三效蒸发器的设计

三效蒸发器设计实验报告
实验目的：
1. 学习蒸发器的基本原理和设计方法；
2. 了解三效蒸发器的结构和工作原理；
3. 进行实验验证，检验蒸发器设计是否合理。

实验仪器：
1. 三效蒸发器实验设备；
2. 温度计；
3. 流量计；
4. 电子天平。

实验原理：
三效蒸发器是一种利用多级效应，将溶液蒸发浓缩的设备。

其基本原理是利用在低压蒸发器中产生的蒸汽作为加热介质，对中压、高压蒸发器进行加热。

通过多级的蒸发过程，提高了热效率，实现了低能耗蒸发浓缩。

实验步骤：
1. 首先，将实验设备连接好，确保密封性能良好；
2. 按照设计的参数设定好各个蒸发器的压力、温度和流量；
3. 打开水泵，使冷却水流经蒸发器，保持蒸发器的温度稳定；
4. 开始加热蒸发器，记录下各个蒸发器的温度和流量；
5. 持续加热，直到达到设计要求的浓缩度；
6. 关闭加热源和水泵，停止实验。

实验结果分析：
根据实验记录的温度和流量数据，可以计算出各个蒸发器的热效率和浓缩效果。

通过对比实验结果与设计要求的差距，可以评估蒸发器设计的合理性。

如果实验结果符合设计要求，说明设计是成功的；如果实验结果与设计要求有较大偏差，需要进一步调整设备或设计参数。

实验结论：
根据实验结果分析，可以得出蒸发器设计是否合理的结论。

如果实验结果符合设计要求，说明蒸发器设计是有效的；如果实验结果与设计要求有较大偏差，需要重新优化设计或进行设备改进。

通过实验，我们可以深入了解蒸发器的工作原理和优化方法，为工业生产中的蒸发浓缩过程提供参考。

中南民族大学化工专业课程设计学院：化学与材料科学学院专业：化学工程与工艺年级：2011级题目:KNO3水溶液三效蒸发工艺设计学生姓名：888 学号：****** 指导教师姓名：888 职称: 教授2014年12 月29 日化工专业课程设计任务书设计题目：KNO水溶液三效蒸发工艺设计3设计条件：1.年处理能力为7.92×104 t/a KNO3水溶液；2.设备型式中央循环管式蒸发器；3.KNO3水溶液的原料液浓度为8%，完成液浓度为48%，原料液温度为20℃，比热容为3.5kJ/(kg. ℃)；4.加热蒸汽压力为400kPa（绝压），冷凝器压力为20kPa(绝压)；5.各效加热蒸汽的总传热系数：K1=2000W/（m2•℃）；K2=1000W/（m2•℃）；K3=500W/（m2•℃）；6.各效加热蒸汽的冷凝液均在饱和温度下排出。

各效传热面积相等，并忽略浓缩热和热损失，不计静压效应和流体阻力对沸点的影响；7.每年按300天计，每天24小时运行；设计任务：1.设计方案简介：对确定的工艺流程进行简要论述。

2.蒸发器和换热器的工艺计算：确定蒸发器、换热器的传热面积。

3.蒸发器的主要结构尺寸设计。

4.主要辅助设备选型，包括气液分离器及换热器等。

5.绘制KNO3水溶液三效蒸发装置的流程图及蒸发器设备工艺简图、。

姓名：班级：化学工程与工艺专业学号：指导教师签字：目录1 概述 (1)1.1 蒸发简介 (1)1.2 蒸发操作的分类 (1)1.3 蒸发操作的特点 (4)1.4蒸发设备 (4)2设计条件及设计方案说明 (5)2.1设计方案的确定以及蒸发器选型 (5)2.2工艺流程简介 (6)3. 物性数据及相关计算 (7)3.1蒸发器设计计算 (7)3.1.1估计各效蒸发量和完成液浓度 (8)3.1.2 估计各效蒸发溶液的沸点和有效总温度差 (8)3.1.3加热蒸汽消耗量和各效蒸发水量的初步计算 (10)3.1.4蒸发器传热面积的估算 (12)3.1.5有效温度的再分配 (12)3.1.6重复上述计算步骤 (13)3.1.7计算结果 (16)3.1.8蒸发器设备计算和说明 (17)3.1.9 辅助设备的选择 (19)3.2换热器设计计算 (23)3.3管道管径的计算 (24)4对本设计的自我评述 (24)1 概述1.1 蒸发简介在化工、轻工、医药、食品等工业中，常常需要将溶有固体溶质的稀溶液加以浓缩，以便得到浓溶液（固体产品）或制取溶剂，例如硝酸铵、烧碱、抗生素、食糖等生产以及海水淡化等。

