板式五效蒸发器工艺设计
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总蒸发量 （1-1）在蒸发过程中，总蒸发量为各效蒸发量之和W = W 1 + W 2 + … + W n （1-2） 任何一效中料液的组成为（1-3） 一般情况下，各效蒸发量可按总政发来那个的平均值估算，即（1-4）对于并流操作的多效蒸发，因有自蒸发现象，课按如下比例进行估计。
例如，三效W1：W2：W3=1：1.1：1.2 （1-5）以上各式中 W — 总蒸发量，kg/h ；W 1，W 2 ，… ，W n — 各效的蒸发量，kg/h ；F — 原料液流量，kg/h ；x 0, x 1,…, x n — 原料液及各效完成液的组成，质量分数。
2.估值各效溶液沸点及有效总温度差欲求各效沸点温度，需假定压强，一般加热蒸汽压强和冷凝器中的压强（或末效压强）是给定的，其他各效压强可按各效间蒸汽压强降相等的假设来确定。
即（1-6） 式中 — 各效加热蒸汽压强与二次蒸汽压强之差，Pa ；— 第一效加热蒸汽的压强，Pa ； )110x x F W -=（n W W i =ii W W W F Fx x ---=210n p p p k '-=∆1p ∆1p— 末效冷凝器中的二次蒸汽的压强，Pa 。
14吨五效生蒸汽蒸发器(母液)
真空泵
乙方提供：沃尔姆姆/SUS304 材质/或自选
循环水泵
甲方提供：博山水泵/四极电机/碳钢材质/并由甲方负责提供进出水管及安装
1
蒸发器的五个加热室由乙方负责制作及安装
蒸发器主体
蒸发器的五个分离器由乙方负责制作及安装 蒸发器的冷凝器由乙方负责制作及安装
蒸发器循环泵、出料泵、冷凝水泵以及真空泵由乙方负责购买及安装
≥20-25m³/h，DS（%W/W）：40-45%，比重：1.2-1.25，进料温度≥45℃ ≥74，（出料温度≥80℃）
管
加热室、冷凝器管材 SUS304/SUS316L（报加热面积和冷凝面积和管子壁厚，加热室管子用 SUS304 材质，冷凝器管子用 SUS316L 材质）
材质
材
3
进出料管及循环管道
2
要求
加热室及分离器
板材
其它
SUS304 SUS304（报设备尺寸和材料厚度）
SUS304（所有设备法兰）
进料泵
甲方提供：康尔达/四极电机/SUS304 材质/或自选
出料凸轮泵
乙方提供：宁波得利时/SUS304 材质/或自选
4
泵
循环泵 冷凝水泵
乙方提供：康尔达/四极电机/SUS304 材质/或自选 乙方提供：康尔达/四极电机/SUS304 材质/或自选
蒸发器降温循环水管道材料由甲方提供，并施工至蒸发器冷凝器进、出水阀门，其余由乙方施工
设备平台
钢架碳钢材料由甲方负责，安装由乙方负责
仪表及自控
保温 其它
自控要求：蒸汽压力、物料液位、温度、真空度、出料浓度实现：显示、累计、报警、控制功能， 设备选型为国内合资或国外优质品牌。由乙方设计、施工，材料由甲方提供， 保温材料 50mm 的硅酸铝板，用 0.5 彩钢板外保温。甲方负责 调试由乙方负责，所有吊装费、搬运费、食宿等由乙方负责
设计任务书(蒸发器的,仅供参考)
设计任务书1、设计题目：年处理量为9000吨苹果汁蒸发器装置的设计；试设计一套三效并流加料的蒸发器装置，要求将固形物含量15%的桃浆溶液浓缩到70%，原料液沸点进料。
第一效蒸发器的饱和蒸汽温度为100℃，冷凝器的绝对压强为20kPa。
2、操作条件：（1）苹果汁固形物含量：入口含量15%，出口含量70%；（2）加热介质：温度为100℃的饱和蒸汽，各效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）每年按300天计，每天20小时连续生产。
3、设计任务：（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）绘制蒸发装置的流程图，并编写设计说明书。
目录设计任务书 (1)第1章绪论 (3)1.1蒸发技术概况 (3)1.1.1蒸发 (3)1.1.2发生条件 (3)1.1.3蒸发的两个基本过程 (3)1.1.4影响因素 (3)1.1.5影响蒸发的主要因素 (4)1.2蒸发设备 (4)1.2.1蒸发器 (4)1.2.2蒸发器分类 (4)1.2.3蒸发器的特点 (5)1.3蒸发操作的分类 (8)1.4蒸发在工业生产中的应用 (8)第2章设计方案 (9)2.1蒸发器的选择 (9)2.2蒸发流程的选择 (9)2.3操作条件 (10)第3章蒸发器的工艺计算 (11)3.1估计各效蒸发量和完成液浓度 (11)3.2估计各效溶液的沸点和有效总温度 (11)3.3 加热蒸汽消耗量和各效蒸发器水量的初步计算 (13)3.4蒸发器传热面积的估算 (14)3.5有效温差的分配 (15)3.6校正 (15)3.7设计结果一览表 (17)3.8符号说明 (18)第四章蒸发器主要结构工艺尺寸的设计 (20)4.1 加热管的选择和管束的初步估计 (20)4.2加热室直径及加热管数目的确定 (20)4.3分离室直径与高度的计算 (20)4.4接管尺寸的确定 (21)4.4.1溶液进出口管 (21)4.4.2加热蒸汽与二次蒸汽接管 (22)4.4.3 冷凝水出口管 (22)4.5蒸发设备的数据 (22)参考文献 (23)结束语 (24)第一章绪论1.1蒸发技术概况1.1.1蒸发蒸发是使含有不挥发性溶质的溶液沸腾汽化并移出蒸汽，从而使溶液中溶质的浓度提高的单元操作。
低温板式多效蒸发浓缩结晶
高盐废水的浓缩与结晶（低温板式多效蒸发浓缩结晶装置）多效板式蒸发器是国际上二十世纪九十年代末开发出来的新型高效蒸发设备。
国际市场上正以迅猛的速度替代现阶段常用的多效降膜蒸发器。
国内市场上，由于板式蒸发器在密封胶垫上的技术障隘及其流程设计的独特性，使得国内未能象降膜蒸发器那样迅速国产化，想使用板式蒸发器只能花降膜蒸发器数倍的价格从国外进口。
我公司经过两年的努力，在协作单位的支持下，终于完成了板式蒸发器的国产化工作，首台多效板式蒸发机组2008年10月在山东菏泽单县顺利试车成功，标志着我国从此可以用比降膜蒸发器更低的代价获得新型的板式蒸发器。
技术参数：名称一效二效三效真空度（MPa）约-0.020 约-0.068 约-0.088蒸发温度（℃） 88-90℃ 80-85℃ 75-80℃额定蒸发量 0.5-20T/h淡化水含盐量（TDS）<10ppm（可能含有微量随蒸汽出来的低沸点有机物）吨淡化水蒸汽耗量=（1/效数）/90% ｔ/t工艺流程：低温多效蒸发浓缩结晶系统，是由相互串联的多个蒸发器组成，低温（90℃左右）加热蒸汽被引入第一效，加热其中的料液，使料液产生比蒸汽温度低的几乎等量蒸发。
产生的蒸汽被引入第二效作为加热蒸汽，使第二效的料液以比第一效更低的温度蒸发。
这个过程一直重复到最后一效。
第一效凝水返回热源处，其它各效凝水汇集后作为淡化水输出，一份的蒸汽投入，可以蒸发出多倍的水出来。
同时，料液经过由第一效到最末效的依次浓缩，在最末效达到过饱和而结晶析出。
由此实现料液的固液分离。
技术优势：板式蒸发器与降膜蒸发器相比有如下优点：1.价格优势：由于板式蒸发器传热效率高，制造时消耗的钢材量大幅度减少，虽然主机制造工艺复杂，整机的制造成本仍然要比降膜蒸发器低15%～30％，也就是说板式蒸发器的售价要比同等蒸发量、同等材质及同样效数的降膜蒸发器价格低20～30％；2.运行费用优势：板式蒸发器的高度要比同等蒸发量、同等材质及同样效数的降膜蒸发器低得多，其散热面积也小的多，所以其流程泵的装机功率要比降膜蒸发器小40～50％，其耗汽量要比降膜蒸发器小15％左右。
五效蒸发器操作流程
