KNO3水溶液三效并流加料蒸发实验设计说明书答辩
硝酸钾水溶液三效并流加料蒸发装置的设计
天津农学院化工原理课程设计任务书设计题目：KNO水溶液三效并流加料蒸发装置的设计3系别：食品科学系专业：学生姓名: 学号:起迄日期:2010 年 5 月25日~2010年 6 月5日****:***教研室主任：xx课程设计任务书(4)主要辅助设备选型，包括气液分离器及蒸气冷凝器等。
(5)绘制KNO3水溶液三效并流加料蒸发装置的流程图及蒸发器设备工艺简图。
F ,0x ,0t 11 22t3x ，3t1T 2T 3T（6）对本设计进行评述通过对此次化工课程设计的学习，让我不仅巩固了化工原理的基础知识，更懂得如何活学活用，通过自己的头脑和思路让设备拥有所需要的用途，理论联系实际，不仅仅是对这一门功课的学习，更让我了解到各学科都要学以致用，学会如何想如何用，怎样用，怎样好用。
为以后更好的学习工作打下了一个好的基础。
学会word 的使用，学会了公式编辑器，懂得了蒸发器的工作原理和怎样方便快速的计算，都是通过这次设计得到的体会，我会珍惜这次学习的机会，让以后的学习工作更有效率。
（四）参考文献:1) 贾绍义，柴诚敬等。
化工原理课程设计 天津：天津大学出版社 2008 2) 柴诚敬，张国亮等。
化工原理（上册）北京：高等教育出版社 2008 3) 郁浩然 化工计算 中国石化出版社 19904) R ．H ．PERRY 化学工程手册(第六版)化学工业出版社 1992xx课程设计任务书要求〔包括图表、实物等硬件要求〕：××××××（小4号宋体，20磅××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××计划：起迄日期工作内容天津农学院课程设计说明书设计名称设计题目设计时间系别专业班级姓名指导教师年月日XXXXX课程设计说明书目录课程设计说明书一律用A4纸（课程设计说明书一般应包括设计方案、设计过程、设计结果、设计体会、参考文献等，不同专业可根据本专业课程设计题目的特点，自行规定设计说明书的具体内容。
KNO3-水溶液三效并流加料蒸发装置的设计
结构与要求
较简单
简单
水量 其他
较大 孔易堵塞
较大
较大 适用于腐蚀性 蒸气的冷凝
4、辅助设备结构尺寸设计
4.3封头尺寸的确定
（1）顶部封头 由《化工设备课程设计指导》[4]第21页可知，中低压化 工设备上经常使用的封头（或顶盖）大多为标准的椭圆形
封头。
所以本次设计顶盖选用标准椭圆形封头。
见《化工设备机械基 础》[5]第214页。
2、工艺计算蒸发器传热面积
多效蒸发的计算一般采用迭代计算法。
1、初步估 计各效蒸发 量和完成液 组成
见《化工单元操作课程设 计》[3]第85～90页。
2、估算各 效溶液沸 点和有效 总温差
确定各效 传热面积
ε≧0.05
3、根据热 量衡算求个 小的蒸发量 和传热速率
4、根据传 热速率方程 式计算各效 的传热面积
4、辅助设备结构尺寸设计
（2）底部封头 由《化工设备机械基础》[5]第217页可知，锥形封头
广泛用于立式容器底部以便于卸除物料。为解决边界应
力，最好的办法是在圆柱形壳体与锥形壳体之间加上一 个过渡圆弧。 所以本次设计选用带直边和折边的锥形封头。
见《化工设备机械基 础》[5]第217页。
5、设计结果汇总
5、设计结果汇总
蒸汽冷凝器结构尺寸设计
冷凝器类型 冷却水量 冷凝器的直径 淋水板数 淋水板间距 L1 淋水板间距 L2 淋水板间距 L3 淋水板间距 L4 弓形淋水板的宽度 淋水板堰高 淋水板孔径 最上层板的实际淋水孔数 其他各板的实际淋水孔数 多层多孔式冷凝器
63.75m3 / h
460 mm 5 0.462 m 0.323m 0.226 m 0.158 m 391mm / 280 mm 40 mm 10 mm 356 340
化工原理课程设计 -蒸发汇总
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学生姓名：周文奕学号： 201538090108 班级：生物1501 专业：生物工程指导教师：方芳2017年6月课程设计成绩评定表课程设计评分（按下表要求评定）评分项目设计说明书质量（50分）图纸质量（30分）任务完成情况（10）分学习态度（10分）合计（100分）得分指导教师评语指导教师签名：年月日教研室主任审核意见教研主任签名：年月日化工原理设计B任务书化学与生物工程学院生物工程专业 15-01 班题目：KNO3水溶液三效并流加料蒸发装置的设计任务起止日期：2017年6月26日～2017年6月30日学生姓名张钰义学号201538090120 指导老师方芳教研室主任年月日审查院长年月日批准化工原理课程设计任务1.设计题目： KNO3水溶液三效并流加料蒸发装置的设计2.设计任务及操作条件：（1）处理能力aKNO水溶液.74t/10923（2）设备形式中央循环管式蒸发器（3）操作条件①KNO水溶液的原料液的质量分数为0.15，完成液质量分数为0.45，3原料液温度为80℃，恒压比热容为3.5kJ/(kg·℃)。