化工原理课程设计三效蒸发在化工领域中，蒸发是一种常见的分离技术。

而三效蒸发是一种高效的蒸发方式，它在提高产能的同时，降低了能耗，具有很大的应用潜力。

本文将介绍三效蒸发的原理、设计和优势。

一、原理三效蒸发是利用多级蒸发器进行连续蒸发的过程。

它由三个蒸发器组成，分别是高效蒸发器、中效蒸发器和低效蒸发器。

其原理是通过将高浓度的溶液从高效蒸发器中的蒸发器底部引入中效蒸发器，再将中效蒸发器中的浓缩液引入低效蒸发器，最终得到浓缩度最高的产物。

二、设计三效蒸发的设计需要考虑多个因素，包括溶液的性质、蒸发器的尺寸和操作条件等。

首先，需要确定溶液的性质，包括溶质的浓度、沸点和热稳定性等。

这些参数将影响蒸发器的设计和操作条件的选择。

其次，需要确定蒸发器的尺寸，包括蒸发器的高度、直径和传热面积等。

这些参数将影响蒸发器的产能和能耗。

最后，需要确定蒸发器的操作条件，包括进料流量、蒸发温度和蒸发压力等。

这些参数将影响蒸发器的稳定性和效率。

三、优势相比于传统的单效蒸发，三效蒸发具有以下几个优势。

首先，三效蒸发可以实现连续操作，提高了生产效率。

在传统的单效蒸发中，溶液需要经过多次蒸发才能达到所需浓度，而三效蒸发可以一次完成，节省了时间和能源。

其次，三效蒸发可以降低能耗。

由于三效蒸发中的蒸发器是串联的，低效蒸发器的进料温度较高，可以利用高效蒸发器和中效蒸发器的余热，减少了能源的消耗。

最后，三效蒸发可以提高产品质量。

由于三效蒸发可以在较低的温度下进行，可以减少溶质的热分解和挥发，提高产品的纯度和稳定性。

四、应用三效蒸发在化工领域中有广泛的应用。

它可以用于浓缩溶液、回收溶剂和提取有价值的成分等。

例如，在果汁生产中，三效蒸发可以用于浓缩果汁，提高果汁的浓度和口感。

在制药工业中，三效蒸发可以用于回收溶剂，减少废物的产生。

在化肥生产中，三效蒸发可以用于提取有机成分，提高产品的价值。

总之，三效蒸发是一种高效、节能的蒸发技术。

它通过多级蒸发器的连续操作，实现了溶液的快速浓缩。

三效蒸发设计手册三效蒸发设计手册旨在为设计人员提供关于三效蒸发器的设计指南和操作规范。

该手册详细介绍了三效蒸发器的原理、特点、应用范围以及设计计算等内容。

一、三效蒸发器原理三效蒸发器是一种利用蒸发原理进行溶液浓缩和结晶的设备。

其工作原理是将废水的热量通过一效、二效、三效蒸发器的串联方式进行重复利用，以实现废水的低能耗处理。

二、三效蒸发器特点1. 节能高效：三效蒸发器采用串联方式，使加热蒸汽得到充分利用，提高了能源利用率。

2. 处理量大：三效蒸发器具有较大的处理量，可满足大规模废水处理的需求。

3. 自动化程度高：设备采用全自动控制系统，可实现进料、加热、出料等操作的自动化控制。

4. 适用范围广：三效蒸发器适用于多种类型的废水处理，如化工、制药、食品等行业的废水。

三、三效蒸发器应用范围1. 化工行业：可用于处理化工废水中的盐分、有机物等杂质。

2. 制药行业：可用于处理制药废水中的药物残留、有机物等杂质。

3. 食品行业：可用于处理食品加工废水中的盐分、有机物等杂质。

4. 其他行业：如冶金、印染、造纸等行业也可使用三效蒸发器进行废水处理。

四、三效蒸发器设计计算1. 设计原则：根据废水处理的要求和规模，选择合适型号的三效蒸发器，并按照设备结构、工艺流程等因素进行设计计算。

2. 工艺流程：根据废水处理的要求，确定合理的工艺流程。

一般情况下，废水经过一效、二效、三效蒸发器的处理后，可得到浓缩液或结晶物。

3. 设备结构：根据工艺流程和废水性质，选择合适的设备结构，包括加热室、蒸发室、冷凝器等部件的设计和选用。

4. 操作参数：根据实际情况，确定合理的操作参数，如温度、压力、液位等，以保证设备的正常运行和处理效果。

5. 安全措施：为确保设备运行安全，应采取相应的安全措施，如防爆、防腐、防泄漏等措施。

总之，三效蒸发设计手册是进行三效蒸发器设计和操作的必备工具。

通过该手册的指导，设计人员可以更加全面地了解三效蒸发器的原理、特点和应用范围，从而更好地进行设备选型和设计计算，提高废水处理的效率和效果。

