KNO3-水溶液三效并流加料蒸发装置的设计

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]。

KNO3水溶液三效并流蒸发系统设计书第一章. 概述1.1蒸发操作的特点从上述对蒸发过程的简单介绍可知，常见的蒸发时间壁两侧分别为蒸汽冷凝和液体沸腾的传热过程，蒸发器也就是一种换热器。

但和一般的传热过程相比，蒸发操作又有如下特点 :(1)沸点升高蒸发的溶液中含有不挥发性的溶质，在港台压力下溶液的蒸气压较同温度下纯溶剂的蒸汽压低，使溶液的沸点高于纯溶液的沸点，这种现象称为溶液沸点的升高。

在加热蒸汽温度一定的情况下，蒸发溶液时的传热温差必定小于加热纯溶剂的纯热温差，而且溶液的浓度越高，这种影响也越显著。

(2)物料的工艺特性蒸发的溶液本身具有某些特性，例如有些物料在浓缩时可能析出晶体，或易于结垢；有些则具有较大的黏度或较强的腐蚀性等。

如何根据物料的特性和工艺要求，选择适宜的蒸发流程和设备是蒸发操作彼此必须要考虑的问题。

(3)节约能源蒸发时汽化的溶剂量较大，需要消耗较大的加热蒸汽。

如何充分利用热量，提高加热蒸汽的利用率是蒸发操作要考虑的另一个问题。

1.2蒸发操作的分类按操作的方式可以分为间歇式和连续式，工业上大多数蒸发过程为连续稳定操作的过程。

按二次蒸汽的利用情况可以分为单效蒸发和多效蒸发，若产生的二次蒸汽不加利用，直接经冷凝器冷凝后排出，这种操作称为单效蒸发。

若把二次蒸汽引至另一操作压力较低的蒸发器作为加热蒸汽，并把若干个蒸发器串联组合使用，这种操作称为多效蒸发。

多效蒸发中，二次蒸汽的潜热得到了较为充分的利用，提高了加热蒸汽的利用率。

按操作压力可以分为常压、加压或减压蒸发。

真空蒸发有许多优点：（1）在低压下操作，溶液沸点较低，有利于提高蒸发的传热温度差，减小蒸发器的传热面积；（2）可以利用低压蒸汽作为加热剂；（3）有利于对热敏性物料的蒸发；（4）操作温度低，热损失较小。

在加压蒸发中，所得到的二次蒸汽温度较高，可作为下一效的加热蒸汽加以利用。

因此，单效蒸发多为真空蒸发；多效蒸发的前效为加压或常压操作，而后效则在真空下操作。

1 概述与设计方案的选择1.1 概述1.1.1 蒸发设备的分类常用蒸发器主要由加热室和分离室两部分构成。

蒸发器的多种结构型式即在于加热室和分离室结构的多样性及其组合方式的变化。

按照蒸发器在溶液中的流动情况，可将蒸发器分为循环型和单程型两大类。

（1）循环型蒸发器：其特点是溶液在蒸发器中作循环流动。

根据引起溶液循环流动原理的不同，又可分为自然循环式和强制循环式两种类别。

显然，强制循环蒸发器式依靠外加动力造成溶液在蒸发器中的循环流动，而自然循环式是依靠溶液在蒸发器中不同部位的密度差引起的自然循环流动。

表1-1 常用循环型蒸发器的结构特点及主要性能汇总型式结构特点优点缺点中央循环管式（自然循环式和强制循环式）加热时中央循环管和加热管内溶液受热程度不同，同时因加热管内蒸汽上升的抽吸作用使溶液产生由加热管上升，中央循环管下降的不断流动，从而提高了传热系数，强化了蒸发过程。

在管内安装一旋桨式搅拌器，即构成强制循环式蒸发器。

1.构造简单，操作可靠2.传热效果较好3.投资费用较少1.清洗和检修较麻烦2.溶液循环速度较低（搅拌式可提速2~3倍）3.因溶液的循环使蒸发器中溶液的组成总是接近于完成液组成，溶液沸点升高明显，传热温差减小，粘度较大，影响传热效果悬框式加热室像个悬框挂在蒸发器壳体内的下部，溶液沿加热室与壳体形成的环隙下降，沿加热管上升，不断循环流动1.循环速度较前者大2.蒸发器外壳接触的是温度较低的沸腾溶液，热损失少1.结构较复杂2.单位传热面积用金属量最多3.便与检修和更换4.适用于蒸发易结垢或有晶体析出的液体列文式在加热管上部附加一段直管，由于其静压抑制了加热管中溶液的沸腾，减少了结垢的可能性，在直管上部装有立式隔板，使沸腾产生的气泡受到限制，与液体形成均匀混合物上升，这样循环管中的汽液混合物之间产生较大的密度差和推动力，故循环速度增大1.可避免在加热管中析出晶体，减轻加热管表面上污垢的形成2.传热效果较好3.适用于处理有结晶析出的溶液1.设备高达，消耗金属材料多，需要高大厂房2.液柱静压引起的温度差损失较大，要求加热蒸汽压力较大3.必须保持在较大温差下操作强制循环式溶液的的循环借助外力作用，如用泵迫使溶液想一定方向流动1.传热系数较自然循环式蒸发器大2.适用于高粘度、易结垢、易结晶的溶液3.加热蒸汽与溶液之间的温度差较小时(3~5)，仍可进行操作动力消耗大，单位传热面积耗费功率达0.4~0.82/k mw浸没燃烧式高温烟道气直接通入待蒸发溶液中，使溶液沸腾汽化1.结构简单2.传热速率快，效率高，适用于易结垢、易结晶或有腐蚀性的溶液1.二次蒸汽难以再利用2.不适用于热敏性或不能被烟道气污染的物料（2）单程型蒸发器单程型蒸发器的特点是溶液沿加热管壁呈膜状流动而进行传热和蒸发，一次通过加热室即可达到所要求的组成。