②加热蒸汽压力为400kPa(绝压)，冷凝器压力为20kPa(绝压)。
③各效蒸发器的总传热系数为：K=2000W/(2m·℃),2K=1000W/(2m·℃),3K=500W/(2m·℃)。
1④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，并忽略溶液的浓缩热和蒸发器的热损失，不考虑液柱静压和流动阻力对沸点的影响。
⑤每年按照300天计，每天24小时连续运行。
⑥厂址：天津地区3.设计内容⑴设计方案简介，对确定的工艺流程及蒸发器形式进行简要论述。
⑵蒸发器的工艺计算确定蒸发器的传热面积。
⑶蒸发器的主要结构尺寸设计⑷主要辅助设备选型，包括气液分离器和蒸汽冷凝器等。
⑸绘制KNO水溶液三效并流加料蒸发装置的流程图及蒸发器设备工艺简3图⑹对本设计进行评述。
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。
NaOH水溶液三效并流加料蒸发装置的设计(精编文档).doc
【最新整理，下载后即可编辑】化工原理课程设计《蒸发》单元操作设计任务书班级 姓名一、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： 15000 kg/h NaOH 水溶液2、物料条件NaOH 水溶液的原料液（初始）浓度：X 0= 12 %(w) ； 浓缩（完成）液浓度： Xn= 38 %(w) ； 加料温度： 沸点 。
（原料液温度为第一效沸点温度）3、操作条件加热蒸汽压强： 500 kPa冷凝器压强： 16 kPa各效蒸发器的总传热系数：K 1=1600W/（m 2·℃)，K 2=1000W/（m 2·℃)，K 3=600W/（m 2·℃)。
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。
各效蒸发器中料液液面高度为：1.5m 。
每年按300天计，每天24小时连续运行。
厂址：宁波地区。
三、设备型式蒸发器： 中央循环管式蒸汽冷凝器：水喷射式冷凝器四、设计项目(说明书格式)1、封面、任务书、目录。
2、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。
3、蒸发器的工艺计算：确定蒸发器的传热面积。
4、蒸发器的主要结构尺寸设计。
5、主要辅助设备选型：物料泵、蒸汽冷凝器及气液分离器（除沫器）等选型。
6、绘制NaOH水溶液三效并流加料蒸发装置的流程图及蒸发器设备工艺简图。
7、对本设计进行评述。
8、参考文献成绩评定指导教师目录1 设计方案简介 (1)1.1 设计方案论证 (1)1.2 蒸发器简介 (1)2 设计任务 (3)2.1 估算各效蒸发量和完成液浓度 (3)2.2 估算各效溶液的沸点和有效总温度差 (3)2.2.1 各效由于溶液沸点而引起的温度差损失 (4)2.2.2 由于液柱静压力而引起的沸点升高（温度差损失）42.2.3 由流动阻力而引起的温度差损失 (5)2.2.4 各效料液的温度和有效总温差 (5)2.3 加热蒸汽消耗量和各效蒸发水量的初步计算 (6)2.4 蒸发器传热面积的估算 (7)2.5 有效温差的再分配 (7)2.6 重复上述计算步骤 (8)2.6.1 计算各效料液浓度 (8)2.6.2 计算各效料液的温度 (8)2.6.3 各效的热量衡算 (9)2.6.4 蒸发器传热面积的计算 (10)2.7 计算结果列表 (11)3 蒸发器的主要结构尺寸的计算 (12)3.1 加热管的选择和管数的初步估算 (12)3.2 循环管的选择 (12)3.3 加热室直径及加热管数目的确定 (12)3.4 分离室直径和高度的确定 (12)3.5 接管尺寸的确定 (13)3.5.1 热蒸汽进口，二次蒸气出口，其中Vs 为流体的体积流量 (13)3.5.2 溶液进出口，因为第一效的流量最大，所以取其为计算量 (13)3.5.3 冷凝水出口 (13)4 蒸发装置的辅助设备的选用计算 (15)4.1 气液分离器 (15)4.1.1 本设计采用的是惯性式除沫器，其主要作用是为了防止损失有用的产品或防止污染冷凝液体。
三效蒸发器操作说明书
陕西新天地固体废物综合处置有限公司三效减压强制循环蒸发设备操作说明书目录一、设备简介....................................................................... - 3 -二、设备工艺介绍 ............................................................... - 6 -三、操作规程....................................................................... - 8 -四、故障分析..................................................................... - 13 -附图：工艺流程图1、设备生产厂家：陕西长城长食品工业有限公司2、设备名称：三效卧式强制循环蒸发器3、设备型号：SWQZ-Ⅲ-1500型4、设备参数6、设备特性简介（1）加热室各效加热室均采用卧式安装，管程均进行分段排布，总体物料流向为混流（有效的降低了强制循环泵所需的流量扬程从需降低了泵的功率）。