三效蒸发器的设计三效蒸发器是一种高效能、节能环保的蒸发装置，适用于各种工业生产过程中的脱水、浓缩和回收溶液等。

它采用了多级蒸发的工艺，通过热量的多次利用，最大限度地提高了热效能的利用率。

下面我将详细介绍三效蒸发器的设计。

1.设计原理2.设计要点（1）热源系统：三效蒸发器通常采用蒸汽作为热源。

在设计中需合理配置热源供应系统，确保蒸汽充足、稳定，以满足各级蒸发器的热量需求。

（2）蒸发系统：蒸发系统是整个蒸发器的核心部分。

蒸发器内通常包含三个蒸发槽，分别称为高浓度槽、中浓度槽和低浓度槽。

原始溶液首先进入高浓度槽进行初步蒸发，产生低浓度的蒸发液，然后进入中浓度槽进行第二次蒸发，再次产生更低浓度的蒸发液，最后进入低浓度槽进行第三次蒸发，最终产生高浓度的浓缩液和低浓度的蒸发物。

（3）冷凝系统：冷凝系统用于将蒸发器中的蒸汽冷凝成水。

在设计中需合理配置冷凝器，以确保冷凝器能够有效地将蒸汽冷凝成水，使得冷凝器能够稳定运行。

（4）真空系统：真空系统主要用于维持蒸发器内的真空度。

在设计中需合理配置真空泵，以保证蒸发器内的真空度始终处于适宜的范围内。

3.设计步骤（1）确定蒸发器的处理负荷：根据需要处理的溶液的流量和浓度，确定蒸发器的处理负荷。

（2）计算热平衡：根据溶液的进料温度、浓度和出料浓度，计算出各级蒸发器的进料蒸汽量和出料蒸汽量，并根据蒸发器的效果和效率，计算出各级蒸发器的热平衡。

（3）确定蒸发器结构参数：根据处理负荷和热平衡计算结果，确定各级蒸发器的结构参数，包括蒸发槽容积、换热面积、蒸发温度和压力等。

（4）进行设备选型：根据蒸发器的结构参数和处理负荷，选择合适的设备，包括蒸发槽、冷凝器、真空泵等。

（5）进行设备布置：根据选定的设备尺寸和工艺要求，进行设备的布置，并确定管道连接、控制系统和安全设备等。

4.设计注意事项（1）蒸发器的设计要充分考虑到溶液的性质和工艺要求，确保设备的稳定运行和优良的工艺效果。

（2）在设计过程中要注意热量的平衡，合理配置热源和冷凝器，确保热量的充分利用和回收。

三效蒸发器原理图
（图略）。

三效蒸发器原理图中包括了进料口、热介质进口、浓缩液出口、浓缩液排出口
等组成部分。

下面我们将详细介绍三效蒸发器的工作原理。

首先，进料液体通过进料口进入蒸发器，然后在蒸发器内部被加热的热介质加热。

在加热的作用下，液体中的溶质开始蒸发，形成蒸汽。

蒸汽在蒸发器内部上升，与下降的浓缩液进行热交换，使得浓缩液中的溶质被蒸发出来，从而实现了液体的浓缩。

其次，蒸发器内部采用了多级蒸发，也就是三效蒸发。

这意味着蒸汽在蒸发器
内部经过多级的蒸发，每一级蒸发都能够充分利用热能，提高了蒸发效率。

同时，多级蒸发也能够减少热能的损失，节约能源。

最后，经过多级蒸发后，蒸汽在顶部凝结成液体，成为浓缩液。

浓缩液通过浓
缩液出口排出蒸发器，而蒸汽则通过蒸汽出口排出蒸发器。

浓缩液中的溶质被蒸发出来后，浓缩液中的浓度得到提高，可以用于回收利用或者进行后续的生产工艺。

三效蒸发器的工作原理可以总结为，利用加热的热介质加热进料液体，使其蒸发，然后通过多级蒸发提高蒸发效率，最终得到浓缩液和蒸汽。

这种工作原理使得三效蒸发器具有高效、节能、环保等优点，受到了广泛的应用。

总的来说，三效蒸发器原理图所展示的工作原理简单清晰，通过逐步的蒸发浓
缩过程，实现了液体的浓缩和蒸汽的回收。

这种设备在化工、制药、食品等行业中具有重要的应用价值，为生产过程提供了高效、节能的解决方案。

JL--8型节能三效DL-丙氨酸结晶蒸发器技术方案一、基本依据1、物料名称：丙氨酸溶液2、蒸发量：8吨水/小时3、进料浓度：10%4、进料温度：＞30℃5、进料流量：9.216m3/h6、出料浓度：≈76%（晶浆）7、出料流量：1.216m3/h8、出料温度：＞55℃9、蒸发形式：带热泵顺流节能三效蒸发器，（一效、二效、降膜蒸发，三效采用大流量、低扬程的轴流泵强制循环蒸发结晶，轴流泵通过变频器控制三效加热器循环量、以调节结晶状况。

