江南大学过程装备课程设计指导书解析.doc

过程装备课程设计指导书 设计任务 升膜式浓缩器零号总装图1张， 设计说明书1份（20页以上） 参考书： 1《化工原理》 2《化学工程设计手册》换热浓缩 3《化工制图》 4《化工设备机械基础课程设计指导书》 5《食品工厂机械与设备》 6《材料与零部件设计手册》上册 三、升膜式浓缩器的设计与计算 1. 结构和原理 由多根垂直管束加热器和一个蒸发分离室等组成，被浓缩液体从加热管底部进入管内，加热蒸汽在管间传热及冷凝，将热量传给管内料液。料液被加热沸腾，便迅速汽化，所产生的二次蒸汽及料液在管内高速上升，浓缩液被高速上升的二次蒸汽所带动，沿管内壁成薄膜上升，在此过程中继续蒸发。这样料液从加热器底部至管子顶部出口处，逐渐被浓缩，浓缩液并以较高的速度进入蒸发分离室，在离心力作用下与二次蒸汽分离，二次蒸汽从分离室的顶部经水力喷射泵排出。 为了保证物料有效地成膜状上升，蒸汽的速度应维持在一定的数值，如常压下一般20－30m/s，减压下速度更高。因此，如果料液中蒸发的水量不够，就难以达到所要求的汽速，即升膜式蒸发器不适用于较浓溶液的蒸发，它对粘度很大，易结晶，结垢的物料也不适用。 物料在管束中分为预热区，沸腾区和饱和区。沸腾区中成膜状流动，其传热膜系数最大，而预热区和饱和蒸汽区的传热膜系数则很小，因此希望膜状流动段尽可能扩大，而预热区和饱和蒸汽区则希望相对地缩短。 接管： a. DN40PN6 进料口 b. DN40PN6循环料口 c. DN100PN6蒸汽出口 d. DN40PN6 蒸汽进口 e. DN32PN6冷凝水出口 f. DN150PN6二次蒸汽出口 g. DN32PN6出料口 h. DN80PN6视镜 i. DN32PN6破真空口 j. DN80PN6灯光口 k. DN150PN6手孔 l. DN32PN6真空表接口 2.设计计算方法 传热膜系数 设计计算的关键是确定传热系数，目前确定传热膜系数的主要方法是依靠实验测得，第二种方法是利用有关准数方程计算传热膜系数。本次设计，根据参考书上推荐的值。（前人积累的经验或数据） 二次蒸汽的汽速 二次蒸汽的汽速必须足够大才能使料液在管子内壁拉成膜状，并沿管壁上升。常压下，水的最小成膜汽速约为10m/s，在一定的范围内传热膜系数随蒸汽速度的增加而增加，但汽速不能太高，汽速过高会使料液成雾状喷出，破坏了膜状上升，传热系数会明显下降。 对水溶液适宜的操作汽速常压下 20－30m/s 在绝对压力 50mmHg 为100－160 m/s ( 在不同的真空度下汽速不同，换算成常压下20－30m/s的范围内即可) 换热管（管束） 管径：19－50，常用是19和25 长径比： 常压 真空 料液不经预热而进入蒸发室和粘度大的料液，长径比应取大些。 换热面积和加热蒸汽的消耗量 水的蒸发量 kg/h 总传热 预热： 汽化： －汽化潜热 热损失： 热平衡： ：料液处理量 kg/h ：进料温度 ：某真空度下的汽化温度。 ：加热蒸汽的温度 ：溶质的比热 ：溶济的比热 ：溶液的质量分率 水溶液，为一定值，很小，可不计 ：冷凝潜热 (4) 设备尺寸计算 取定管径和管长 管数 二次蒸汽的体积 压力不同，不同，如在常压下，=0.5977 kg/m3 在650mmHg的真空度下，=0.0997 kg/m3 验算二次蒸汽的汽速 分离室体积的计算 在常压下体积蒸发强度 换成该真空度下的体积蒸发强度， 当二次蒸汽压力 , , , 蒸发室的体积 修正系数 《轻化工与食品设备》P124 化工设备结构特点和图示表达特点 （一）化工设备的结构特点 化工设备的种类繁多，按使用场合及其功能可分为：容器、换热器、塔器核反应器四种典型的设备。而同一类型的设备中，视其结构、形状又各不相同。但认真分析，可从结构上找到一些共同的特点。 从形体上分析，设备的壳体由回转体组成。筒身为圆筒。 尺寸相差悬殊：设备的总体尺寸和局部尺寸相比，往往相差悬殊，特别是塔器，有的塔高几十米，而塔径仅有1-2米，壁厚还不足1/50米。 设备的开孔和接管口较多：为满足化工工艺要求，有进出物料口，仪表接口），在设备壳体和封头上，往往有较多的开孔和管口，以备安装各种零部件和连接接管。 大量采用焊接结构：绝大多数化工设备都是承压设备，除强度和稳定性要求外，还要有严格的气密性，焊接结构是满足两者的最理想的结构。筒体本身、筒体与封头、管口、支座、人孔和手孔的连接都采用焊接。 广泛采用标准化、通用化、系列化的零部件。 （二）化工设备图的内容和要求 一组视图 表达设备的主要结构形状和零部件之间的装配关系。而且这组视图符合“机械制图国标的规定”。 四类尺寸 为设备制造、装