naoh水溶液三效并流加料蒸发装置的设计—化工原理课程设计

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时间:2018-01-20

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1、化工原理课程设计《蒸发》单元操作设计任务书班级姓名一、设计题目:NaOH水溶液三效并流加料蒸发装置的设计二、设计任务及操作条件1、处理能力:2.36×106t/aNaOH水溶液2、物料条件NaOH水溶液的原料液(初始)浓度:X0=15%(w);浓缩(完成)液浓度:Xn=45%(w);加料温度:沸点。(原料液温度为第一效沸点温度)3、操作条件加热蒸汽压强:400kPa冷凝器压强:20kPa各效蒸发器的总传热系数:K1=2000W/(m2·℃),K2=1000W/(m2·℃),K3=500W/(m2

2、·℃)。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。各效蒸发器中料液液面高度为:2m。每年按300天计,每天24小时连续运行。厂址:宁波地区。三、设备型式蒸发器:中央循环管式蒸汽冷凝器:水喷射式冷凝器四、设计项目(说明书格式)1、封面、任务书、目录。2、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。3、蒸发器的工艺计算:确定蒸发器的传热面积。4、蒸发器的主要结构尺寸设计。5、主要辅助设备选型:物料泵、蒸汽冷凝器及气液分离器(除沫器)等选型。6、绘制NaO

3、H水溶液三效并流加料蒸发装置的流程图及蒸发器设备工艺简图。7、对本设计进行评述。8、参考文献成绩评定指导教师目录目录1设计方案简介11.1设计方案论证11.2蒸发器简介12设计任务32.1估算各效蒸发量和完成液浓度32.2估算各效溶液的沸点和有效总温度差32.2.1各效由于溶液沸点而引起的温度差损失42.2.2由于液柱静压力而引起的沸点升高(温度差损失)42.2.3由流动阻力而引起的温度差损失52.2.4各效料液的温度和有效总温差52.3加热蒸汽消耗量和各效蒸发水量的初步计算62.4蒸发器传热面

4、积的估算72.5有效温差的再分配72.6重复上述计算步骤82.6.1计算各效料液浓度82.6.2计算各效料液的温度82.6.3各效的热量衡算92.6.4蒸发器传热面积的计算102.7计算结果列表113蒸发器的主要结构尺寸的计算123.1加热管的选择和管数的初步估算123.2中央循环管的选择12III目录3.3加热室直径及加热管数目的确定123.4分离室直径和高度的确定123.5接管尺寸的确定134蒸发装置的辅助设备的选用计算154.1气液分离器154.2蒸汽冷凝器154.3水环真空泵选型175评

5、述195.1可靠性分析195.2个人感想196参考文献20III课程设计1设计方案简介1.1设计方案论证多效蒸发的目的是:通过蒸发过程中的二次蒸汽再利用,以节约蒸汽的消耗,从而提高蒸发装置的经济性。目前根据加热蒸汽和料液流向的不同,多效蒸发的操作流程可以分为平流、逆流、并流和错流等流程。本设计根据任务和操作条件的实际需要,采用了并流式的工艺流程。下面就此流程作一简要介绍。并流流程也称顺流加料流程(如图1),料液与蒸汽在效间同向流动。因各效间有较大的压力差,液料自动从前效流到后效,不需输料泵;前效

6、的温度高于后效,料液从前效进入后效呈过热状态,过料时有闪蒸出现。此流程有下面几点优点:①各效间压力差大,可省去输料泵;②有自蒸发产生,在各效间不必设预热管;③由于辅助设备少,装置紧凑,管路短,因而温度损失小;④装置操作简便,工艺条件稳定,设备维修工作减少。同样也存在着缺点:由于后效温度低、浓度大,因而料液的黏度增加很大,降低了传热系数。因此,本流程只适应于黏度不大的料液。1.2蒸发器简介随着工业蒸发技术的发展,蒸发设备的结构与型式亦不断改进与创新,其种类繁多,结构各异。根据溶液在蒸发中流动情况大

7、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21课程设计器包括升膜式、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

8、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。21课程设计三效并流蒸发系统(图1)中央循环管式蒸发器(图2)1-加热室2-分离室3-蒸发室并流加料三效蒸发的物料衡算和热量

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