）10、真空系统：采用水环式真空泵配备表面冷凝器产生11、加热蒸汽：0.6Mpa（表压）饱和蒸汽12、材质：列管、分离室均为304材质二、工艺说明（详见附图）本蒸发工艺是在充分分析物料特性以及随着蒸发的进行，物料特性不断变化的基础上确定的，可以直接从蒸发器中产生大量结晶随母液排出。

1、本蒸发工艺能耗低，工艺合理，物料走向：原料罐→预热器→一效加热器→一效分离器→二效加热器→二效分离器→三效加热器→三效结晶器→溢流出料2、冷凝水走向：生蒸汽→热泵→一效加热器（预热器）→二效加热器→三效加热器→冷却器 3、蒸汽流向：加热介质利用生蒸汽与一效蒸发后产生的一部分二次蒸汽混合，通过高效热泵而给一效加热，而另一部分作为二效的加热热源，二效产生的二次蒸汽则给三效加热，三效的二次蒸汽则进入冷凝器冷凝。

4、末效采用表面冷凝器经冷却水降温，部分不凝性气体经汽液分离后，由水环式真空泵抽吸排出，少量水进入冷却水系统，以补充水的不足。

5、各效内装有灯视镜、观察镜、液位视镜等，对系统了解和掌握清晰明了。

三、基本配置JL—8型节能三效葡萄糖酸钠蒸发器配置一览表五、基本参数1、蒸发能力：8T/h2、蒸汽耗量：0.30吨蒸汽/吨水（蒸汽≥0.6Mpa 用热泵时）3、冷却水量：160立方/时（进水温度≤32℃）4、装机容量：71.7 KW5、安装空间：长×宽8米×4.5米六、供货及安装范围1、供方提供工艺设计、平面布置、基础图，设备安装、调试交由需方使用。

三效并流蒸发器的设计：处理量（㎏/h ）4500，初始温度为20℃，初始浓度5%，完成液浓度为40%，加热蒸汽压强为5at(绝压)，末效真空度为600mmHg(表压)，试计算所需的蒸发器的传热面积。

