NaOH水溶液三效并流加料的蒸发装置.doc

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 ……………………………………………………….…(3)………………………………………………….…(4)…………………………………………(7)……………………………...…(20)…………………………...…(24)………………………………………(27)…………………………………………………...……(29)……………………………………………….………..……(30):的NaOH水溶液料液浓度:的质量分数产品浓度::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。:::每年按照300天计,每天24小时连续运行。(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。 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。因各效间有较大的压力差,液料自动从前效流到后效,不需输料泵;前效的温度高于后效,料液从前效进入后效呈过热状态,过料时有闪蒸出现。此流程有下面几点优点:①各效间压力差大,可省去输料泵;②有自蒸发产生,在各效间不必设预热管;③由于辅助设备少,装置紧凑,管路短,因而温度损失小;④装置操作简便,工艺条件稳定,设备维修工作减少。同样也存在着缺点:由于后效温度低、浓度大,因而料液的黏度增加很大,降低了传热系数。因此,本流程只适应于黏度不大的料液。 蒸发器简介随着工业蒸发技术的发展,蒸发设备的结构与型式亦不断改进与创新,其种类繁多,结构各异。根据溶液在蒸发中流动情况大致可分为循环型和单程型两类。循环型蒸发器可分为循环式、悬筐式、外热式、列文式及强制循环式等;单程蒸发器包括升膜式、降膜式、升-降膜式及刮板式等。还可以按膜式和非膜式给蒸发器分类。工业上使用的蒸发设备约六十余种,其中最主要的型式仅十余种。本设计用了中央循环管式蒸发器,下面就其结构及特点作简要介绍。中央循环管式蒸发器又称标准蒸发器,如下图图2。图2中央循环管式蒸发器1-加热室 2-分离室 3-蒸发室其加热室由一垂直的加热管束(沸腾管束)构成,管束中央有一根直径较大的管子叫做中央循环管,其截面积一般为加热管束截面积的。加热管长一般为,直径,长径比为。其结构紧凑、制造方便、操作可靠,是大型工业生产中使用广泛且历史长久的一种蒸发器。至今在化工、轻工等行业中广泛被采用。但由于结构上的限制,其循环速度较低(一般在以下);管内溶液组成始终接近完成液的组成,因而溶液的沸点高、有效温差小;设备的清洗和检修不够方便。其适用于结垢不严重、有少量结晶析出和腐蚀性较小的溶液。3三效并流蒸发设计计算三效并流蒸发设计计算按照图3进行计算。 各效蒸发量和完成液组成的估计总蒸发量 ……………………………………...…(1)式中 —原料液量,;—总蒸发量,;—原料液溶质的质量分率,无因次;—第Ⅲ效中完成的产品质量分率,无因次。则:在蒸发过程中,总蒸发量为各效蒸发量之和,即……………………………………………….…(2)式中 —各效的蒸发量,。且对于并流加料,因存在闪蒸现象,又蒸发中无额外蒸气引出,可取则,计算出各效的蒸发量:任一效中完成液的组成为………………………………………..………(3)式中 —各效完成