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NaOH水溶液三效并流加料的蒸发装置
湖南师范大学《化工原理》课程设计说明书设计题目
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《化工原理》课程设计成绩评定栏
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目录
1. 设计任务………………………………………………(4)
2. 设计方案简介…………………………………………(5)
3. 三效并流蒸发设计计算………………………………(6)
4. 蒸发器的主要结构尺寸的计算………………………(16)
5. 蒸发装置的辅助设备的选用计算……………………(19)
6. 三效蒸发器结构尺寸确定………………………………(21)
7. 附图………………………………………………………(24)
8. 参考文献…………………………………………………(25)
9. 后记…………………………………………………………(26)
………………………………………………………(27)
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(1)处理能力年产95000 吨NaOH水溶液
(2)设备形式中央循环式管式蒸发器
(3)操作条件
①NaOH水溶液的原料浓度为12%,完成液体浓度为30%,原料液温度为第一效沸点温度。
②加热汽压力为500Kpa(绝热),冷凝器的绝压为20Kpa(绝热)。③各效蒸发器的总传热系数分别为
K1=1800 W/(m2*0C) K2=1200 W/(m2*0C) K3=600 W/(m2*0C)
/(Kg/0C),在三效中液体的平均密度分别为1120Kg/m3 、1290 Kg/m3 、1460 Kg/m3。
④。
⑤各效加热蒸发汽的冷凝液在饱和温度下排出,忽略热损失。⑥每年按照300天计,每天24小时
⑦厂址:天津地区

(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。
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(5)绘制NaOH水溶液三效并流加料蒸发装置的设备工艺简图
(6)对本设计进行评述

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 5
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。本设计采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(如图2)又称标准蒸发器。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40%~100%。加热管长一般为1~2m,直径25~75mm,长径比为20~40。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();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。

估计各效蒸发量和完成液浓度
Fx0=(F-W)x3……………………………………………(1) 其中 F—每小时的进料量,Kg/h
W—每