五效蒸发器操作流程A multi-effect evaporator is a type of industrial equipment used for the evaporation of water or other liquids from a solution. This process is commonly used in industries such as food and beverage, pharmaceuticals, and chemical production. The multi-effect evaporator operates by heating a solution to evaporate the water content, leaving behind a more concentrated solution.多效蒸发器是一种用于从溶液中蒸发水或其他液体的工业设备。
这个过程通常用于食品和饮料、制药和化工生产等行业。
多效蒸发器通过加热溶液来进行蒸发，蒸发水分，留下更浓缩的溶液。
The operation of a multi-effect evaporator involves multiple stages, where the vapor generated from one effect is used to heat the next effect. This process allows for the efficient use of energy and helps in reducing overall operating costs. The efficiency of a multi-effect evaporator is dependent on factors such as the number of effects, the temperature difference between effects, and the design of the equipment.多效蒸发器的运作涉及多个阶段，一个效果产生的蒸汽被用来加热下一个效果。
蒸发器蒸发方案设计课程设计
蒸发器蒸发方案设计课程设计第1章蒸发方案设计一般的加热蒸汽压强在.5~0.8MPa范围内加热蒸汽的确定需要考虑加热蒸汽温度的上限和下限。
被蒸发的溶液有一个最高的蒸发温度，超过此温度蒸发就物料就会变质，破坏和分解，这是确定加热蒸气压强的一个依据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，这将增加加热的设备费和操作费。
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。
但对于那些热敏性物料的蒸发，为充分利用热源还是经常采用。
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。
若第一效用较高压强的加热蒸汽，则末效可采用常压或真空蒸发，此时末效产生的二次蒸汽具有较高的温度，可以全部利用。
而且各效操作温度高时，溶液黏度低，传热好。
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，③蒸发的类型：本设计采用中央循环管式蒸发器中央循环管式蒸发器结构紧凑，制造方便，操作可靠，故在工业上应用广泛，有所谓标准蒸发器。
但设备的清洗和检修保证较大的传热系数，满足生产工艺的要求生产能力大，能完善分离液沫，尽量减慢传热面上垢层的生成本设计蒸发器效数采用3效为充分利用热能，为提高热能利用效率，生产中一般采用多效蒸发，但并不是效经济上的限制是指效数超过一定数时经济上不合算。
多效蒸发中，随效数的增加，总蒸发量相同时所需蒸汽量减少，使蒸汽用量减少，使操作费用降低。
但随效数增加，设备费成倍增长，而所节省的蒸汽量愈来愈少，所以无限制增加效数已无实际意义，最适宜的效数应使设备费和操作费二者之和为最小。
技术上的限制是指效数过多，蒸发操作难于进行。
一般工业秤中加热蒸汽压强和冷凝器操作压强都有一定限制，因此在一定操作条件下，蒸发器的理论总温度差为一定值。
在效数增加时，由于各效温差损失之和的增加，使总有效温差减小，分配到各效的有效温差小到无法保证各效发生正常的沸腾状态时，蒸发操将无法进行下去。
五效蒸发器操作流程
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1. 设备启动。
检查设备各阀门、管道是否完好无损。
蒸发器设计方案
蒸发器设计方案目录第一章设计方案的确定 (1)1.1 蒸发器的类型与选择 (1)1.2 蒸发操作条件的确定 (1)1.2.1 加热蒸汽压强的确定 (1)1.2.2 冷凝器操作压强的确定 (2)第二章蒸发工艺的设计计算 (2)2.1 蒸发器的设计步骤 (2)2.2 各效蒸发量和完成液浓度的估算 (2)2.3溶液沸点和有效温度差的确定 (3)2.3.1各效由于溶液的蒸汽压下降所引起的温度差损失∆/ (4)2.3.2由于蒸发器中溶液静压强引起的温度差损失∆'' (4)2.3.3由流动阻力而引起的温度差损失∆''' (5)2.3.4各效溶液的沸点和有效总温度差 (6)2.4加热蒸汽消耗量和各效蒸发水量的初步计算 (6)2.5估算蒸发器的传热面积 (7)2.6温差的重新分配与试差计算 (8)2.6.1重新分配各效的有效温度差 (8)2.6.2重复上述计算步骤 (9)第三章蒸发器的主要结构工艺尺寸的设计 (12)3.1 加热管的选择和管束的初步估计 (12)3.1.1 循环管直径的选择 (12)3.1.2 加热室直径及加热管数目的确定 (13)3.1.3分离室直径和高度的确定 (14)3.2接管尺寸的确定 (15)3.2.1溶液的进出口管 (15)3.2.2加热蒸汽与二次蒸汽接管 (15)3.2.3冷凝水出口 (16)第四章蒸发装置的辅助设备的设计 (17)4.1 气液分离器 (17)4.2蒸汽冷凝器主要类型 (17)4.3蒸汽冷凝器的设计与选用 (19)4.3.1工作水量的计算 (19)4.3.2喷射器结构尺寸的计算 (19)4.3.3射流长度的决定 (21)第五章设计结果一览表 (22)结束语 (24)主要参考文献 (24)第一章设计方案的确定蒸发是用加热的方法,在沸腾的状态下使溶液中具有挥发性的溶剂部分汽化的单元操作｡蒸发操作广泛用于化工､轻工､制药､食品等许多工业中｡蒸发操作条件的确定主要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)的确定,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 蒸发器的类型与选择随着工业技术的发展,新型蒸发设备不断出现｡在工业中常用的间接加热蒸发器分别为循环型和单程型两大类｡循环型的蒸发器中有中央循环管式､悬框式､外加热式､列文式及强制循环管等,单程型的蒸发器有升膜式､降膜式､升-降膜式等｡本设计选择中央循环管式蒸发器｡因为循环型蒸发器中的中央循环管式又称标准式蒸发器,在化学工业中应用广泛｡结构和原理:其下部的加热室由垂直管束组成,中间由一根直径较大的中央循环管｡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｡这种蒸发器结构紧凑,操作可靠,传热效果好｡但溶液的循环速度低,传热温差小,影响了传热｡在中央循环管内安装一旋浆式搅拌器即构成强制循环蒸发器,可是液体的循环速度提高2~3倍｡1.2 蒸发操作条件的确定1.2.1 加热蒸汽压强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｡从节能观点出发,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｡这样既可以减少锅炉产生蒸汽的消耗量,又可以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,能够采用较高温度的饱和蒸汽作为加热蒸汽是有利的 ,但是通常所用饱和蒸汽温度不超过180℃ ,超过时相应的压强就很高,这将增加加热的设备费和操作费｡