2.4三效蒸发器设计

第2.4三效蒸发器设计

目录

第一章设计方案的确定...............................................3

1.1蒸发器的类型与选择..........................................31.2蒸发操作条件的确定..........................................1

1.2.1加热蒸汽压强的确定.....................................11.2.2冷凝器操作压强的确定...................................2

第二章蒸发工艺的设计计算...........................................2

2.1蒸发器的设计步骤............................................22.2各效蒸发量和完成液浓度的估算................................22.3溶液沸点和有效温度差的确定...................................3

2.3.1各效由于溶液的蒸汽压下降所引起的温度差损失/...........42.3.2由于蒸发器中溶液静压强引起的温度差损失..............42.3.3由流动阻力而引起的温度差损失........................52.3.4各效溶液的沸点和有效总温度差...........................62.4加热蒸汽消耗量和各效蒸发水量的初步计算.......................62.5估算蒸发器的传热面积.........................................72.6温差的重新分配与试差计算.....................................8

2.6.1重新分配各效的有效温度差...............................82.6.2重复上述计算步骤.......................................9

第三章蒸发器的主要结构工艺尺寸的设计..............................14

3.1加热管的选择和管束的初步估计...............................14

3.1.1循环管直径的选择......................................143.1.2加热室直径及加热管数目的确定..........................153.1.3分离室直径和高度的确定................................163.2接管尺寸的确定..............................................15

3.2.1溶液的进出口管........................................153.2.2加热蒸汽与二次蒸汽接管................................153.2.3冷凝水出口............................................16

第四章蒸发装置的辅助设备的设计....................................17

4.1气液分离器.................................................17

4.2蒸汽冷凝器主要类型..........................................174.3蒸汽冷凝器的设计与选用......................................19

4.3.1工作水量的计算........................................194.3.2喷射器结构尺寸的计算..................................194.3.3射流长度的决定........................................22

第五章设计结果一览表..............................................22结束语.............................................错误！未定义书签。主要参考文献.......................................错误！未定义书签。

第一章设计方案的确定

蒸发是用加热的方法，在沸腾的状态下使溶液中具有挥发性的溶剂部分汽化的单元操作。蒸发操作广泛用于化工、轻工、制药、食品等许多工业中。

蒸发操作条件的确定主要指蒸发器加热蒸汽的压强（或温度），冷凝器的操作压强（或温度）的确定，正确选择蒸发的操作条件，对保证产品质量和降低能耗极为重要。

1.1蒸发器的类型与选择

随着工业技术的发展，新型蒸发设备不断出现。在工业中常用的间接加热蒸发器分别为循环型和单程型两大类。循环型的蒸发器中有中央循环管式、悬框式、外加热式、列文式及强制循环管等，单程型的蒸发器有升膜式、降膜式、升-降膜式等。本设计选择中央循环管式蒸发器。因为循环型蒸发器中的中央循环管式又称标准式蒸发器，在化学工业中应用广泛。结构和原理：其下部的加热室由垂直管束组成，中间由一根直径较大的中央循环管。当管内液体被加热沸腾时，中央循环管内气液混合物的平均密度较大；而其余加热管内气液混合物的平均密度较小。在密度差的作用下，溶液由中央循环管下降，而由加热管上升，做自然循环流动。溶液的循环流动提高了沸腾表面传热系数，强化了蒸发过程。

这种蒸发器结构紧凑，操作可靠，传热效果好。但溶液的循环速度低，传热温差小，影响了传热。在中央循环管内安装一旋浆式搅拌器即构成强制循环蒸发器，可是液体的循环速度提高2～3倍。

1.2蒸发操作条件的确定

1.2.1加热蒸汽压强的确定

蒸发是一个消耗大量加热蒸汽而又产生大量二次蒸汽的过程。从节能观点出

发，应充分利用二次蒸汽作为其它加热用的热源，即要求蒸发装置能够提供温度较高的二次蒸汽。这样既可以减少锅炉产生蒸汽的消耗量，又可以减少末效进入冷凝器的二次蒸汽量，提高了蒸汽利用率。因此，能够采用较高温度的饱和蒸汽作为加热蒸汽是有利的，但是通常所用饱和蒸汽温度不超过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。

根据以上论述选加热蒸汽压强为600kPa。

1.2.2冷凝器操作压强的确定

若一效采用较高压强的加热蒸汽，则末效可采用常压或加压蒸发，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，末效采用真空操作。此时各效产生的二次蒸汽温度低，进入冷凝器需要消耗大量冷却水，而且溶液黏度大，传热差。

根据以上论述选冷凝器的压强为30kPa。

第二章蒸发工艺的设计计算

多效蒸发工艺计算的主要依据是物料衡算、热量衡算及传热速率方程。计算的主要项目有：加热蒸汽（生蒸汽）的消耗量，各效溶剂蒸发量，以及各效的传热面积。计算的已知参数有：料液的流量、温度和浓度，最终完成液的浓度，加热蒸汽的压强和冷凝器中的压强等。