课程设计：蒸发器设计

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1、内蒙古工业大学本科课程设计说明书第1章蒸发方案设计1设计方案的确定①一般的加热蒸汽压强在0.5~0.8MPa范围内,此次选600KPa。加热蒸汽的确定需要考虑加热蒸汽温度的上限和下限。被蒸发的溶液有一个最高的蒸发温度，超过此温度蒸发就物料就会变质，破坏和分解，这是确定加热蒸气压强的一个依据通常所用饱和蒸汽的温度不超过180℃，超过时相应的压强就很高，这将增加加热的设备费和操作费。②冷凝器的操作压强要＞80KPa,（真空度），由于呼市当地大气压为100KPa,，所以本次选取冷凝器的操作压强为20KPa进入冷凝器冷凝需消耗大量冷却水，而且溶液粘度大，传热差。但对

2、于那些热敏性物料的蒸发，为充分利用热源还是经常采用。对混合式冷凝器，其最大的真空度取决于冷凝器内的水温和真空装置的性能。若第一效用较高压强的加热蒸汽，则末效可采用常压或真空蒸发，此时末效产生的二次蒸汽具有较高的温度，可以全部利用。而且各效操作温度高时，溶液黏度低，传热好。若一效加热蒸汽压强低，末效应采用真空操作。此时各效二次蒸汽温度低，所以此次选取冷凝器的操作压强为20KPa。③蒸发的类型：本设计采用中央循环管式蒸发器中央循环管式蒸发器结构紧凑，制造方便，操作可靠，故在工业上应用广泛，有所谓标准蒸发器。但设备的清洗和检修能保证较大的传热系数，满足生产工艺的要

3、求；生产能力大，能完善分离液沫，尽量减慢传热面上垢层的生成；④蒸发效数的确定：本设计蒸发器效数采用3效.由于为充分利用热能，为提高热能利用效率，生产中一般采用多效蒸发，但并不是效数越多越好，效数的选择受经济上和技术上的限制。25内蒙古工业大学本科课程设计说明书经济上的限制是指效数超过一定数时经济上不合算。多效蒸发中，随效数的增加，总蒸发量相同时所需蒸汽量减少，使蒸汽用量减少，使操作费用降低。但随效数增加，设备费成倍增长，而所节省的蒸汽量愈来愈少，所以无限制增加效数已无实际意义，最适宜的效数应使设备费和操作费二者之和为最小。技术上的限制是指效数过多，蒸发操作难

4、于进行。一般工业秤中加热蒸汽压强和冷凝器操作压强都有一定限制，因此在一定操作条件下，蒸发器的理论总温度差为一定值。在效数增加时，由于各效温差损失之和的增加，使总有效温差减小，分配到各效的有效温差小到无法保证各效发生正常的沸腾状态时，蒸发操将无法进行下去。综合考虑经济上和技术上的限制，选择三效。⑤蒸发流程的确定：本设计蒸发流程采用并流模式。并流法变称顺流法，其料液和蒸汽呈并流。并流蒸发的优点有：（1）溶液从压力和温度较高的蒸发器流向压力和温度较低的蒸发器，料液能自动从前效进入后效，可省去输料泵；（2）前效的温度高于后效，料液从前效进入后效时呈过渡热状态，可以产

5、生自蒸发；（3）操作简便，工艺条件稳定。缺点：随着溶液从前一效遂效流向后面各效，其组成增高，而温度反而降低，致使溶液的黏度增加，蒸发器的传热系数下降，所以对于随组成增加粘度变化很大的料液不宜采用并流。逆流法溶液溶液的流向与蒸汽的流向相反，即加热蒸汽从第一效加入，料液从最后一效加入。逆流法的优点是：随溶液的组成沿着流动方向的增高，其温度也随之升高。因此因组成增高使黏度增大的影响大致与因温度升高使黏度降低的影响相抵，故各效溶液的黏度较为接近，各效的传热系数也大致相同。⑥进料温度的确定：采用沸点进料。采用沸点进料，操作简单，计算简便。这样也会降低操作成本。多效蒸发

6、的操作流程根据加热蒸汽与料液的流向不同，可分为并流、逆流、平流及错流四种。并流法变称顺流法，其料液和蒸汽呈并流。并流蒸发的优点有：（1）溶液从压力和温度较高的蒸发器流向压力和温度较低的蒸发器，料液能自动从前效进入后效，可省去输料泵；（2）前效的温度高于后效，料液从前效进入后效时呈过渡热状态，可以产生自蒸发；25内蒙古工业大学本科课程设计说明书第2章蒸发过程工艺计算计算的基本依据是物料衡算，热量衡算，传热速率方程三个基本关系。计算常采用逐次逼近的方法，其计算步骤如下：（1）假设冷凝水在饱和温度下排出，无额外蒸汽引出。（2）根据生产经验算据，初步估计各效蒸发量和

7、各效完成液的浓度；（3）根据经验假设蒸汽通过各效的压强降相等，估算各效溶液沸点和有效总温差；（4）根据蒸发器的焓衡算，求各效的蒸发量和传热量；（5）根据传热速率方程计算各效的传热面积。若得的各效传热面积不相等则应按下面介绍的方法重新分配有效温度差，重复（3）～（5），直到所求得的各效传热面积满足要求为止。2.1各效蒸发量和完成液组成的估算本设计的操作条件是：（1）NaOH水溶液处理量50kt/a，蒸发前NaOH溶液浓度为10%，温度30℃。完成液含NaOH浓度为32%；用三效并流蒸发装置。（2）加热蒸汽压强为600，冷凝器的压强为20。（3）各效蒸发器的总传

8、热系数：=1350W/（·℃），=1000W/（·℃