根据以上论述选加热蒸汽压强为600 kPa｡1.2.2 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的温度,可以全部利用｡而且各效操作温度高时,溶液黏度低,传热好｡若一效加热蒸汽压强低,末效采用真空操作｡此时各效产生的二次蒸汽温度低,进入冷凝器需要消耗大量冷却水,而且溶液黏度大,传热差｡根据以上论述选冷凝器的压强为30kPa｡第二章蒸发工艺的设计计算多效蒸发工艺计算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:加热蒸汽(生蒸汽)的消耗量,各效溶剂蒸发量,以及各效的传热面积｡计算的已知参数有:料液的流量､温度和浓度,最终完成液的浓度,加热蒸汽的压强和冷凝器中的压强等｡2.1 蒸发器的设计步骤多效蒸发的计算一般采用试差法｡(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的压强),蒸发器的形式､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浓度｡(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),直到所求得各效传热面积相等为止｡2.2 各效蒸发量和完成液浓度的估算本设计任务条件是:糖水溶液处理量:890 T/d;溶液浓度12%;温度20 ℃;完成液浓度50%｡原料液加料量 F=890100024⨯=37083.33 kg/h 总蒸发量 W=F(1-3x x )=37083.33×(1-0.120.50)=28183.33 kg/h 式中:W —— 总蒸发量 kg/h;F —— 进料流量 kg/h;0x —— 初始液浓度;n x —— 完成液浓度｡因并流加料,蒸发中无额外蒸汽引出,假设各效蒸发量相等,即1W =2W =3W =W 3=28183.333=9394.441W ､2W ､3W 分别表示第一效､第二效､第三效蒸发量｡ 各效完成液的浓度为:011Fx 37083.330.12F-W 37083.339394.44x ⨯===-16.7% 2012Fx 37083.330.12F-W -W 37083.3329394.44x ⨯===-⨯24.32%03123Fx 37083.330.12F-W -W -W 37083.3339394.44x ⨯===-⨯50%其中:1x —— 第一效完成液浓度; 2x ——第二效完成液浓度;3x ——第三效完成液浓度｡2.3溶液沸点和有效温度差的确定选定加热蒸汽压强1P =600kpa,冷凝器中的操作压强'n P =30kpa:其它各效二次蒸汽的压强按各效间蒸汽压强降相等的假设来确定｡即:n P P P n '-=∆1故第i 效二次蒸汽压强i P '为:P i P P i ∆-='1式中 ΔP —— 各效加热蒸汽压强与二次蒸汽压强之差; 1P 第一效加热蒸汽的压强;'n P —— 末效冷凝器中的二次蒸汽的压强｡第一效 '11P P P =-∆=600-190 kPa第二效 '22P P P =-∆=600-2×190=220 kPa 第三效 '33P P P =-∆=600-3×190=30 kPa由各效的二次蒸汽压强,查得相应的二次蒸汽的温度及汽化潜热列于表2-1｡2.3.1各效由于溶液的蒸汽压下降所引起的温度差损失∆/根据各效的二次蒸汽温度'i T 和各效完成液的组成i x ,查得各效溶液的沸点t Ai 分别为: 表2-2糖液不同质量分数对应的常压沸点升高则各效由于溶液蒸汽压下降所引起的温度差损失为:()22''113144.2627316.216.20.220.292135.8810T a r +∆=∆=⨯⨯=⨯℃ ()22''223119.7627316.216.20.370.422205.8610T a r +∆=∆=⨯⨯=⨯℃ ()22''33366.527316.216.2 1.8 1.442333.710T a r +∆=∆=⨯⨯=⨯℃ 2.3.2由于蒸发器中溶液静压强引起的温度差损失∆''某些蒸发器在操作时,器内溶液需维持一定的液位,因而蒸发器中溶液内部的压强大于液面的压强,致使溶液内部的沸点较液面处的较高,二者之差即为因溶液静压强引起的温度差损失''∆,为简便起见,溶液内部沸点按液面与底部的平均压强Pm 下水的沸点和二次蒸汽的压强'P 下水的沸点差估算,平均压强近似按静力学方程估算:管长大概为2.5~3m,所以选m l 5.2='i gh2m p p ρ=+式中: m p ——蒸发器中液面与底层的平均压强,Pa;'i p ——二次蒸汽的压强,Pa; ρ——溶液的平均密度,kg/ 3m ; h ——液层高度,m ｡可查得不同糖液浓度下的密度见表2-3｡表2-3 不同糖液浓度下的密度1'31410101063.29.81 2.2/2421472.992m p p Pa =+=⨯+⨯⨯=2'32gh220101098.49.81 2.2/2231852.832m p p Pa ρ=+=⨯+⨯⨯=3'33gh301012309.81 2.2/243272.932m p p Pa ρ=+=⨯+⨯⨯=根据各效溶液压强查得对应的饱和溶液温度见表2-4｡表2-4 平均压强对应的饱和溶液温度'''11145.25144.260.99m T T ∆=-=-= ℃'''22121.11119.76 1.35m T T ∆=-=-= ℃ '''3377.0366.510.53m T T ∆=-=-= ℃2.3.3由流动阻力而引起的温度差损失∆'''在多效蒸发中末效以前各效的二次蒸汽流到下一效的加热室的过程中由于管道阻力使其压强降低蒸汽的饱和温度也相应降低由此引起的温度差损失即为 ,根据经验其值选取1 ℃｡即∆'''=1∆'''=2∆'''=3∆'''=1 ℃,2.3.4各效溶液的沸点和有效总温度差各效温度差损失 ''''''11110.290.991 2.28∆=∆+∆+∆=++= ℃ ''''''22220.440.391 1.83∆=∆+∆+∆=++= ℃ ''''''3333 1.4410.53112.97∆=∆+∆+∆=++= ℃ 溶液的沸点为 i ∆-=‘i i T t所以可得:各效溶液沸点为 111T 144.26+2.28=146.54t =+∆=‘ ℃222T 119.76+2.77=122.53t =+∆=‘ ℃333T 66.5+12.97=79.47t =+∆=‘ ℃1T '､2T '､3T '—分别为第一效､第二效和第三效二次蒸汽的温度,℃｡查表得600 kPa 饱和蒸汽的温度为0T =158.7℃､汽化潜热为1r =2091.1kJ/kg 各效传热温度差 101t t 158.7146.5412.16T ∆=-=-= ℃ 212t t 44.26124.8319.43T ∆=-=-=’ ℃ 323t t 12379.4743.53T ∆=-=-=’ ℃0T ､1T '､2T '—分别为第一效､第二效和第三效加热蒸汽的温度,℃｡2.4加热蒸汽消耗量和各效蒸发水量的初步计算原料液的比热po C 可视为定值为3.95 kJ /(kg ﹒℃), 水的比热 pw C =4.187 kJ /(kg ﹒℃)｡第i 效的蒸发量i W 的计算式为10121[(.....)]pw i i i i i i p pw c i pw i i r t tW D Fc W c W W c r r η---=+----'' 式中:i D —第i 效加热蒸汽量,kg/h,当无额外蒸汽引出时,i-1=W i Di r ,'i r —为第i 效加热蒸汽,二次蒸汽的汽化潜热,kJ/kg,且i r 'i-1=r ; i t ,1-i t —分别为第i 效及第i-1效溶液的沸点;,i η—为第i效的热利用系数,均取0.98;,,,,..