关系，可以求出。
经验上，一般在1~3℃，鉴于第III效溶液密度最小，
" i
也最小，在保证在
1~3 ℃的范围内，第III效最小，其余各效依次增加。
I效：
1"
3
2
F0
W1
W2 F0
W3
II效：
"2
32
F0
W2 F0
W3
III效：
"3
3 2 F0 W3 F0
3）、2次蒸汽流动压降引起温差损失
'" i
2次蒸汽由前一效流入下一效的过程中，克服阻力造成压强降低，由于压 强降低引起的温差损失。
通常根据经验，一般为0.5~1.5℃，
常取
'" i
1 ℃,i≥2
4、气液相温度平衡方程
ti Ti (i' "i "i' ), i 1, 2, 3
5、求解多效蒸发的参数
对于n效蒸发系统设计计算，已知量通常为物料进口量、进料浓度，料液初始温 度，生蒸汽的温度（压力），末效蒸汽的温度（压力），出料料液浓度，各效传热 系数，联立物料系统恒算方程（n个），系热量恒算方程（4n-2个），气液相温平 衡方程（n个），传热速率方程（3n-1个），构成一（9n-3个）非线性方程组，即 可求解出多效蒸发的参数。
T3
W1 T1 I
T0 D0
x1 t1
T0
W4 T2
废液闪蒸
x4 t2
尾气冷凝冷却器
tl1
tl2
t5
蒸发工艺计算模型
1、系统物料恒算
I效： II效：
F0 x0 (F0 W1 W2 W3 )x1 F0 x0 (F0 W2 W3 )x2
III效：
F0 x0 (F0 W3 )x3
闪蒸1：
F0 x0 (F0 W1 W2 W3 W4 )x4
– 微孔过滤分离：由于气体与液体的 微粒大小不同，液体与气体混合一 起流动时，如果必须通过微孔过滤， 就象过筛一样，气体通过了，而液 体被拦截而留在微孔过滤器上，并 在重力的作用下下流至分离器底部 排出。
分离器设计
设计原则 分离效果好
选型要求 分离要求比较低的，选择重力沉降分离
适应的分离负荷范围 分离要求一般的，选择普通的折流分离（挡
W1(H1 h4 ) D2r3 W2 (H2 h4 ) D3r3
蒸发工艺计算模型
r 饱和水的汽化潜热 i 可用多项式进拟合:
ri 2466.9049 1.5843Ti 0.0049Ti2
kJ/kg
饱和水的比热容可用多项式进行拟合:
cwi 7.96 109 t3 1.56 105 t2 0.0014t 4.2065 溶液的焓
妥善设计的蒸汽再压缩蒸发器的能 量利用率可胜过3~5效的多效蒸发 装置。此种蒸发器只在启动阶段需 要加热蒸汽，故在缺水地区、船舶 上尤为适用。
蒸发系统能量利用
排出的冷凝水减压，使减压后的冷凝水因过 热产生自蒸发现象。汽化的蒸汽可与二次蒸 汽一并进入后一效的加热室，于是，冷凝水 的显热得以部分地回收利用。
其他接管
介质体积流量，m3 / h
d 4Vs πu
MATLAB工具箱函数求解非线性方程组分2步：先建立待求解的非线性方程组的m 函数；然后凭经验设置初始点和选择项options，用函数fslove求解方程组。
常用蒸发器传热系数K的经验值
蒸发器的型式
标准式（自然循环） 标准式（强制循环）
悬筐式 升膜式 降膜式
总传热系数K, W / (m2K)
600～3000 1200～6000 600～3000 1200～6000 1200～3500
液体密度
分离室直径的计算式为
D 0.0188(VGmax )0.5 ue
分离器直径，m 气体最大体积流量，m3/h
分离器中气体流速，m/s
ue Vt
液体体积流量，m3/h
分离室高度的计算式为
HL
VLt 47.1D2
液体高度，m
停留时间，min
分离室入口接管的计算式为
分离室出口接管
气相出口不小于等于连接管道的直径 液相出口流速≤1m/s
多效蒸发系统设计
内容
• 蒸发设备 • 多效蒸发系统 • 蒸发工艺计算模型 • 主要结构尺寸计算 • 蒸发系统的辅助设备选型
蒸发设备操作特点
• 常见的蒸发是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。
• 蒸发操作特点：
– 沸点升高
• 蒸发的溶液中含有不挥发性的溶质，在工作压力下溶液的蒸 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 1 的纯热温差，而且溶液的浓度越高，这种影响也越显著。
– 折流分离：由于气体与液体的密度不同， 液体与气体混合一起流动时，如果遇到 阻挡，气体会折流而走，而液体由于惯 性，继续有一个向前的速度，向前的液 体附着在阻挡壁面上由于重力的作用向 下汇集到一起，通过排放管排出。