各效效体上部均装有不凝汽管路，不凝汽管口装置节流垫片，可调节各效真空度与温度，这样可有效的保证各效真空度与温度达到技术参数表所标数据。
各效均装置冷凝水管口。
（2）分离器各效分离器上均装置真空表、温度计与灯孔视镜，时时观测各效真空、温度与物料蒸发状态；各效下部出料口均装置防旋装置。
（3）预热器预热器为列管式预热器，卧式安装。
预热器热源利用各效加热室与物料换热产生的二次蒸汽，可有效的节省了蒸汽耗量，提高了热源的利用率；预热器因安装于三效分离器与冷凝器之间，在预热物料的同时对二次蒸汽进行冷凝，降低了冷凝器的负担并降低了冷却用水量。
（4）冷凝器冷凝器为间接表面接触式冷凝器，卧式安装。
以温度相对较低的冷却水在冷却管内冷却在管外的流动可凝气体，冷凝后的冷凝水下降至冷凝器底部后，用冷凝水泵抽出，不存在与冷却水的混合，杜绝了二次污染。
NaOH水溶液三效并流加料的蒸发装置复习进程
N a O H水溶液三效并流加料的蒸发装置西南科技大学《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 20085440学生姓名王成全完成时间 2011年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：）7200的NaOH水溶液kg/（h料液浓度：%6.10的质量分数产品浓度：%30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：31/1014m kg =ρ，32/1060m kg =ρ，33/1239m kg =ρ加热蒸汽压强：kPa 500（绝热），冷凝器压强为kPa 20（绝热） 各效蒸发器的总传热系数：)/(150021K m W K •=，)/(100022K m W K •=)/(60023K m W K •=原料液的比热容为)//(77.3C kg kJ ︒各效蒸发器中溶液的液面高度：m 5.1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。
KNO3水溶液三效并流加料蒸发实验设计说明书
KNO3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规范课题名称：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：讲师：（签名）2021年12月31日英文字母B？管道壁厚，MC？比热容，kJ/（kg.C）d？加热管内径，MD？直径，穆？蒸发体积强度，m3/（m3.S）vs？流体的体积流量，m3/SV？分离室的体积，m3w？蒸发量，kg/HD？加热蒸汽消耗量，kg/HW？质量流量，kg/hf?原料液流量，kg/hf?校正系数，无因次g?重力加速度，m/s2h?高度，mk?总传热系数，w/(m2.?c)l?长度，mn?管数，n?蒸发系统总效数，p?绝对压力，paq?总传热量，wr?气化潜热，kj/kgs?传热面积，m2t?溶液的温度，?ct?管心距，mt?温度，?cu?流速，m/sp?压力s?秒x?溶质的质量分率，无因次x?单位体积冷却水的蒸汽质量，kg/m3希腊字母??温度损失，?c??热利用系数，无因次??导热系数，w/(m.?c)??粘度，pa.s??表面张力，n/m??密度，kg/m3??管材质的校正系数，无因次焊接系数，无量纲下标k?冷凝器的l?液体的max?最大的min?最小的v?蒸汽的u?体积的目录1概述............................................................................ . (1)1.1蒸发和蒸发过程11.2蒸发操作的分类11.3蒸发操作的特点21.4蒸发器的选型22设计任务22.1设计题目............................................................................ .................................22.2设计任务及操作条件............................................................................ (3)2.2.1设计任务32.2.2。
蒸发器设计说明书