第一效的焓衡量式为:)(110011111r t t FC r rD W p '-+'=η因沸点进料, 10t t =, 所以 11111r r D W '=η112091.1D 0.98=0.96D 2135.88=⨯ (kg/h) (a)第二效的热衡算式为 ])([2211022222r tt C W FC r r D W pw p '--+'=η ()()112135.8837083.33 3.95W 4.187146.54-124.830.982196.92W ⨯+⨯-⨯⎡⎤=⨯⎢⎥⎣⎦1=1418.56+0.91W (kg/h) (b)第三效的热衡算式为 ])([33221033333r tt C W C W FC r r D W pw pw p '---+'=η ()()2122196.9237083.33 3.95W 4.187-W 4.187124.83-79.470.982333.7W ⨯+⨯-⨯⨯⎡⎤=⨯⎢⎥⎣⎦1=3985.74+0.69W (kg/h) (c) 又因W =1W +2W +3W =28183.33 kg/h (d) 联立式(a)至式(d),可得1W =8761.17 kg/h2W =9391.22 kg/h 3W =10030.95 kg/h1D =9126.22 kg/h2.5估算蒸发器的传热面积由传热速率方程i i i i t S K Q ∆=得:i i ii t K Q S ∆=式中 i Q ---第i 效的传热速率,W ｡ i K ----第i 效的传热系数,W/(m 2 ℃). i t ∆---第i 效的传热温度差,℃ i S -------第i 效的传热面积,m 2i K 值见表2-5｡表2-531119126.222091.110Q =D r =5301066.29W3600⨯⨯=则第一效蒸发器传热面积为21111Q 5301066.29S =145.31K t 300012.16m ==∆⨯ 3'2118761.172135.8810Q =W r =5198002.16W 3600⨯⨯=则第二效蒸发器传热面积为22222Q 5198002.16S =140.80K t 190019.43m ==∆⨯ 3'3229391.222196.9210Q =W r =5731044.18W3600⨯⨯=则第三效蒸发器传热面积为23333Q 5731044.18S =119.69K t 110043.53m ==∆⨯2.6温差的重新分配与试差计算因313145.31119.690.1760.04145.31S S S --==<,误差较大,故应调整正各效的有效温度差,重复上述计算步骤｡2.6.1重新分配各效的有效温度差2112233145.3112.16140.8019.43119.6943.53129.30m 12.1619.4343.53S t S t S t S t∆+∆+∆⨯+⨯+⨯===∆++∑重新分配有效温度差,得'111145.31t t 12.1613.67129.3S S ∆=∆=⨯= ℃'222140.80t t 19.4321.16129.3S S ∆=∆=⨯= ℃'333119.69t t 43.5340.29129.3S S ∆=∆=⨯=℃1t ∆､2t ∆､3t ∆—分别为第一效､第二效和第三效的传热温度差,℃; S 1､S 2､S 3—分别为第一效､第二效和第三效蒸发器传热面积,2m ｡2.6.2重复上述计算步骤(1)由所求得的各效蒸发量1W ､2W ,求各效料液的浓度,它们分别为011Fx 37083.330.1215.71F-W 37083.338761.17x ⨯===-% 2012Fx 37083.330.1223.51F-W -W 37083.338761.179391.22x ⨯===--%3x =50%0x —原料液的浓度; F —原料液的进料量,kg/h; (2)计算各效料液的沸点表2-6因末效完成液浓度和冷凝器压力均不变,各种温度差损失及溶液沸点可视为恒定,即''''''3333 1.4410.53112.97∆=∆+∆+∆=++= ℃,故末效溶液的沸点3t 仍为79.47 ℃,而'3t 40.29∆=℃,则第三效加热蒸汽的温度(即第二效二次蒸汽温度)为 ''323340.2979.47119.76T T t t ==+∆=+= ℃则()2'2''223119.7627316.216.20.370.422205.8610T a r +∆=∆=⨯⨯=⨯℃ 2'32gh197.22101096.159.81 2.2/2209048.552m p p Pa ρ=+=⨯+⨯⨯=查表知m T =121.11℃'''11121.11119.76 1.35m T T ∆=-=-=℃'''21∆=℃121T 143.69+2.11=145.71t =+∆=‘℃2T =''122221.16119.76 2.77143.69T t t =+∆+∆=++=℃由第一效､第二效的二次蒸汽的温度'1T ,'2T 查表知气化潜热 'i r二次蒸汽压强'i P 如下表所示表2-7()2'2''113143.6927316.216.20.210.282138.1210T a r +∆=∆=⨯⨯=⨯℃ 1'31gh400.53101061.989.81 2.2/2411989.832m p p Pa ρ=+=⨯+⨯⨯=由1m p 查表可知水的沸点m T =144.43℃'''11144.43143.60.83m T T ∆=-=-=℃ '''11∆=℃''''''11110.280.831 2.11∆=∆+∆+∆=++=℃111T 143.69+2.11=145.71t =+∆=‘℃(3)各效的焓衡算 第Ⅰ效:111111'12091.1D 0.98=0.96D 2138.12D r W r η==⨯ (h kg /) (e) 第Ⅱ效:])([2211022222r tt C W FC r r D W pw p '--+'=η ()()112138.1237083.33 3.95W 4.187145.71-122.530.982205.86W ⨯+⨯-⨯⎡⎤=⨯⎢⎥⎣⎦10.901493.97W =+ (h kg /) (f) 第Ⅲ效:])([33221033333r tt C W C W FC r r D W pw pw p '---+'=η ()()2122205.8637083.33 3.95W 4.187-W 4.187122.53-79.470.982333.7W ⨯+⨯-⨯⨯⎡⎤=⨯⎢⎥⎣⎦10.6893918.97W =+ (h kg /) (g)又因W =1W +2W +3W =28183.33 kg/h (h) 联立式(e)至(h),可得1W =8791.66 h kg /2W =9406.46 h kg / 3W =9976.42 h kg /1D =9157.98 h kg / (4)计算蒸发器的传热面积31119157.982091.110Q =D r =5319514.44W3600⨯⨯=则第一效蒸发器传热面积为21111Q 5319514.44S =129.71K t 300013.67m ==∆⨯ 3'2118791.662138.1210Q =W r =5221562.24W3600⨯⨯=则第二效蒸发器传热面积为22222Q 5221562.24S =129.88K t 190021.16m ==∆⨯ 3'3229406.462205.8610Q =W r =5763703.85W3600⨯⨯=则第三效蒸发器传热面积为23333Q 5763703.85S =130.05K t 110040.29m ==∆⨯ 因313130.05129.710.00260.04130.05S S S --==< 计算误差在0.04以下,试差结果合理｡其各效溶液浓度无明显变化,不需重新计算｡ 