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化工原理课设蒸发器设计

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目录

设计任务………………（4）

设计方案简介…………（5）

三效并流蒸发设计计算………………（6）

蒸发器的主要结构尺寸的计算………（16）

蒸发装置的辅助设备的选用计算……（19）

三效蒸发器结构尺寸确定………………（21)

附图………（24)

参考文献…………………（25）

后记…………（26）

10．CAD图………（27）

1.设计任务

1.1设计条件

（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=1800W/（m2*0C）K2=1200W/（m2*0C）K3=600W/（m2*0C）

原料液的比热容为3.77KJ/（Kg/0C），在三效中液体的平均密度分别为1120Kg/m3、1290Kg/m3、1460Kg/m3。

④蒸发器中溶液的液面高度为1.2m。

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

1.2附加说明

（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

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（一般在0.5m/s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

3.1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—每小时的水份蒸发总量，Kg/h

W＝F（1－）＝×（1－）＝7916.7Kg/h

因并流加料，存在着自蒸发，又蒸发中无额外蒸气引出，可取

W1：W2：W3＝1:1.1:1.2

因为W=W1+W2+W3计算出各效的蒸发量Wi

W1==2399.0Kg/h

W2=1.1×2399.0=2638.9Kg/h

W3=1.2×2399.0=2878.8Kg/h

由（1）式得…………………（2）由（2）式得计算出各效的浓度

x1===0.1467

x2===0.1941

x3=0.30

３.２估计各效液的沸点和有效总温差

设各效间压力降相等，则总压力差为

kPa

各效间的平均压力差为

Δpi===160kPa

由各效压力差可求得各效蒸发室的压力，即

=P1-ΔPi=500–160=340kPa

=P1-2ΔPi=500-2×160=180kPa

==20kPa

表1有关资料列表

效数

Ⅰ

Ⅱ

Ⅲ

二次蒸气压力,kPa

340

180

20

二次蒸气温度Ti＇，℃

(即下一效加热蒸汽温度)

137.7

116.6

60.1

二次蒸气的气化潜热ri＇，KJ/Kg

(即下一效加热蒸气的氢化热)

2155

2214

2355

３.２.１求各效因溶液沸点而引起的温度损失Δ’

根据各效二次蒸气温度和各完成液浓度xi，由NaOH水溶液杜林线图可得各效NaOH的沸点tAi分别为

tA1=143℃tA2=125℃