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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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