解：1、 计算总蒸发量：W=F(1-X 0/X 3=4500(1-0.05/0.40)=3937.5㎏/h 2、 估算各效蒸发量： 假设：W 1:W 2:W 3=1:1.1:1.2 W=W 1+W 2+W 3=3.3W 1=3937.5 W 1=1193㎏/h W 2=1312㎏/h W 3=1432㎏/h3、 估算各效浓度： X 1=1W -F X F ⨯=(4500×0.05)/(4500-1193)=0.068X 2=4500×0.05/(4500-1193-1312)=0.113 X 3=0.44、 分配各效压强 假设各效间压降相等P 1=5×98.07+101.33=592KPaP K =101.33-600×133.32×10-3=21KPa ΔP=(592-21)/3=571/3=190KPa则各效蒸发室的压强（二次蒸汽压强）为： P 1/=P 1-ΔP=592-190=402KPaP 2/=P 1-2ΔP=592-2×190=212KPa P 3/=P K =21KPa由各效二次蒸汽压强查水蒸汽表可得相应的二次蒸汽温度和气化潜热如下表：5、 计算各效传热温度差损失 （一）、由于蒸汽压下降引起的温度差损失Δ/ 根据二次蒸汽温度和各效完成液的浓度，由氢氧化钠的杜林线图可查的各效溶液的沸点分别为：沸点：t a1=146℃ t a2=125℃ t a3=87℃ 由于溶液蒸汽压下降引起的温度差损失为： Δ1/=146-143.6=2.4℃ Δ2/=125-121.9=3.1℃ Δ3/=87-60.7=26.3℃∑∆/=2.4+3.1+26.3=31.8℃(二)、由于静压强引起的温度差损失P m =p /+ρg L/2取液位高度为2米（即加热蒸汽管长度）由溶液的沸点和各效完成液的浓度查表可得各效溶液的密度ρ1=991㎏/m 3ρ21056㎏/m 3ρ31366㎏/m 3P 1=402+991×9.81×2/2/1000=412KPa P 2=212+1056×9.81×2/2/1000=222kpa P 3=21+1366×9.81×2/2/1000=34kpa对应的各效溶液（水）的温度分别为：144.4℃ 123.3℃ 69.9℃∑∆//=t m /-t pΔ1///=144.4-143.6=0.8℃ Δ2///=123.3-121.9=1.4℃ Δ3///=69.9-60.7=9.2℃∑∆//=0.8+1.4+9.2=11.4℃(三)、流动阻力引起的温度差损失Δ///∑∆///=06、 计算总温度差损失∑∆=31.8+11.4=43.2℃7、 计算总传热温度差∆t=T 1-T K -∑∆=158.1-60.7-43.2=54.2℃8、 计算各效溶液的沸点及各效加热蒸汽的温度 一效：t 1=T I /+ΔI =143.6+2.4+0.8=146.8℃ ： t 2=121.9+3.1+1.4=126.4℃:t 3=60.7+26.3+9.2=96.2℃T2=t 1-(△1/+△1//+△1///)=146.8-3.2=143.6 T3=△t 3+t 39、 计算加热蒸汽消耗量及各效蒸发水分量 解方程组： W 1=1428㎏/h W 2=1420㎏/h W 3=1091㎏/h D 1=1508㎏/h 10、 估算蒸发器的传热面积it ∆⨯=i ik Q SiΔt 1=T 1-t 1=158.1-146.8=11.3℃ 假设各效传热系数：K 1=1800W/(m 2k) K 2=1200 W/(m 2k) K 3=600 W/(m 2k)Q 1=D 1×R 1=15.8×2093×103/3600=8.77×105WQ 2=1428×2138×103/3600=8.48×105WQ 3=8.68×105WS 1=43.1m 2S 2=41.1m 2S 3=56.3m 211、 有效温度差再分配∑∆∆+∆+∆=tt S t S t 332211S S =48.7m 2=∆1t 43.1/48.7×11.3=10℃ =∆2t 41.1/48.7×17.2=14.5℃ =∆3t 56.3/48.7×25.7=29.7℃12、 重新计算各效浓度 X 1=0.073 X 2=0.136 X 3=0.414、 计算各效蒸发量 解方程组： W 1=1444㎏/h W 2=1393㎏/h W 3=1101㎏/h D=1523㎏/h 15、 计算各效传热面积Q 1=8.85×105 S 1=49.2m 2Q 2=8.54×105 S 2=49.1M 2Q 3=8.47×105 S 3=47.5M 2m axm inS S -1=1-47.5/49.2=0.0346＜0.05 取平均面积S=(49.2+49.1+47.5)/3=48.6M 2 取S=1.1S=53.46=[54M 2]。

化工原理课程设计字符说明 ........................................................................................................................................................... - 2 - 第一节概述 ............................................................................................................................................... - 3 - 一．蒸发及蒸发流程 ............................................................................................................................... - 3 - 二．蒸发操作的分类 ............................................................................................................................... - 3 - 三．蒸发操作的特点 ............................................................................................................................... - 3 -四、蒸发设备 ........................................................................................................................................... - 4 -五、蒸发器选型 ....................................................................................................................................... - 4 - 第二节蒸发装置设计任务.............................................................................................................................. - 5 -一、设计题目 ........................................................................................................................................... - 5 -二、设计任务及操作条件........................................................................................................................ - 5 - 第三节三效蒸发器得工艺计算.................................................................................................................... - 5 -一、估计各效蒸发量和完成液浓度........................................................................................................ - 5 -二、估计各效溶液的沸点和有效总温差................................................................................................ - 6 -三加热蒸汽消耗量和各效蒸发水量的计算.......................................................................................... - 8 -四、蒸发器的传热面积的估算................................................................................................................ - 9 -五、有效温差的再分配............................................................................................................................ - 9 -六、重复上述计算步骤.......................................................................................................................... - 10 -七、计算结果 ......................................................................................................................................... - 11 - 第四节蒸发器的主要结构尺寸计算.................................................................................................... - 12 -一、加热管的选择和管数的初步估计.................................................................................................. - 12 -二、循环管的选择 ................................................................................................................................. - 12 -三、加热室直径及加热管数目的确定.................................................................................................. - 12 -四、分离室直径与高度的确定.............................................................................................................. - 13 -五、接管尺寸的确定 ............................................................................................................................. - 14 - 第五节蒸发装置的辅助设备.................................................................................................................. - 14 -一、气液分离器 ..................................................................................................................................... - 14 -二、蒸汽冷凝器 ..................................................................................................................................... - 15 -三淋水板的设计 ................................................................................................................................... - 16 - 【参考文献】 ......................................................................................................................................... - 17 -字符说明)./(////)./(22C m W K kg J h mh s m g f h kg F h kg D mD m d C kg kJ c m b ︒---------︒--总传热系数，二次蒸汽的焓，高度，重力加速度，校正系数，无因次原料液流量，加热蒸汽消耗量，直径，加热管的内径，比热容，管壁厚度，英文字母 误差，无因次温度损失，对流川热系数，希腊字母质量，单位体积冷却水的蒸汽次溶质的质量分率，无因质量流量，蒸发量，分离室的体积，流体得体积流量，蒸发体积强度，-︒-∆︒--------εαCC m W m kg X x hkg W h kg W m V s m V s m m U S )./(////)./(233333 饱和的秒污垢的压力流速，温度，管心距，溶液的温度（沸点），传热面积，污垢热阻，气话潜热，雷诺系数，无因次总传热速率，热通量，普兰特准数，无因次绝对压力，蒸发系统总效数，管数，溶液质量，子周边上的单位时间内通过单位管长度，-----︒--︒--︒-----------S s s p s m u C T m t Ct m S W C m R kg kJ r R W Q m W q P Pa p n n s m kg M mL e r //).(//)../(222 壁面的水的体积的蒸汽的外侧的最小的最大的平均的液体的冷凝器的内侧的沸腾的平均的下标水流收缩系数，无因次因次管材质的校正系数，无密度，表面张力，粘度，导热系数，热利用系数，无因次----=-------------︒--w w u v o m L K i B av m kg mN sPa C m W min max //.)./(3ϕφρσμλη第一节概述一．蒸发及蒸发流程蒸发是采用加热的方法，使含有不挥发性杂质（如盐类）的溶液沸腾，除去其中被汽化单位部分杂质，使溶液得以浓缩的单元操作过程。