KNO3水溶液三效并流蒸发系统设计摘要：蒸发是化工生产中重要的单元操作，普遍应用于化工、医药、食品等行业中。
本次课程设计的任务是设计三效并流蒸发装置，将10% KNO3溶液浓缩至40%，年处理量为5×104吨。
采用中央循环管型蒸发器。
设计工作主要包括工艺设计计算，蒸发器传热面积优化编程，蒸发器工艺尺寸的设计计算及辅助设备的选型计算，主要设备的强度校核，管道及各种连接件的选型，工艺流程图及蒸发器装配图的绘制。
关键词：三效并流蒸发装置；蒸发；KNO3Abstract: Evaporation is an important unit operation in chemical process. It finds wide application in such fields as chemical industry, pharmaceutical industry, food industry and so on.The task is to design a three-effect forward flow evaporation system to concentrate 20,000 ton/year of KNO3aqueous solution from 10% to 40%. Standard evaporator (evaporator with central circulation downcomer) was chosen. The major work includes calculation of the process parameters and the heat transfer area, determination of the size and structure of the evaporator, and selection of the ancillary facilities, as well as checking the strength of the main equipments and choosing appropriate pipes. The process flow chart and the assembly drawing of one evaporator were completed with the aid of Auto CAD.Keyword: Three-effect forward flow evaporation; evaporation; KNO3第一章概述1.1 蒸发操作的特点蒸发是将含有不挥发溶质的溶液加热至沸腾，使其中一部分溶剂汽化从而将溶液得到浓缩的过程。
合肥工业大学化工原理课程设计说明书
合肥工业大学《化工原理》课程设计说明书设计题目KNO3水溶液三效并流蒸发系统设计学生姓名汤文武学号 20082952 专业班级高分子08-1班指导老师杨则恒日期 2011年1月21日摘要：蒸发操作是将含有不挥发溶质的溶液加热沸腾，使其中的挥发性溶剂部分汽化，目的是获得浓缩的溶液。
本次设计利用三效蒸发将 4 ⨯410t 10%KNO溶液浓缩至40%，采用中央循环管式。
3我们计算所得面积为40. 3 2m；加热管采用三角形排列；辅助设备有气液式除沫器、多孔板接触式蒸发冷凝器、浮头式列管换热器、真空泵、离心泵和支座。
蒸发器加热管选用φ57⨯3.5mm无缝钢管,管长2m；中央循环管选用φ45717mm⨯；加热管数目为162根；分离室直径1.15m、高度2.30m；冷凝器直径为429.3mm；淋水板取4块。
关键词：蒸发，中央循环管，三效并流蒸发系统。
Abstract：Evaporation operation is the way that heating the solution whichcontaining non-volatile solute to boil, separating the volatilesolvent. The purpose is to gain partial vaporization concentratingto 40%, we choose the evaporator with central circulationdowncomer.We calculated the area 40.3 2m.The designed technical and process parameters are as following. Heating Tube: adopting trianglepermutation, steel tube ofφ57⨯3.5mm, length 2m, the number is 162;The evaporator with central circulation downcomer: steel tube ofφ45717mm⨯.Separation Chamber: diameter 1.15m, height 2.3m. The diameter of thecondenser for 429.3mm. Water spray plate loaded take 4 pieces. Key words: Evaporation, central circulation downcomer, triple-effect forward evaporation system.