过程装备课程设计指导书

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1、过程装备课程设计指导书一、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）二、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，在此过程屮继

2、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。物料在管束屮分为预热区，沸腾区和饱和区。沸腾区屮成膜状流动，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口

3、J能扩人，而预热区和饱和蒸汽区则希架相对地缩短。接管：a.DN40PN6进料口b.DN40PN6循环料口c.DN100PN6蒸汽岀口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II2•设计计算方法（1）传热膜系数Q=KAM设计计算的关键是确定传热系数，口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K。本次设计，根拯参

4、考书上推荐的K值。（前人积累的经验或数据）（2）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lOm/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卜’20-30m/s在绝对压力50mmHg为100—160m/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）（3）换热管（管束）管径：019—050,常用是019和025长径比：常压%=100〜1

5、50真空%=130~180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。(4)换热面积A和加热蒸汽的消耗量D水的蒸发量wkg/h总传热QQ=KAt预热：Q严汽化：Q2=/vv7—汽化潜热热损失：03=0x5%热平衡：Q=Q^Q2+Q3F：料液处理量kg/h进料温度某真空度下的汽化温度。■—%T：加热蒸汽的温度(=化2Cm-CBx+C(-x)C8：溶质的比热C：溶济的比热x：溶液的质量分率兀＜20%水溶液，C为一定值，C”很小，可不计Cm=C(-x)Dy=Qy：冷凝潜热(4)设备尺寸计算取定管径d°和管长/管数g刍Tidji二

6、次蒸汽的体积v=—P,压力不同，Q,不同，如在常压下，pv=0.5977kg/m3在650mmHg的真空度F,pv=0.0997kg/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5。注换成该真空度下的体积蒸发强度，当二次蒸汽压力(0」-0.15)x10》。,

7、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、形状乂各不相同。但认真分析，可从结构上找到一些共同的特点。(1)从形体上分析，设备的壳体由回转体组成。筒身为圆筒。(2)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。(3)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，往往冇较多的开孔和管口，以备安装各种零部件和连接接管。(4)大量采用焊接结构：绝

8、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。(5)广泛采