取面积2123S S 129.88130.05129.71110%110%14333S S m ++++=⨯=⨯=第三章 蒸发器的主要结构工艺尺寸的设计中央循环管式蒸发器主体分为加热室和分离室,加热室由直立的加热管束组成,管束中间为一根直径较大的中央循环管;分离室是汽液分离的空间｡其主要结构尺寸包括:加热室和分离室的直径和高度;加热管和循环管的规格,长度及在花板上的排列方式等｡这些尺寸的确定取决于工艺计算结果,主要是传热面积｡我们选取的中央循环管式蒸发器的计算方法如下｡3.1 加热管的选择和管束的初步估计加热管通常选用mm 5.225⨯φ,mm 5.238⨯φ,mm 5.357⨯φ等几种规格的无缝钢管,长度一般为2-6m ｡管子长度的选择应根据溶液结垢的难易程度,溶液的起泡性和厂房的高度等因素综合考虑｡本次设计加热管选用mm 5.238⨯φ长度为3 m 的无缝钢管｡ 由下式估算所需管数:()()'0143=4140.1 3.140.03830.1S n d L π==-⨯-根式中S ——蒸发器的传热面积,2m ;0d ——加热管的管径,m ;L ——加热管长度,m ｡因加热管固定在管板上,考虑到管板厚度占据的传热面积,计算n '时的管长用(L-0.1)m ｡为完成传热任务所需的最小实际管数n 只有在管板上排列加热管后才能确定｡3.1.1 循环管直径的选择循环管的截面积是根据使循环阻力尽量减少的原则来考虑的｡其截面积可以取加热管总截面积的40%~100%,若以表示1D 循环管内径,则:21214)1~4.0(4d n D ππ-'=()11382 2.50.425D m ==-⨯=对于加热面积小的蒸发器,应取较大的的百分数｡查管规格表,所以本设计选取的循环管应选用42612mm φ⨯的管子,长度为3 m ｡3.1.2 加热室直径及加热管数目的确定加热室的内径取决于加热管和循环管的规格､数目及在管板上的排列方式｡加热管在管板上的排列方式有三角形､正方形､同心圆等,目前以三角形居多｡管心距t 为相邻两管中心线之间的距离,t 一般为加热管外径的1.25-1.5倍｡目前在换热器设计中,管心距的数值已经标准化,管子规格确定后,相应的管心距则为定值｡加热室内径和加热管数采用作图法来确定,具体做法是:先计算管束中心线上管束c n ,管子按正三角形排列时,n n c 1.1= 管子按正方形排列时,n n c 19.1= 式中n ——总加热管数以三角形排列初步估算加热室内径,即1.141423n ==⨯=加热室内径()()0121~1.5i c D t n d =-+⨯()482312 1.538=⨯-+⨯⨯1170mm = 根据初估加热室内径值和容器公称直径系列,试选一个内径作为加热室内径,并以此内径和循环管外径作同心圆,在同心圆的环隙中,按加热管的排列方式和管心距作图｡作图所得管数n 必须大于初始值'n ,如不满足,应令选一设备内径,重新作图,直至合适为止｡壳体内径的标准尺寸列于表3-2中,作为参考｡表3-2 壳体的尺寸标准根据表选取加热室壳体内径为1200mm,壁厚为12 mm ｡ 根据绘图可知管数为426根｡3.1.3分离室直径和高度的确定分离室的直径和高度取决于分离室的体积,而分离室的体积又与二次蒸汽的体积流量及蒸发体积强度有关｡分离室体积的计算式: 33600m UWV ρ=式中V ——分离室的体积,3m ;W ——某效蒸发器的二次蒸汽流量,kg/h; ρ——某效蒸发器的二次蒸汽密度,；3/m kgU ——蒸发体积强度,)/(33s m m ⋅,即每立方米分离室每秒钟产生的二次蒸汽量,一般允许值为)/(5.1~1.133s m m ⋅｡现取分离室中U=1.1）s m m ⋅33/(;而二次蒸汽的密度见表3-3｡表3-3 二次蒸汽密度的确定根据前述计算值到代入分离器体积的计算式可得:31118791.661.028********2.16 1.1W V m U ρ===⨯⨯32229406.462.1436003600 1.11 1.1W V m U ρ===⨯⨯33339976.4214.82360036000.17 1.1W V m U ρ===⨯⨯一般情况下,各效的二次蒸汽量是不同的,且密度也不相同,按上述算出的分离室体积也不相同,通常末效体积最大｡为了方便起见,设计时各效分离室尺寸可取一致｡分离室体积宜取其中最大者｡所以分离器的体积选取其中的最大者,即314.82V m =分离室体积确定后,其高度H 与直径D 符合下列关系:H D V 24π=2~1/=D H ｡对于中央循环管式蒸发器,其分离室一般不能小于1.8 m,以保证足够的雾沫分离高度｡分离室的直径也不能太小,否则二次蒸汽流速过大,导致雾沫夹带现象严重｡根据上述原因,取/ 1.5H D = 代入值,解得 2.33D =m, 3.5H =m3.2接管尺寸的确定流体进出口的内径按下式计算uV d sπ4=式中 s V -----流体的体积流量 m 3/s ;u -----流体的适宜流速m/s,估算出内径后,应从管规格表格中选用相近的标准管｡3.2.1溶液的进出口管对于并流加料的三效蒸发,第一效溶液的流量最大,若各效设备尺寸一致的话,根据第一效溶液流量来确定接管｡取适宜流速选取s m u /2=则0.079d m ==== 所以选用89 3.5mm φ⨯无缝不锈钢管｡3.2.2加热蒸汽与二次蒸汽接管查表已知31 2.161/kg m ρ=,32 1.113/kg m ρ=,330.172/kg m ρ=;又适宜的饱和蒸汽流速一般在30和50 (s m /)之间取u =50s m /｡31118791.661.130/36002.161W V m s ρ===⨯32229406.462.348/3600 1.113W V m s ρ===⨯33339976.4216.112/36000.172W V m s ρ===⨯0.24d m === 可以由不锈钢管规格表查得选取的蒸汽接管规格为27316mm φ⨯｡3.2.3冷凝水出口冷凝水的排出一般属于液体自然流动(u=0.8-1.8 m/s),接管直径应由各效加热蒸汽消耗量较大者确定｡第三效的蒸汽冷凝量为9976.42h kg /;由手册查得,70℃时冷凝水的密度为3/975m kg =ρ;适宜流速选为0.4s m /｡ 可计算冷凝水出口管径:0.034d m === 可以由不锈钢管规格表查得选取的冷凝水出口管径规格为mm 240⨯φ｡第四章 蒸发装置的辅助设备的设计蒸发装置的辅助设备主要包括气液分离器与蒸汽冷凝器｡4.1 气液分离器蒸发操作时,二次蒸汽中夹带大量的液体,虽在分离室得到初步分离,但为了防止有用的产品损失或污染冷凝液体,还需设置气液分离器,以使雾沫中的液体聚集并与二次蒸汽分离,故气液分离器又称为捕沫器或除沫器｡其类型很多,设置在蒸发器分离室顶部的有简易式､惯性式及网式除沫器等,在蒸发器外部的有折流式､旋流式及离心式除沫器等｡惯性式除沫器是利用带有液滴的二次蒸汽在突然改变运动方向时,液滴因惯性作用而与蒸汽分离｡其结构简单,中小型工厂中应用较多｡本设计选用惯性式除沫器｡惯性式除沫器的主要尺寸的计算: 01240D D mm ≈= 规格选取27316mm φ⨯2:5.1:1::321=D D D211.5360D D mm == 312480H D D mm ===10.5120h D mm ==式中0D ——二次蒸汽的管径,m;1D ——除沫器的内管的直径,m; 2D ——除沫器外罩管的直径,m; 3D ——除沫器外壳直径,m; H ——除沫器的总高度,m;h ——除沫器内管顶部与器顶的距离,m ｡4.2蒸汽冷凝器主要类型蒸汽冷凝器的作用是用冷却水将二次蒸汽冷凝｡当二次蒸汽为有价值的产品需要回收或会严重污染冷却水时,应采用间壁式冷却器,如列管式､板式､螺旋板式及淋水式等热交换器｡当二次蒸汽为水蒸气不需要回收时,可采用直接接触式冷凝器｡二次蒸汽与冷却水直接接触进行热交换,其冷却效果好､结构简单､操作方便､价格低廉,因此被广泛使用,故在本设计中选用直接接触式冷凝器｡ 