课程设计--NaOH水溶液蒸发装置的设计

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1、 化化 工工 原原 理理 课课 程程 设设 计计 说说 明明 书书 设计题目：设计题目： NaOHNaOH 水溶液蒸发装置的水溶液蒸发装置的 设计设计 设计日期：设计日期：20122012 年年 6 6 月月 10 10 日日 审核：审核： 目目 录录 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、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： 24

2、000 （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 158.1 （）（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：1=1014kg/m 3， 2=1060kg/m 3， 3=1239kg/m 3 加热蒸汽压强： 500kPa（绝压） ，冷凝器压强为 20 kPa（绝压） 各效蒸发器的总传热系数： K1=1500W/ （m

3、2 K） ， K 2=1000W/ （m 2 K） ， K 3=600W/ （m 2K） 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：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

4、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

5、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 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

6、而不需泵送 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。 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： 溶液在效间是从低压流向高压的，因而必须用泵输送。 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。 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