– 旋流分离：由于气体与液体的密度不同， 液体与气体混合一起旋转流动时，液体 受到的离心力大于气体，所以液体有离 心分离的倾向，液体附着在分离壁面上 由于重力的作用向下汇集到一起，通过 排放管排出。
非常宽
板分离）或者普通的离心分离（旋流分离）
体积小 阻力小 工作稳定
要求较高的，选择填料分离 要求高的，选择丝网分离 要求很高的，选择微孔过滤分离
分离器设计
• 结构设计
– 执行标准：HGT20570.8-95气液分离器设计
• 分离器中的气速
系数
0.5
Vt
=K s
L G G
气体密度
浮动（沉降）流速
表 4-1 常用蒸发器传热系数的经验值
蒸发器型式
传热系数 K（W.m-2.K-1）
垂直短管型
中央循环式、悬筐式
800～2500
垂直长管型
自然循环
1000~3000
强制循环
2000~10000
旋转刮板式：
液体粘度 1mPa·S
2000
100mPa·S
1500
10000mPa·S
600
多效蒸发加料方式
浓缩液热量利用 1）预热料液-换热器 2）分级减压闪蒸-闪蒸蒸汽补充到相应各效 的二次蒸汽系统加以利用，同时使浓缩液继 续浓缩，提高排出浓度
多效蒸发系统实例
蒸发工艺计算模型
W3 T3
III
闪蒸
x0
x3
F0
t3
t01
T2
D3 T3
III效凝液闪蒸
进料预热
t0
T3
W2 T2 II x2 t2
T1 D2 T3 II效凝液闪蒸
分离器简化计算
• 分离室体积的计算式为
V W 3600 ρ U
二次蒸汽流量，kg/h
蒸发体积强度
二次蒸汽密度 kg / m3
一般允许值为 1.1～ 1.5 m3/ m3 s
为方便起见，各效分离室的尺寸可取一致
• 分离室的高度和直径的确定
（1）H : D 1～2 （2）H 1.8
（3）V π D2H 4
2、系统热量恒算
I效： II效： III效： 闪蒸1： 闪蒸2：
闪蒸3：
(F0 W2 W3 )(h1 h2 ) W1r1 D0r0 (F0 W3 )(h2 h3 ) W2r2 W1r1 F0 (h01 h3 ) W3r3 (W2 W4 )r2 (F0 W1 W2 W3 )(h1 H2 ) W4r2
ti
Ti1
Ti
(
' i
"i
'" i
)
1）、溶液沸点升高引起的温差损失
' i
用吉辛科法或杜林经验法则，需要查阅手册的图表或通过实验测定
也可参考已有工程经验进行估算
2）、液层静压引起的温差损失
" i
静压强导致溶液沸点升高，其值即为液层静压引起的温差损失
"i Ti, pm Ti, p
Pm
P
gl 2
分离器设计
– 填料分离：由于气体与液体的密度 不同，液体与气体混合一起流动时， 如果遇到阻挡，气体会折流而走， 而液体由于惯性，继续有一个向前 的速度，向前的液体附着在阻挡填 料表面上由于重力的作用向下汇集 到一起，通过排放管排出。
– 丝网分离：由于气体与液体的微粒 大小不同，液体与气体混合一起流 动时，如果必须通过丝网，就象过 筛一样，气体通过了，而液体被拦 截而留在丝网上，并在重力的作用 下下流至分离器底部排出。
多效蒸发加料方式
图4-23 平流加料三效蒸发流程
二次蒸汽多次利用，但料液每效单独进出。 此种加料方式对易结晶的物料较为适合
蒸发系统能量利用
多效蒸发的末效多处于负压操作，二次蒸汽 的温位过低而难以再次利用。但是，可以在 前几效蒸发器中引出部分二次蒸汽（称为额 外蒸汽）移作它用
图4-25a．所示为机械压缩，一般可 用轴流式或离心式压缩机完成；图 4-25b．所示为蒸汽动力压缩，即使 用蒸汽喷射泵，以少量高压蒸汽为 动力将部分二次蒸汽压缩井混合后 一起进入加热室作加热剂用。
主要结构尺寸计算
• 加热器
– 固定管板式换热器分离器设计
• 工作原理分类：
– 重力沉降分离：由于气体与液体的密度 不同，液体在与气体一起流动时，液体 会受到重力的作用，产生一个向下的速 度，而气体仍然朝着原来的方向流动， 也就是说液体与气体在重力场中有分离 的倾向，向下的液体附着在壁面上汇集 在一起通过排放管排出。
物料与二次蒸汽同方向相继通过各效。由于 前效压强较后效高，料液可藉此压强差自动 地流向后一效而无须泵送。在多效蒸发中， 最后一效常处于负压下操作，完成液的温度 较低，系统的能量利用较为合理。但对于并 流加料，末效溶液浓度高、温度低、粘度大， 传热条件较劣，往往需要较前几效更大的传 热面积。