直接接触式冷凝器有多孔板式､水帘式､填充塔式及水喷射式等｡表4-2各种型式蒸汽冷凝器的性能综合考虑各种设备的性能,本设计选用水喷射式蒸汽冷凝器｡水喷射式冷凝器的工作原理是冷却水依靠泵加压后经喷嘴雾化使二次蒸汽冷凝｡不凝气也随冷却水由排水管排出｡此过程产生真空,则不需要真空泵就可以造成和保持系统的真空度｡但单位二次蒸汽所需的冷却水量大,二次蒸汽量过大时不宜采用｡4.3蒸汽冷凝器的设计与选用4.3.1工作水量的计算对以冷凝为主的水喷射式冷凝器,其冷却水用量决定于被冷凝蒸汽的热焓､冷却水的进出口温度,按下式计算:冷却水用量39976.42/D W kg h ==,冷却水进出口温度分别为201=t ℃,402=t ℃ 平均温度12302t t t +==℃ 由平均温度查得:)/(187.4C kg kJ C p ︒⋅=; 蒸汽的焓kg kJ I /4.2606= ()122)(t t C t C I D W P P --=()()59976.422606.4 4.18740 2.910/4.1874020kg h ⨯-⨯==⨯⨯-式中W ——冷却水用量,；h g /kD ——冷凝蒸汽量,；h g /k I ——蒸汽的焓,；kg J /k21,t t ——冷却水进出口温度,℃(冷却水可循环使用);p C ——冷却水平均比热,⋅g J k /(k ℃)｡4.3.2喷射器结构尺寸的计算(1)喷嘴数n 及喷嘴直径0d工作水通过喷嘴的压强差60030570P kpa ∆=-= 由平均温度查得水的密度3995.7/kg m ρ=, ψ取0.95 通过一个喷嘴的水流速度为:10.9532.14/u m s ψ=== 式中P ∆——工作水通过喷嘴的压强差,Pa,即工作水进口压强与混合室(吸入压强)压强之差ρ——水的密度,3/k m g ψ——流量系数,可取0.93-0.96喷嘴直径0d ,在水质清洁时可取即可。
五效降膜蒸发装置设备工艺原理
五效降膜蒸发装置设备工艺原理概述五效降膜蒸发装置设备是一种先进的高效节能的化工设备。
它是一种采用多级蒸汽压缩循环方式的蒸发设备，可以将高浓度溶液中的水分蒸发出来并得到相应浓度的浓缩液。
本文将分析和探讨五效降膜蒸发装置设备的工艺原理。
工艺原理五效降膜蒸发装置设备主要由以下主要部分组成：加热器、蒸发器、压缩机和冷凝器。
其工作原理如下：1.加热器：将要进行处理的物料加热至设定温度，并将传热介质（如锅炉水、烟气等）输送至蒸发器。
2.蒸发器：在加热器输送的传热介质的作用下，蒸发器内的薄膜上液体开始沸腾并产生蒸汽。
蒸汽与要处理的溶液产生热交换，使溶液中的水分转化为蒸汽，从而实现了蒸发浓缩的目的。
蒸发器内的液态物料会不断往下流动，形成一层液体膜，加速了蒸发作用。
3.压缩机：将蒸发器产生的低温低压蒸汽压缩成高温高压蒸汽输出，以便于下一级蒸发器的工作。
压缩机的排气口连接到下一级蒸发器的入口，以提供压缩蒸气。
4.冷凝器：将二次压缩出来的高温高压蒸汽，通过冷凝器降温并变成液态。
冷凝器采用常规的水冷、空冷或接地棒冷凝方式。
变成液态后，该液体被送到下一级蒸发器的加热器处进行再次蒸发浓缩。
5.维持真空度：为了避免水分沸腾产生过高的蒸汽压力，每个蒸发器都在真空的条件下工作，并通过真空泵维持系统的真空度。
五效降膜蒸发装置设备采用了多级蒸发和多级压缩的工艺组合，使得系统具有较高的蒸发温度和蒸发浓缩效率，大大降低了能耗。
同时，五效降膜蒸发装置设备还特别适用于处理含有易挥发物的溶液，例如盐水、硫酸、乙酸等。
结论五效降膜蒸发装置设备是一种高效、稳定、节能的化工设备。
通过本文的介绍，读者可以了解到其工艺原理。
五效降膜蒸发装置设备在化工行业的应用也越来越广泛。
在未来，我们相信该设备在提高产量、降低能耗、保护环境等方面会有更广泛的应用。
五效蒸发器的原理
五效蒸发器的原理1.多效蒸发：五效蒸发器采用了多效蒸发的工艺，即将蒸发器分为多个效果级，每个效果级都是由一台独立的蒸发器组成。
在每个效果级中，蒸汽与原料液体进行接触，使原料液体中的挥发性成分蒸发出来。
蒸汽产生的热能会被原料液体中的非挥发性成分吸收，使其变成浓缩液。
2.逐级压缩：在五效蒸发器中，每个效果级产生的蒸汽被收集起来，进行压缩。
蒸汽在压缩过程中会释放出热能，这些热能将会用于加热下一个效果级中的原料液体。
逐级压缩的过程可以最大限度地减少能量的损失，提高蒸发能量的利用效率。
3.逐级利用热能：五效蒸发器中，每个效果级的浓缩液与下一个效果级的原料液体进行热交换。
在这个过程中，浓缩液中的热能被转移到原料液体中，使得原料液体中的挥发性成分更加容易蒸发出来。
这种逐级利用热能的方式，可以大幅度提高蒸发效率和蒸发能量的利用效率。
4.采用反向流动原理：为了进一步提高蒸发效率，五效蒸发器采用了反向流动原理。
在蒸发器中，原料液体与蒸汽在相反的方向进行流动。
这种方式可以使得蒸汽和原料液体之间的质量传递更加迅速和充分，从而提高了蒸发速率。
5.省能环保：由于五效蒸发器的高效工作原理，其能耗相较于传统的单效蒸发器大幅减少。
同时，五效蒸发器还可以将废热再利用，减少对环境的污染。
因此，五效蒸发器在节能环保方面具有显著的优势。
总结：五效蒸发器通过多效蒸发、逐级压缩、逐级利用热能、反向流动原理等一系列技术手段，实现了蒸汽的多次压缩和能量的逐级利用，从而大幅度提高了蒸发效率和蒸发能量利用率。
该技术在化工、制药、食品等诸多领域有着广泛的应用前景，可为企业带来显著的经济和环境效益。
蒸发器工艺设计计算及应用
8.6采用其他加 热介质蒸发器 的工艺设计计 算
8.6采用其他加热介质蒸发器的工艺设计计算
8.6.1采用热水作为加热介质的蒸发器的工艺设计计算 8.6.2采用导热油作为加热介质的蒸发器的工艺设计计算
9.1蒸发器进 1
料的形式及特 点
2
9.2汽蚀对出 料的影响
3 9.3蒸发器连
续进料连续出 料的条件
2.2多效蒸发器的工艺计算
2.2.1蒸发量的计算 2.2.2加热蒸汽耗量的计算 2.2.3蒸发器传热面积的计算
2.3蒸发器零部件的设计
2.3.1蒸发器效体的设计 2.3.2料液分布器的设计 2.3.3降膜管在管板上的排列 2.3.4预热器的设计 2.3.5分离器的设计 2.3.6下器体的设计 2.3.7热泵的设计 2.3.8蒸发器中杀菌器的设置 2.3.9冷凝器的设计
发器总传热系 数
4 附表10螺旋板
式换热器总传 热系数
5 附表11其他换
热器总传热系 数
附表13不同温度下 无机水溶液的浓度
(质量分数)
附表12饱和水蒸气 及饱和水性质(依
温度排列)
附表14未饱和水与 过热蒸汽表
读书笔记
读书笔记
这是《蒸发器工艺设计计算及应用》的读书笔记模板，可以替换为自己的心得。
01
附表1管壳 式冷却器总 传热系数
02
附表2管壳 式换热器总 传热系数
03
附表3管壳 式加热器总 传热系数
04
附表4管壳 式冷凝器总 传热系数
06
附表6蛇管 式蒸发器总 传热系数
05
附表5蛇管 式冷却器总 传热系数
附表7蛇管式加 1
热器总传热系传热系 数
3 附表9夹套式蒸
降膜板式蒸发系统的使用及改进
!" 工艺说明
原设计黑液流程如图 ! 所 示： 稀黑液 ! ! 效闪蒸室 ! " 效 ! ! 效 ! # 效 ! $效 ! % 效 ! 浓黑 液闪蒸 槽 ! 浓黑液槽 图% 约为 !-/ 的固形物浓度的 闪蒸室 稀黑液进入 ! 效闪蒸室， 由一内隔板与实际加热室分 开。黑液闪蒸后进 " 效， "效蒸 发后， 黑液依次进入! 、 、 #、 $ % 效。 % 效分为 % 室、 5 室、 A 室三 部 分 ， 通 过 三室 轮 流 供 液 的 方 式， 使得总有一室的黑液浓度始 终在低于结晶点的浓度下运行， 该 室 原 先 在 加热 面 上 形 成 的 盐 垢 不 断 地 受 到黑 液 的 冲 刷 而 保 持洁净， 不易结垢。最后从浓黑 液 闪 蒸 槽 出 来的 黑 液 干 固 物 浓 度可达 2#/ ， 温度约 !#-@ 。 按原来的设计， 这套蒸发工 艺流程用于竹浆黑液的生产， 然 而在 !99" 年我厂原材料结构调 整， 由竹浆改为马尾松木浆。由 于 木 浆 黑 液 和竹 浆 黑 液 的 性 能 差别， 迫使蒸发工艺也要做相应