目录化工原理课程设计成绩评定表...................................................化工原理课程设计任务书.........................................................中英文摘要...........................................................................第一章.概述 (6)1.1蒸发操作的特点 (6)1.2 蒸发操作的分类 (6)1.3蒸发设备 (7)1.4 蒸发流程示意图 (9)第二章.蒸发工艺设计计算 (10)2.1完成液浓度计算 (10)2.2各效溶液的沸点和总有效温度差估算 (10)2.3加热蒸汽消耗量和各效水分蒸发量 (13)2.4传热系数确定 (15)2.5有效温度差在各效的分配 (15)2.6 蒸发器传热面积的估算 (22)2.7 计算结果列表 (23)第三章.蒸发器主要结构尺寸计算 (23)3.1加热管的选择和管数的初步估计 (23)3.2循环管的选择 (23)3.3加热管的直径以及加热管数目的确定 (24)3.4分离室直径和高度的确定 (25)3.5接管尺寸的确定 (26)第四章.蒸发装置的辅助设备 (27)4.1气液除沫器 (27)4.2蒸汽冷凝器 (28)4.3真空泵的选型 (29)4.4预热器的选型 (30)第五章主要设备强度校核计算及校验 (31)5.1蒸发室厚度校核 (31)5.2 加热室厚度校核 (32)5.3支座的选取与校核 (32)第六章设计总结 (34)6.1设计结果汇总表 (34)6.2设计评价 (36)6.3心得体会 (36)附录1 (37)附录 2 (38)参考文献 (40)第一章. 概述1.1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。
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5.5.3冷凝水进出口的确定(20
6辅助设备的选择(21
6.1气液分离器(21
6.2蒸汽冷凝器(22
6.2.1冷却水量(22
6.2.2冷凝器的直径(22
6.2.3淋水板的设计(23
7三效蒸发器主要结构尺寸和计算结果(24
8对本设计进行评述(25
9参考资料(26
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。
1.3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气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气压低,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。在加热蒸气温度一定的情况下,蒸发溶液时的传热温差必定小于加热唇溶剂的纯热温差,而且溶液的浓度越高,这种影响也越显著。
(2加热蒸汽压为.400kPa(绝压,冷凝器压强为20kPa(绝压。
=2000W/m2·℃;K2=1000W/m2·℃;
(3各效蒸发器的总传热系数:K
1
K3=500W/m2·℃;
(4各效蒸发器中液面的高度1.5m。
(5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。
蒸发过程中经常采用饱和蒸汽间壁加热的方法,通常把作热源用的蒸汽称做一次蒸汽,从溶液蒸发出来的蒸汽叫做二次蒸汽。
1.2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气,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。
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(2
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(3
2.2.1设计任务(3
2.2.2.操作条件(3
2.3设计项目(3
3.设计条件及设计方案说明(4
4物性数据及相关计算(5
4.1蒸发工艺设计计算(5
(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。