三效降膜蒸发装置设计设计三效降膜蒸发装置是为了实现低能耗、高效率的蒸发过程，将溶液中的溶质浓缩，得到所需的纯净溶剂。

以下是一个设计三效降膜蒸发装置的详细步骤和要点。

步骤一：确定设计参数1.确定溶液的初始浓度和所需浓缩的终浓度。

2.确定所需处理的溶液流量和浓缩速率。

3.确定加热温度和热媒流量。

步骤二：设计蒸发器1.选择适当的材料以耐受溶液的腐蚀性。

2.确定蒸发器的尺寸和形状，以满足处理溶液的流量要求。

3.设计降膜机构，包括降膜板和降膜管，以提高传热和传质的效率。

4.确定适当的密封装置，以防止蒸发液体和传热介质的泄漏。

步骤三：设计加热系统1.选择适当的传热介质（如水蒸汽或热油），以实现所需的蒸发温度。

2.设计传热系统，包括加热器和换热器，以提供足够的传热面积和传热能力。

3.确定传热介质的流量和温度，以满足要求的蒸发速率。

步骤四：设计冷凝系统1.设计冷凝器，以将蒸发器中的蒸汽冷凝成液体。

2.确定冷凝介质的温度和流量，以实现高效的冷凝效果。

3.设计冷凝回收系统，将冷凝的溶质收集起来。

步骤五：设计真空系统1.设计真空泵和真空管道，以维持整个系统的低压环境。

2.确定适当的真空度，以促进蒸发过程的进行。

步骤六：设计废水处理系统1.设计废水处理设备，以处理蒸发过程中产生的废水。

2.确定适当的废水处理方法，以满足环保要求。

步骤七：进行系统计算和模拟1.利用传热和传质原理，进行系统的热力学和动力学计算。

2.利用计算结果进行系统的性能评估和优化。

步骤八：进行装置制造和调试1.根据设计图纸和技术要求，进行装置的制造和组装。

2.进行装置的调试和运行，以确认其性能和稳定性。

通过以上步骤，可以设计出一个高效、可靠的三效降膜蒸发装置，以实现溶液的浓缩和纯化过程。

在实际应用中，还需要考虑设备的维护和安全性等方面的因素，并根据具体情况进行设计调整。

化工原理课程设计字符说明 ........................................................................................................................................................... - 2 - 第一节概述 ............................................................................................................................................... - 3 - 一．蒸发及蒸发流程 ............................................................................................................................... - 3 - 二．蒸发操作的分类 ............................................................................................................................... - 3 - 三．蒸发操作的特点 ............................................................................................................................... - 3 -四、蒸发设备 ........................................................................................................................................... - 4 -五、蒸发器选型 ....................................................................................................................................... - 4 - 第二节蒸发装置设计任务.............................................................................................................................. - 5 -一、设计题目 ........................................................................................................................................... - 5 -二、设计任务及操作条件........................................................................................................................ - 5 - 第三节三效蒸发器得工艺计算.................................................................................................................... - 5 -一、估计各效蒸发量和完成液浓度........................................................................................................ - 5 -二、估计各效溶液的沸点和有效总温差................................................................................................ - 6 -三加热蒸汽消耗量和各效蒸发水量的计算.......................................................................................... - 8 -四、蒸发器的传热面积的估算................................................................................................................ - 9 -五、有效温差的再分配............................................................................................................................ - 9 -六、重复上述计算步骤.......................................................................................................................... - 10 -七、计算结果 ......................................................................................................................................... - 11 - 第四节蒸发器的主要结构尺寸计算.................................................................................................... - 12 -一、加热管的选择和管数的初步估计.................................................................................................. - 12 -二、循环管的选择 ................................................................................................................................. - 12 -三、加热室直径及加热管数目的确定.................................................................................................. - 12 -四、分离室直径与高度的确定.............................................................................................................. - 13 -五、接管尺寸的确定 ............................................................................................................................. - 14 - 第五节蒸发装置的辅助设备.................................................................................................................. - 14 -一、气液分离器 ..................................................................................................................................... - 14 -二、蒸汽冷凝器 ..................................................................................................................................... - 15 -三淋水板的设计 ................................................................................................................................... - 16 - 【参考文献】 ......................................................................................................................................... - 17 -字符说明)./(////)./(22C m W K kg J h mh s m g f h kg F h kg D mD m d C kg kJ c m b ︒---------︒--总传热系数，二次蒸汽的焓，高度，重力加速度，校正系数，无因次原料液流量，加热蒸汽消耗量，直径，加热管的内径，比热容，管壁厚度，英文字母 误差，无因次温度损失，对流川热系数，希腊字母质量，单位体积冷却水的蒸汽次溶质的质量分率，无因质量流量，蒸发量，分离室的体积，流体得体积流量，蒸发体积强度，-︒-∆︒--------εαCC m W m kg X x hkg W h kg W m V s m V s m m U S )./(////)./(233333 饱和的秒污垢的压力流速，温度，管心距，溶液的温度（沸点），传热面积，污垢热阻，气话潜热，雷诺系数，无因次总传热速率，热通量，普兰特准数，无因次绝对压力，蒸发系统总效数，管数，溶液质量，子周边上的单位时间内通过单位管长度，-----︒--︒--︒-----------S s s p s m u C T m t Ct m S W C m R kg kJ r R W Q m W q P Pa p n n s m kg M mL e r //).(//)../(222 壁面的水的体积的蒸汽的外侧的最小的最大的平均的液体的冷凝器的内侧的沸腾的平均的下标水流收缩系数，无因次因次管材质的校正系数，无密度，表面张力，粘度，导热系数，热利用系数，无因次----=-------------︒--w w u v o m L K i B av m kg mN sPa C m W min max //.)./(3ϕφρσμλη第一节概述一．蒸发及蒸发流程蒸发是采用加热的方法，使含有不挥发性杂质（如盐类）的溶液沸腾，除去其中被汽化单位部分杂质，使溶液得以浓缩的单元操作过程。

奶粉生产工艺中三效降膜蒸发器的设计在奶粉生产工艺中，三效降膜蒸发器是一种常用的设备，用于奶粉浓缩过程中的脱水操作。

它可以将蒸汽能量有效利用，将奶粉原液中的水分蒸发出去，从而增加奶粉的浓度。

本文将介绍三效降膜蒸发器的设计原理、结构和操作特点。

1.设计原理三效降膜蒸发器是通过多级蒸发原理进行奶粉浓缩的。

其主要原理是利用多级蒸发的方式，将蒸汽在不同的压力下作用于奶粉原液中，使得其蒸发温度逐级降低，从而实现蒸发效果的最大化。

三效降膜蒸发器通常包括高压、中压和低压三个级别，通过级别间的热交换与传热，达到高效的蒸发效果。

2.设计结构三效降膜蒸发器通常由蒸发器本体和相应的辅助设备组成。

蒸发器本体由多级蒸发器组成，每个级别都由一个或多个蒸发室组成。

蒸发室内部有一系列的降膜板，奶粉原液从顶部喷入，通过降膜板和下部集液器之间的间隙向下流动。

蒸汽则从底部进入蒸发室，与奶粉原液进行交换和传热。

蒸汽和奶粉原液之间的热交换使得原液中的水分蒸发出去，从而实现浓缩的目的。

3.操作特点三效降膜蒸发器具有以下操作特点：(1)高效节能：通过多级蒸发的方式，使得蒸发温度逐级降低，减少了能量的消耗，提高了蒸发效率，从而实现了高效节能的目的。

