三效蒸发装置设计.docx

化工原理课程设计三效蒸发装置设计班 级:高073(杏)姓名:韩彪 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):35002、初始温度(C):203、初始浓度(%):104、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)65、末效真空度(mmHg表压)620设计内容: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、画一张详细(最好带控制点的)工艺流程图2、编写一份规范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•)••…本章符号说明英文字母c—比热容,kJ/(kgd— 管径,m;D—直径,m;D—加热蒸汽消耗量,kg/h;e—单位蒸汽消耗量,kg/kg;f—校正系数;F—进料量,kg/h;g—重力加速度,m/s2;h—高度,m;H—高度,m;k— 杜林线的斜率;K— 总传热系数,W/(m2;L—液面高度,m;L—淋水板间距,m;n—效数;n—管数;第一章蒸发装置的设计希腊字母—对流传热系数,W/(m2•$温度差损失,C;有限差值;误差;热损失系数;阻力系数;导热系数,W/(m7;黏度,Pas;密度,kg/m3;总和;系数。下标1、2、3—效数的序号;0—进料量;A—仅考虑溶液蒸汽压降低;i—内侧的;第n效,效数序号;K—冷凝器的;q—热通量,W/m2;m—平均;Q—传热速度,W;o—外侧的;r—汽化热,kJ/kg;p—压强;R—热阻,m2「(/W;s—污垢的;S—传热面积,m2;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/(m2h);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、升一降膜式及刮板式等。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形式结构特点优点缺点外料液在加热管1、便于清洗和更换,冋时降低了蒸发器总高度加热管较长,有效温加中沸腾形成汽2、循环速度大,加热面积不受限制,可达数百甚至度差要求较大,限制热八、、式液两相流,与管中未沸腾的料液间产生密度差,从而产生溶液的循环。由于循环管在加热室外部,使溶液循环具有较大上千平方米,并可设置多个加热器了多效使用的推动力随着医药、生物、食品等工业的飞速发展,蒸发设备及蒸发技术不断改进和创新。其发展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,如长管降膜一一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、在蒸发器内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