(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气。如何充分利用热量,提高加热蒸气的利用率是蒸发操作要考虑的另一个问题。
1.4蒸发器选型
随着工业蒸发技术的发展,蒸发设备的结构与形式亦不断改进与创新,其种类繁多、结构各异。本次设计要求采用中央循环管式蒸发器,其结构中,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,称为中央循环管。中央循环管式蒸发器具有结构紧凑、制造方便、操作可靠等优点,故在工业上应用较广,有“标准蒸发器”之称。但实际上,由于结构上的限制,其循环速度较低(一般在0.5m/s以下;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、有效温度差减小。此外,设备的清洗和检修也不够方便。
(6每年按330天计,每天24小时连续运行。
2.3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.主要辅助设备设计选型,包括汽液分离器及蒸汽冷凝器。
5.绘制工艺流程图及蒸发设备工艺简图(3#图纸。
6.对本设计的评述。
.23542731.60(0162.02
3=-+⨯=
∆'=∆'a f
由于不考虑液柱静压效应和流动阻力对沸点的影响,所以总的温差损失为:
93.766.346.281.13
2
1
=++=∆'+∆'+∆'=∆'=∆∑℃
(3各效料液的温度和有效总温差
由各效二次蒸气P i '及温度差损失i Δ',即可由下式估算各效料液的温度i t :
.022.103472102=--⨯=--=
W W F Fx x
30.45x =
4.3估计各效蒸发溶液的沸点和有效总温度差
设各效间压力降相等,则总压力差为
1
K
ΔP P P 40020380 kPa '=-=-=∑
各效间的平均压力差为i ΔP 380ΔP =126.67 kPa 33
==∑
由各效的压力差可求得各效蒸发室的压力,即
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 m N s Pa C m W min max //../(3ϕφρσμλη
2设计任务
2.1设计题目
设计题目
3
2.2设计任务及操作条件
2.2.1设计任务
1.处理能力:年处理硝酸钾水溶液(8.0×104+30X吨〖注:X代表学号最后两位数〗。
2.设备型式:中央循环管式蒸发器。
2.2.2.操作条件
(1原料液浓度15%,完成液浓度45%,原料液温度80℃;原料液比热容3.5kJ/kg·℃。
多效蒸发器工艺设计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:加热蒸气(生蒸气的消耗量,各效溶剂蒸发量以及各效的传热面积等。多效蒸发器的计算一般采用迭代计算法。
4.物性数据及相关计算4.1蒸发工艺设计计算
年产量:(8.0×104
+30X吨,且每年按照330天计算,每天24小时。
h kg F /22.1034724
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
./(///
./(22
C m W K m
h s m g f h
kg F h kg D m D 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
C m kg X x h kg W h
kg 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////./(
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。
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:
11i 2
1i 3K
P P ΔP 400126.67273.33 kPa
P P 2ΔP 4002126.67146.66 kPa P P 20 kPa '=-=-='=-=-⨯=''==由各效的二次蒸气压力,从手册中可查得相应的二次蒸气的温度和气化潜热列于下表中。
表4-1二次蒸气的温度和气化潜热效数
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可以利用低压蒸气作为加热剂;
(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,所得到的二次蒸气温度较高,可作为下一效的加热蒸气加以利用。因
℃℃℃66
.346.281.1332211i
i =∆'=∆=∆'=∆=∆'=∆∆+'=T t i
各效料液温度为:
℃
℃
℃
76.6366.31.6093.11246.25.11086.13281.105.131333222111=+=∆+'==+=∆+'==+=∆+'=T t T t T t