化工原理课程设计说明书--NaOH水溶液蒸发装置的设计

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1、化工原理课程设计说明书设计题目：NaOH水溶液蒸发装置的设计设计者：班级：过控0901姓名：设计日期：2012年6月10日审核：目录一、化工原理课程设计任务书3二、蒸发器的形式、流程、效数论证4三、蒸发器工艺设计计算5四、蒸发器工艺尺寸计算13五、蒸发装置的辅助设备19六、课程设计心得21一、化工原理课程设计任务书一、设计题目NaOH水溶液蒸发装置的设计二、设计任务及操作条件1、设计任务处理量：24000（kg/h）（6000，7200，24000）料液浓度：10.6（wt%）（4.7％，10.6%，）质量分率产品浓度：23.7（wt%）（23.7%，30%）质量分率加热蒸汽温度158

2、.1（℃）（151，158.1）末效冷凝器的温度59.6（℃）（49，59.6）2、操作条件加料方式：三效并流加料原料液温度：第一效沸点温度各效蒸发器中溶液的平均密度：ρ1=1014kg/m3，ρ2=1060kg/m3，ρ3=1239kg/m3加热蒸汽压强：500kPa（绝压），冷凝器压强为20kPa（绝压）各效蒸发器的总传热系数：K1=1500W/（m2·K），K2=1000W/（m2·K），K3=600W/（m2·K）各效蒸发器中液面的高度：1.5m各效加热蒸汽的冷凝液均在饱和温度下排出。假设各效传热面积相等，并忽略热损失。3、设备型式中央循环管式蒸发器4、厂址四川绵阳5、工作日：

3、每年300天，每天24小时连续运行。三、设计内容：1、设计方案的简介：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，包括气液分离及蒸气冷凝器等5、绘制工艺流程图及蒸发器设计条件图7、设计结果汇总8、对设计过程的评述和有关问题的讨论9、编写课程设计说明书。二、蒸发器的形式、流程、效数论证1.蒸发器的形式：中央循环管式2．蒸发器的流程：三效并流加料3.效数论证：在工业中常用的加热方式有直接加热和间接加热。直接加热的优势是传热速率高，金属消耗量小。劣势是应用范围受到被蒸发物料和蒸发要求的限制；间接加热是

4、热量通过间壁式换热设备传给被蒸发溶液而使溶液气化。一般工业蒸发多采用这类。间接加热蒸发器分为循环型和单程型两大类，循环型分为中央循环管式、悬挂筐式、外加热式、列文式及强制循环式；单程型有升膜式、降膜式、升降模式及刮板式。本次选用循环性的中央循环管式，因为此循环管结构简单、制造方便、操作可靠、投资费用较少等优点。蒸发器的类型一般有单效蒸发和多效蒸发，单效蒸发是蒸发装置中只有一个蒸发器，蒸发时产生的二次蒸汽直接进入冷凝器不再利用；多效蒸发器是将几个蒸发器串联操作，使蒸汽的热能得到多次利用，蒸发器的串联个数称谓效数。多效蒸发器的效数受到经济和技术的限制。对于电解质溶液采用2-3个效数，对于非

5、电解质可采用4-6个。根据情况本次采用多效蒸发器中的三效蒸发器。多效蒸发器的流向一般有并流加料、逆流加料、分流加料和错流加料。并流加料的优点如下①溶液从压强和温度高的蒸发器流向压强和温度低的蒸发器，溶液可依靠效间的压差流动而不需泵送②溶液进入温度和压强较低的下一效时处于过热状态，因而会产生额外的气化，得到较多的二次蒸汽。③完成液在末效排出，其温度最低，故总的热量消耗较低。缺点是：由于各效中溶液的浓度依次增高，而温度依次降低，因此溶液的黏度增加很快，使加热室的传热系数依次下降，这将导致整个蒸发装置生产能力的下降或传热面积的增加。由此可见并流加料流程只适用于黏度不大的料液的蒸发。逆流加料优

6、点是：溶液浓度在各效中依次增高的同时，温度也随之增高，因而各效内溶液的黏度变化不大，这种流程适用于粘度随浓度和温度变化较大的溶液蒸发。缺点有：①溶液在效间是从低压流向高压的，因而必须用泵输送。②溶液在效间是从低温流向高温，每一效的进料相对而言均为冷液，没有自蒸发，产生的二次蒸汽量少于并流流程。③完成液在第一效排出，其温度较高，带走热量较多而且不利于热敏性料液的蒸发。分流加料其特点是溶液不在效间流动。适用于蒸发过程中有结晶析出的情况，或要求得到不同浓度溶液的场合。错流加料流程中采用部分并流加料和部分逆流加料，以利用逆流合并流流程各自的优点。一般在末效采用并流，但操作比较复杂。综上所述，本

7、次选用并流加料流程三、蒸发工艺设计计算总蒸发量:W=F(1-)=24000(1-)=13266kg/h因并流加料，蒸发中无额外蒸汽引出,可设W1:W2:W3=1:1.1:1.2W=W1+W2+W3=3.3W1W1==4020W2=1.1×4020=4422W3=1.2×4020=4824x1===0.127x2===0.164x3=0.237溶液沸点和有效温度差的确定设各效间的压力降相等，则总压力差为：ΣΔP=P1-P'K=500-20=480