三效蒸发装置设计说明书

化工原理课程设计–––––三效蒸发装置设计

班级: 高073（杏）

姓名: 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）：3500

2、初始温度（ C）：20

3、初始浓度（%）：10

4、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） 6

5、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。 K — 总传热系数, W/(m 2·℃)； 下标

L — 液面高度，m ； 1、2、3 — 效数的序号； L — 淋水板间距, m ； 0 — 进料量；

n — 效数； A — 仅考虑溶液蒸汽压降低； n — 管数； i — 侧的；

n — 第n 效，效数序号； K — 冷凝器的； p — 压强, Pa ； L — 溶液的； q — 热通量, W/ m 2； m — 平均； Q — 传热速度, W ； o — 外侧的； r — 汽化热, kJ/㎏； p — 压强； R — 热阻, m 2·℃/W ； s — 污垢的；

S — 传热面积, m 2；

s — 秒；

t — 溶液的沸点, ℃； V — 蒸汽的； t — 管心距, m ； W — 水的； T — 蒸汽的温度, ℃； w — 壁面的。 u — 流速, m/s ； 上标

U — 蒸发强度, kg/( m 2·h)； △′— 二次蒸汽的；

V — 体积流量, m3/s ； △′— 因溶液蒸汽压下降而引起的； W — 蒸发量, kg/h ； △″— 因液柱静压强而引起的； W — 质量流量, kg/s ； x — 溶液的质量分数

α

ηηελμρ∆∆∑ϕ

第一节设计方案简介

蒸发操作是将含有不挥发溶质的溶液加热沸腾，将其中的挥发性溶剂部分溶化，目的主要是获得浓缩的溶液，有时也为得到纯净的溶剂。蒸发装置的设计任务是：确定蒸发的操作条件、蒸发器的形式及蒸发流程；进行工艺计算，确定蒸发器的传热面积及结构尺寸。

一、蒸发器的类型与选择

随着工业技术的发展，新型蒸发器不断出现。在工业中常用的间接加热蒸发器分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、悬筐式、外加热式、列文式及强制循环式等，单程型的蒸发器有升膜式、降膜式、升—降膜式及刮板式等。本次实验主要探讨外加热式循环蒸发器，其结构特点和适用的场合如表1-1所示。

表1-1 外加热蒸发器的结构特点与性能

趋势大致有如下几个方面。

（一）开发新型、高效蒸发器

新型、高效蒸发器的研究开发有如下途径：

1、研制设备更加紧凑，提高液体速度，增加液膜湍动，缩短料液在设备中停留时间胡高效、节能型蒸发器。

2、通过改进加热表面形状来提高加热效果。

3、在蒸发器中插入不同形式的湍流元件，可使沸腾液体侧的对流传热系数提高50%以上。

4、不同结构蒸发器的组合，如长管降膜——短管自然循环组合式蒸发器，不但提高了传热速率，而且减缓胃结垢速率。

（二）蒸发与其他单元操作相结合

将蒸发与其他化工单元操作结合，构成集成式的工艺流程，如蒸发干燥、蒸发分馏、蒸发结晶等。其中最具代表性胡是强制循环蒸发结晶器及奥斯陆型蒸发结晶器，可在一个系统同时完成加热、蒸发及结晶等过程。

（三）蒸发器传热的强化及防除垢技术

蒸发器传热的强化及防除垢技术是科研工作者关注的课题之一。目前研究成果有：1、在蒸发器插入多种形式的湍流元件，通过改变加热表面形状或其他增加液膜湍动措施来强化传热，并减缓结垢；2、通过改变料液性质来提高传热效果，如加入适当的表面活性剂可使总传热系数成倍提高；加入适当阻垢剂，则可抑制结垢；3、气——液——固三相流化床蒸发器在蒸发中的防除垢及强化传热效果十分显著，具有高效、多功能、易操作等一系列优点。

面对种类繁多的蒸发器，选用时主要应考虑如下原则：

（1）要有较高的传热系数，能满足生产工艺的要求。