双效蒸发器详细设计文件讲解

目录

1.设计题目: 双效真空蒸发器及辅助设备的设计选择 2

2.任务书 2

2.1设计任务及操作条件 2

2.2 设计项目 2

3. 蒸发工艺设计计算 3

3.1各效蒸发量及完成液液浓度估算 3

3.1.1总蒸发量的计算 3

3.1.2加热蒸汽消耗量和各效蒸发量 3

3.2多效蒸发溶液沸点和有效温度差的确定 5 3.3 根据有效传热总温差求面积 8

3.3.1 则重新分配温差 8

3.3.2计算各效料液温度 8

3.4 温差重新分配后各效蒸汽的参数 8

3.5 计算结果列表 10

4. 蒸发器的主要结构尺寸设计 11

4.1加热管的选择和管数的初步估算 11

4.2 循环管的选择 11

4.3 加热室直径及加热管数目的确定 12

4.4 分离室直径与高度的确定 14

4.5 接管尺寸的确定 15

4.5.1 溶液的进出口径 15

4.5.2 加热蒸汽与二次蒸汽出口 15

4.5.2 冷凝水出口 16

4.6蒸发装置的流程图及蒸发器设备工艺简图 16

5．蒸发装置的辅助设备 18

5.1 汽液分离器 18

5.2 蒸汽冷凝器 18

6. 工艺计算汇总表 19

7. 对本设计进行评述 19

参考文献 20

1.设计题目: 双效真空蒸发器及辅助设备的设计选择

2.任务书

2.1设计任务及操作条件

含固形物16%（质量分率，下同）的鲜牛乳，拟经双效真空蒸发装置进行浓缩，要求成品浓度为46%，原料液温度为第一效沸点（60℃），加热蒸汽压力为250kPa(表，冷凝器真空度为92kPa，日处理量为24吨/天，日工作时间为8小时，试设计该蒸发过程。

假定采用中央循环管式蒸发器，双效并流进料，效间流动温差损失设为1K，第一效采用自然循环，传热系数为900w/(m2·k，第二效采用强制循环，传热系数为1800w/(m2·k，各效蒸发器中料液液面均为1m，各效加热蒸汽的冷凝液均在饱和温度下排出，并假设各效传热面积相等，忽略热损失。

2.2 设计项目

2.1写出设计计算书（计算过程及计算结果尽量表格化）。

2.2蒸发器的工艺计算：确定蒸发器的传热面积。

2.3蒸发器的主要结构尺寸设计。

2.4主要辅助设备选型，包括气液分离器及蒸汽冷凝器等。

2.5绘制蒸发装置的流程图及蒸发器设备工艺简图。

2.6对本设计进行评述。

3. 蒸发工艺设计计算

3.1各效蒸发量及完成液液浓度估算

3.1.1总蒸发量的计算

W=F(1-

F==3000㎏/h

则 W=3000*(1-=1956.5 ㎏/h

设两效的蒸发量相等,W=W1+ W2 且 W1=W2===978.25㎏/h

则 X1===0.24

X2===0.46

3.1.2加热蒸汽消耗量和各效蒸发量

据已知条件，定效间流动温差损失为1K，查饱和水蒸气表，列出各热参数值如下表

各热参数值

蒸汽压力（kpa）温度（℃）汽化热（kJ/kg）Ⅰ效加热蒸汽351138.82152

Ⅰ效二次蒸汽19.9602355

Ⅱ效加热蒸汽19.8592357

Ⅱ效二次蒸汽9.544.32379

进冷凝器蒸汽943.32393可计算β1==0

β2===6.6*10—6 K·㎏/J

CPF=CPW(1-W=4178*(1-0.16=3509.25 J/㎏·K

在60℃下水的CPW=4178 J/㎏·K

热利用系数η一般可取 0.98-0.7△X i

则η1=0.98-0.7*（0.24-0.16）=0.924

η2=0.98-0.7*（0.46-0.24）=0.826

W1=(S1+FCPFβ1*η1= S1η1=0.924S1

W2=[S2+（FCPF- CPWW1）β2]*η2

=[W1+（3000*3509.52-4178*0.924S1）*6.6*10-6]*0.826 =0.831S1+64.2

又知 W=W1+ W2 则 0.924S1+0.831S1+64.2=1956.5 ㎏/h 得S1=1078.23 ㎏/h

W1=0.924S1=0.924*1078=996.29 ㎏/h

W2 =960.21 ㎏/h

S2= W1=996.29 ㎏/h

4换热面积得计算

A1====9.08㎡

A2====24.65㎡

因为所求换热面积不相等，应根据各有效面积相等的原则重新分配各有效温差。方法如下：

Δt1′=, Δt2′=又知

A1=， A2=则相比可得

Δt1′=, Δt2′=

温差相加得，=Δt1′+Δt2′=则

A=

3.2多效蒸发溶液沸点和有效温度差的确定

=(T1-Tk′-式中

——有效总温度差，为各效有效温度差之和，℃

T1 ——第一效加热蒸汽的温度，℃

Tk′——冷凝器操作压强下二次蒸汽的饱和温度，℃

——总的温度差损失，为各效温度差损失之和，℃

=′+″+′″，式中

′——由于溶液的蒸汽压下降而引起的温差损失，或因沸点升高引起的温差损失，℃

″——由于蒸发器中溶液的静压强而引起的温度差损失，℃′″——由于管路流体阻力产生压强而引起温度差损失，℃

① 校正法求Δ′

Δ′=fΔ0′=0.0162Δ0′，式中

Δ0′——常压下由于溶液蒸汽压下降引起的温差损失，℃

f——校正系数，无因次

Ti————操作压强下水的沸点，也是二次蒸汽的饱和温度，

ri——操作压强下二次蒸汽的汽化潜热，kJ/kg

由于求牛乳的Δ0′所用的参数未知，则由糖液的不同浓度下对应的常压沸点的升高来代替，则

X1=0.24 时，Δ0′=0.38 ℃

f=0.0162==0.76