收稿日期： $%%% & %’ & ($
发器。 当负荷较大时， 就往往造成 "效断液的现象。我们在得到奥 斯龙公司认可的情况下，在!效 上 闪蒸室的原隔板 （ %’ * - "’ (.） 加焊一块不锈钢隔板，尺寸为 %’ * - !’ /. 以增加隔板高度，实 践证明这项改进是非常合理的。 （ 效、 !） $ #效产生效震。其 原因是由于孔板 0" 、 0# 孔径偏 小，导致 $ 效和# 效膜板内部二 次冷凝水排出不畅， 因而在高负 荷状态下会产生剧烈的效震现 象。 后来， 我们将孔板 0" 孔径由 %(!.. 拓宽成 %"%..，0# 孔径 保证 由 %**.. 拓宽成 %/1..。 了高负荷下大量二次冷凝水的 顺利排出， 避免了效震对蒸发器我们蒸发系统 有待于改进之处。
毕业设计双效板式蒸发装置设计说明书
蒸发量为1000kg/h的板式蒸发装置的设计摘要蒸发是化工、轻工、食品、医药等工业生产中常用的一种单元操作。
蒸发过程是溶剂汽化过程，由于溶剂汽化潜热很大，所以蒸发过程是一个大能耗单元操作。
随着能源危机的日益加重，能源节约日渐引起国内外越来越多的关注。
板式蒸发器是根据薄膜传热理论和板式换热器原理发展起来的一种高效、节能、新型蒸发设备，它与管式蒸发器相比，具有结构紧凑、传热效率高、易清洗等诸多优点。
本文根据已知条件对蒸发量为1000kg/h的板式蒸发装置进行了工艺计算及流程设计，并对板式蒸发器和分离器的结构进行了设计，同时，对蒸发装置辅助设备进行选型。
关键词：板式升膜蒸发器双效Design of Plate Evaporation Device of 1000 kg/hEvaporation CapacityABSTRACTEvaporation is commonly used in industrial production as a unit operation in chemical industry, light industry, food, medicine, etc..The evaporation process is the solvent evaporation process, the latent heat of solvent vaporization great, so the evaporation process is a large energy consumption of unit operations. With the ever increasing energy crisis, energy conservation is increasingly caused by more and more attention at home and abroad. Plate evaporator is based on the film heat transfer theory and plate heat exchanger principle developed a highly efficient, energy saving,a new evaporation plant, it is compared with the tube evaporator, with a compact, high efficiency heat transfer, easy to clean and many other advantages .1000kg / h plate evaporation device Based on the known conditions on the evaporation process of calculation and process design, and the plate evaporator and separator structure has been designed, at the same time, the evaporation plant auxiliary equipment selection.Key Words：Plate-style Rising film Evaporator Double-effect目录第一章前言................................................. 错误!未定义书签。
五效蒸发工艺流程
五效蒸发工艺流程1.1 五效蒸发啊，就像是一场接力赛。
它是一种在化工、制糖等好多工业领域广泛应用的工艺。
简单来讲呢，就是利用多个蒸发器，一个接一个地对物料进行蒸发浓缩。
这可不是随随便便的几个蒸发器凑在一起，那是有严格顺序和科学原理的。
1.2 你看啊，这五个蒸发器就像五个兄弟，每个都有自己的任务。
从第一个蒸发器开始，物料就踏上了它的浓缩之旅。
这个过程就像熬粥一样，水分一点一点地被蒸出去，物料就越来越浓稠。
2.1 首先是进料环节。
原料就像一群小士兵，排着队进入第一个蒸发器。
这个时候的原料啊，还是稀稀拉拉的，水分含量很高。
这就好比是刚从田里摘回来的新鲜蔬菜，还带着很多露水呢。
2.2 然后到了蒸发环节。
第一个蒸发器开始发力了，通过加热的方式，让物料中的水分变成蒸汽飞走。
这个时候的蒸发器就像一个大火炉，在它的作用下，物料开始发生变化。
就像我们烤面包，面包在烤箱里慢慢变得金黄酥脆，物料在蒸发器里也是逐渐变得浓稠起来。
2.3 接着是蒸汽的利用。
这里面可有大学问了，可不是蒸出去的蒸汽就白白浪费了。
这些蒸汽就像一个个小帮手，被送到下一个蒸发器里，继续发挥热量传递的作用。
这就叫“物尽其用”嘛，一点都不浪费。
2.4 再就是物料在各个蒸发器之间的传递。
物料从一个蒸发器到下一个蒸发器，每经过一个蒸发器，它就变得更浓稠一些。
这个过程就像升级打怪一样，一步一步走向最终的“胜利”，也就是达到我们想要的浓缩程度。
2.5 最后是出料环节。
当物料经过这五个蒸发器的层层“磨练”之后，就变成了我们所需要的浓缩产品。
这个时候的产品就像是经过千锤百炼的宝剑，已经达到了我们的生产要求。
3.1 五效蒸发最大的好处就是节能。
你想啊，利用前一个蒸发器产生的蒸汽来给下一个蒸发器加热，这就像是接力棒一样，能量得到了充分的利用。
这可比单独一个蒸发器从头加热到尾要节省很多能源呢，这就叫“一举两得”。
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中国造纸
CHINA PULP AND PAPER
1999年 第18卷 第5期 Vo1.18 No.5 1999
国内第一套管/板式五效蒸发器工艺设计
袁汝镜
摘 要 介绍了国内第一套管/板式五效蒸发器的工艺技术，硫酸盐木浆黑液蒸发工艺流程的设计依据，主要设备特征及工作原理。
关键词 管/板式蒸发器工艺 设计依据 设备 原理
Design of the Domestic First Set of 5 Effect Tube/Plate Evaporator
Yuan Rujing
(Yalujiang Paper Mill,Liaoning Province,118001)
ABSTRACT Design basis of the domestic first set of 5 effect tube/plate evaporator which is used for the evaporation of wood kraft pulping black liquor,the feature and working principle of the equipment are introduced.