(2)产物质量好：通过降低蒸发温度，减少了蒸发过程中的物料热负荷，有效地保护了物料中的活性成分，提高了产物的质量。

(3)操作稳定可靠：三效降膜蒸发器采用多级蒸发原理，各级之间通过热交换器进行热量的传递和平衡，具有较好的稳定性和可靠性，可实现长时间连续稳定运行。

(4)维护方便：三效降膜蒸发器的结构相对简单，操作方便，清洗和维护也相对容易。

(5)自动化程度高：三效降膜蒸发器可以与计算机联网，实现自动控制和数据采集，提高了生产的自动化程度和控制精度。

总之，三效降膜蒸发器是奶粉生产中不可或缺的关键设备，其设计原理、结构和操作特点都能够很好地满足奶粉浓缩的需求，提高生产效率，并保证产品质量的稳定性。

对于奶粉生产企业来说，选择合适的三效降膜蒸发器，并合理设计其工艺流程，对于提高生产效率和产品质量至关重要。

苹果汁浓缩过程中三效并流蒸发器的设计方案1 设计说明书在制作果汁中，待处理好原理后，需要将果汁进行浓缩。

现以每天72吨（按8h /天计）的流量将苹果汁固形物为12%的溶液浓缩到40%，原料液在第一效的沸点下加入，料液比热容为()3.20/kJ kg ⋅℃；各效蒸发器中溶液的平均密度分别为：311100/kg m ρ=，321250/kg m ρ=，331300/kg m ρ=。

加热蒸汽绝压为500kPa ，冷凝器的绝压为20kPa 。

根据经验，取各效蒸发器的总传热系数分别为：()211500/K W m =⋅℃，()221000/K W m =⋅℃，()23600/K W m =⋅℃。

各效加热蒸汽冷凝液在饱和温度下排出，各效传热面积相等，并忽略热损失，不考虑液柱静压对沸点的影响。

试设计一合适的三效并流蒸发系统满足生产要求。

2 主要参数说明处理能力：每天72吨（按8h /天计）苹果汁。

设备型式：中央循环管式蒸发器 操作条件：①将苹果汁固形物为12%的溶液浓缩到40%，原料液温度为第一效沸点温度，料液比热容为()3.20/kJ kg ⋅℃②加热蒸汽绝压为500kPa ，冷凝器的绝压为20kPa 。

③各效蒸发器中溶液的平均密度分别为：311100/kg m ρ=，321250/kg m ρ=，331300/kg m ρ=，各效蒸发器的总传热系数分别为：()211500/K W m =⋅℃，()221000/K W m =⋅℃，()23600/K W m =⋅℃。

④各效加热蒸汽冷凝液在饱和温度下排出，各效传热面积相等，并忽略热损失,不考虑液柱静压对沸点的影响。

3 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。

计算的已知参数包括：料液的流量、温度和组成，加热蒸汽的压力和冷凝器中的压力等。

3.1设计方案的确定随着工业技术的发展，蒸发设备的结构与形式亦不断改进和创新，其种类繁多，结构各异。

化工原理课程设计–––––三效蒸发装置设计班级: 高073（杏）**: ******: ***化工原理课程设计任务书设计题目：三效标准（外加热）式蒸发器的设计原始数据：1、处理量（kg/h）：35002、初始温度（ C）：203、初始浓度（%）：104、完成液浓度（%）：45工艺特点：1、并流操作；2、进料温度；3、抽出额外蒸汽量：E1=0；E2=0；4、加热蒸汽压强（kg/cm2绝压） 65、末效真空度（mmHg 表压）620设计内容：1、蒸发器的工艺计算和结构设计2、混合冷凝器的设计或选型3、预热器的设计或选型4、泵的设计或选型设计要求：1、画一张详细（最好带控制点的）工艺流程图2、编写一份规范的设计说明书目录第一章蒸发装置的设计…………………………………………………………( 1 ) 第一节设计方案简介…………………………………………………………( 2 )第二章工艺流程草图及说明…………………………………………………… ( 4 )第三章工艺计算及主体结构计算………………………………………………( 5 ) 第一节多效蒸发的工艺计算…………………………………………………( 5 )第二节蒸发器的主要结构尺寸计算……………………………………………… ( 14 )第四章蒸发装置的辅助设备……………………………………………………( 19 )第五章主要设备强度计算及校核………………………………………………( 22 )第六章设计一览表及总结………………………………………………………( 23 )参考文献……………………………………………………………………………………( 25 )第一章 蒸发装置的设计本章符号说明英文字母 希腊字母c — 比热容，kJ/(㎏·℃)； — 对流传热系数，W/(m 2·℃)；d — 管径, m ；— 温度差损失，℃； D — 直径, m ；— 有限差值； D — 加热蒸汽消耗量, kg/h ；— 误差； e — 单位蒸汽消耗量, kg/kg ； — 热损失系数； f — 校正系数； — 阻力系数； F — 进料量, kg/h ； — 导热系数，W/(m ·℃)； g — 重力加速度, m/s 2； — 黏度，Pa ·s ；h — 高度, m ； — 密度，kg/ m 3；H — 高度, m ； — 总和； k — 杜林线的斜率； — 系数。