KEYWORDS tube/plate evaporator,wood kraft pulping black liquor
鸭绿江造纸厂新增150t/d硫酸盐木浆黑液碱回收工程项目中，黑液蒸发站的工艺设计采用了国内第一套总蒸发面积为2650m2管/板结合式的五效蒸发站。
笔者参与了设计，在此就其工艺流程作一简单介绍。
1 黑液管/板式五效蒸发站的工艺流程
黑液五效蒸发站采用的是混流式供液流程，即Ⅲ→Ⅳ→Ⅴ→Ⅱ→Ⅰ，Ⅰ、Ⅱ效为外流自由降膜板式蒸发器，Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ效为长管升膜蒸发器。
黑液管/板式五效蒸发站工艺流程如附图所示。
图1 管/板式五效蒸发站工艺流程图
1—稀黑液预热器 2—半浓黑液预热器 3—板式冷凝器 4，5—浓黑液槽 6，7—稀
黑液槽 8—供液槽 9—半浓黑液槽
10—皂化物槽 11—温水槽 12—配酸槽 13—酸洗泵 14—清冷凝水泵 15—浓黑液
泵 16—混合泵 17—出Ⅰ效泵
18—Ⅰ效C室循环泵 19—B室循环泵 20—A室循环泵 21—Ⅱ效循环泵 22—供料液
泵 23—进Ⅱ效泵 24—出Ⅴ效泵
25—真空泵 26—水封槽 27—凝结水泵 28—皂化物泵 29—温水泵 30—加压水泵1.1 黑液流程
洗选工段送来的稀黑液到稀黑液槽，由供料液泵送入稀黑液预热器，进Ⅲ效经Ⅳ、Ⅴ效蒸发器，然后送入半浓黑液槽，控制浓度在32%左右，在槽内分离皂化物后，进Ⅱ效泵送到3台串联的螺旋换热器再进半浓黑液预热器，经Ⅱ效、Ⅰ效送至浓黑液槽，控制浓度在50%～55％以上，再由浓黑液泵送至燃烧工段。
1.2 蒸汽流程
由燃烧工段来的0.4MPa饱和蒸汽进稀黑液预热器和半浓黑液预热器及Ⅰ效蒸发器，Ⅰ效蒸发器产生的二次蒸汽进Ⅱ效蒸发器，Ⅱ效蒸发器产生的二次蒸汽进Ⅲ效蒸发器，依此类推。
Ⅴ效抽真空，Ⅴ效产生的二次蒸汽进板式冷凝器，不凝性气体由真空泵抽出放空。
1.3 冷凝水流程
稀黑液预热器、半浓黑液预热器、Ⅰ效蒸发器产生的清冷凝水，经清冷凝水泵送至燃烧工段软化水槽。
Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ效蒸发器产生的污冷凝水，分别经污冷凝水扩容器，产生的二次蒸汽进螺旋换热器，自扩容器出来的污冷凝水和板式冷凝器的污冷凝水经污冷凝水泵排地沟。
板式冷凝器的冷却水温度在45℃左右，可送职工浴池或作为生产用温水。
1.4 蒸发器除垢
为了除去黑液在蒸发过程中蒸发器产生的垢层，在设计上除考虑了定期水洗以外，还设置了酸洗系统，供半浓黑液预热器和蒸发器的定期酸洗。
2 黑液蒸发工艺流程设计依据
2.1 板式蒸发器与管式蒸发器的比较
2.1.1 板式蒸发器属于降膜性质的传热原理，蒸发面积和自由空间大，可以在黑液降膜加热过程自由蒸发，亦可在温差很小的情况下运行，传热面的利用率为100%。
而长管升膜蒸发器加热面积的利用率仅为75%～80％。
2.1.2 板式蒸发器的加热元件为大面积的平面，被加热的黑液在板片上沉积的结垢疏松，容易被降膜冲刷去除。
因此一般情况它的热效率比管式的高出15%～30％，使单位成品的耗汽(能源)大为下降。
2.1.3 板式蒸发器热效率高，在相同产量下，单位成品的耗电量比管式降低10%～15％。
2.1.4 板式蒸发器蒸发能力强，因为降膜蒸发器靠液体自身的重力在加热面上成膜状流动，这比靠汽液两相间的粘滞力布膜要容易得多，因此，板式降膜蒸发器处理高粘度液体的能力比长管升膜蒸发器要大得多，比管式蒸发器要高出10％～15％，但板式降膜蒸发器需配备循环泵以保证黑液自上而下循环流动，因此要消耗一定的动力，而自然升膜蒸发器则无此项消耗。
2.1.5 从以上分析中可知，两种蒸发器相比，处理高粘度液体的能力由大到小的顺序：板式降膜蒸发器、长管升膜蒸发器；蒸发面积利用率由高到低的顺序为：板式降膜蒸发器、长管升膜蒸发器；正常运行时(不考虑粘度影响时)，蒸发能力从高到低的顺序依次是：板式降膜蒸发器、长管升膜蒸发器。
需要动力消耗的只有板式降膜蒸发器。
2.2 黑液性质分析
2.2.1 黑液的粘度在蒸发过程中是一项很重要的物理指标。
粘度愈大，黑液流动性愈差。
温度增高，粘度下降，浓度增高，粘度上升。
因此保证浓黑液的高温蒸发状态很重要。
提高黑液中残碱的含量也可降低黑液的粘度。
以设备的性能分析可知长管升膜蒸发器对低粘度液体的蒸发能力较强，最适宜粘度在50厘泊以下，超过100厘泊则不宜选用。
2.2.2 木浆黑液由稀黑液蒸发至半浓黑液，从换热面的利用率和热效率考虑，宜优先选用板式降膜蒸发器。
由于板式降膜蒸发器需配备循环泵，有动力消耗，运行费用增加，因此在热效率要求不高，生产负荷变化不大时，则选用长管蒸发器来完成黑液由稀到半浓的蒸发。
当黑液浓度增至23%(16Bé，20℃)时，木浆黑液粘度显著影响黑液的蒸发强度。
因此木浆黑液由半浓黑液到浓黑液的蒸发不宜选用长管升膜蒸发器，尤其是出浓黑液效不能选用长管蒸发器，只有板式降膜蒸发器可满足木浆黑液蒸发出浓黑液的要求。
2.3 主要设备特征及工作原理
为提高黑液浓度，蒸发器Ⅰ、Ⅱ效选用板式蒸发器，Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ效选用管式蒸发器。
2.3.1 Ⅰ效为外流自由降膜板式蒸发器
型号：JBZ1100
蒸发面积：三室(A、B、C)共1008m2（336×3)
规格：φNC0283224×11604
材质：1Cr18Ni9Ti(外壳为碳钢A3）
A、B、C三室：A、B室工作，C室清洗循环。
对黑液流程来说，三室增浓器相当于三效串联的蒸发器功能，但对二次蒸汽来说，增浓器只相当于一效蒸发器。
2.3.2 Ⅱ效为外流自由降膜板式蒸发器
型号：JBZ700
蒸发面积：单室702m2
规格：φNC0282620×11300
材质：1Cr18Ni9Ti(外壳为碳钢A3)
2.3.3 Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ效为长管升膜蒸发器
型号：BM840
蒸发面积：每效均为840m2
规格：φNC0282124/NC0283624×16700
材质：全部碳钢
2.3.4 外流自由降膜板式冷凝器
型号：JBL470
冷凝面积：468m2
规格：φNC0282316×10480
材质：1Cr18Ni9Ti(外壳为碳钢)
冷凝器需为污水处理创造条件，并回收热量、节约能源。
板式表面冷凝器的工作原理：真空状态下的二次蒸汽从冷凝器底部进入冷凝板片内腔，在板片内经过3次迂ND157被冷凝成水，未凝结的不凝性气体在冷凝器上部被真空泵抽出。
清洁水从上端进入分配器，在板片上形成液膜，沿板片自由降落到底部，冷凝水排出温度40～45℃。
整个工艺系统的装置互为连续自动控制，板式降膜蒸发器与长管升膜蒸发器相结合的五效蒸发站中，板式蒸发器用以蒸浓。
3台长管蒸发器采用顺流流程；2台板式蒸发器采用逆流流程。
这种方式充分考虑了黑液的性能和不同类型设备的能力，具有较高的热效率且能保证出浓黑液的要求，同时由于部分流程为顺流，靠效间压差输送黑液，减少了输运泵，降低了运行费用和投资。
这种管/板混合式的蒸发站，由于Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ效均为普通碳钢制造，与五效板式自由降膜蒸发器相比，可大大节省其总投资。
管/板结合式混流五效蒸发站的工艺设计目前正在施工阶段，该工艺流程是否成功还有待于实践的检验。
作者单位：袁汝镜(鸭绿江造纸厂，辽宁省丹东市，118001)
收稿日期：1999-04-09（修改稿)
国内第一套管/板式五效蒸发器工艺设计
作者：袁汝镜
作者单位：
刊名：
中国造纸
英文刊名：CHINA PULP AND PAPER
年，卷(期)：1999,18(5)
本文链接：/Periodical_zgzz199905004.aspx。