天津农学院化工原理课程设计任务书设计题目：KNO水溶液三效并流加料蒸发装置的设计3系别：食品科学系专业：学生姓名: 学号:起迄日期:2010 年 5 月25日~2010年 6 月5日****:***教研室主任：xx课程设计任务书(4)主要辅助设备选型，包括气液分离器及蒸气冷凝器等。

(5)绘制KNO3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。

F ,0x ,0t 11 22t3x ，3t1T 2T 3T（6）对本设计进行评述通过对此次化工课程设计的学习，让我不仅巩固了化工原理的基础知识，更懂得如何活学活用，通过自己的头脑和思路让设备拥有所需要的用途，理论联系实际，不仅仅是对这一门功课的学习，更让我了解到各学科都要学以致用，学会如何想如何用，怎样用，怎样好用。

为以后更好的学习工作打下了一个好的基础。

学会word 的使用，学会了公式编辑器，懂得了蒸发器的工作原理和怎样方便快速的计算，都是通过这次设计得到的体会，我会珍惜这次学习的机会，让以后的学习工作更有效率。

（四）参考文献:1) 贾绍义，柴诚敬等。

化工原理课程设计 天津：天津大学出版社 2008 2) 柴诚敬，张国亮等。

化工原理（上册）北京：高等教育出版社 2008 3) 郁浩然 化工计算 中国石化出版社 19904) R ．H ．PERRY 化学工程手册(第六版)化学工业出版社 1992xx课程设计任务书要求〔包括图表、实物等硬件要求〕：××××××（小4号宋体，20磅××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××××计划：起迄日期工作内容天津农学院课程设计说明书设计名称设计题目设计时间系别专业班级姓名指导教师年月日XXXXX课程设计说明书目录课程设计说明书一律用A4纸（课程设计说明书一般应包括设计方案、设计过程、设计结果、设计体会、参考文献等，不同专业可根据本专业课程设计题目的特点，自行规定设计说明书的具体内容。

化工原理课程设计B题目：KNO3水溶液三效并流加料蒸发装置的设计学生姓名：周文奕学号： 201538090108 班级：生物1501 专业：生物工程指导教师：方芳2017年6月课程设计成绩评定表课程设计评分（按下表要求评定）评分项目设计说明书质量（50分）图纸质量（30分）任务完成情况（10）分学习态度（10分）合计（100分）得分指导教师评语指导教师签名：年月日教研室主任审核意见教研主任签名：年月日化工原理设计B任务书化学与生物工程学院生物工程专业 15-01 班题目：KNO3水溶液三效并流加料蒸发装置的设计任务起止日期：2017年6月26日～2017年6月30日学生姓名张钰义学号201538090120 指导老师方芳教研室主任年月日审查院长年月日批准化工原理课程设计任务1.设计题目： KNO3水溶液三效并流加料蒸发装置的设计2.设计任务及操作条件：（1）处理能力aKNO水溶液.74t/10923（2）设备形式中央循环管式蒸发器（3）操作条件①KNO水溶液的原料液的质量分数为0.15，完成液质量分数为0.45，3原料液温度为80℃，恒压比热容为3.5kJ/(kg·℃)。

②加热蒸汽压力为400kPa(绝压)，冷凝器压力为20kPa(绝压)。

③各效蒸发器的总传热系数为：K=2000W/(2m·℃),2K=1000W/(2m·℃),3K=500W/(2m·℃)。

1④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，并忽略溶液的浓缩热和蒸发器的热损失，不考虑液柱静压和流动阻力对沸点的影响。

⑤每年按照300天计，每天24小时连续运行。

⑥厂址：天津地区3.设计内容⑴设计方案简介，对确定的工艺流程及蒸发器形式进行简要论述。

⑵蒸发器的工艺计算确定蒸发器的传热面积。

⑶蒸发器的主要结构尺寸设计⑷主要辅助设备选型，包括气液分离器和蒸汽冷凝器等。

⑸绘制KNO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3图⑹对本设计进行评述。

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。

KNO3水溶液三效并流加料蒸发实验设计说明书广西科技大学化工原理课程设计规范课题名称：kno3水溶液三效并流加料蒸发实验设计指导教师：罗建平班级：卓越化工121姓名：学号：成绩评定：讲师：（签名）2021年12月31日英文字母B？管道壁厚，MC？比热容，kJ/（kg.C）d？加热管内径，MD？直径，穆？蒸发体积强度，m3/（m3.S）vs？流体的体积流量，m3/SV？分离室的体积，m3w？蒸发量，kg/HD？加热蒸汽消耗量，kg/HW？质量流量，kg/hf?原料液流量，kg/hf?校正系数，无因次g?重力加速度，m/s2h?高度，mk?总传热系数，w/(m2.?c)l?长度，mn?管数，n?蒸发系统总效数，p?绝对压力，paq?总传热量，wr?气化潜热，kj/kgs?传热面积，m2t?溶液的温度，?ct?管心距，mt?温度，?cu?流速，m/sp?压力s?秒x?溶质的质量分率，无因次x?单位体积冷却水的蒸汽质量，kg/m3希腊字母??温度损失，?c??热利用系数，无因次??导热系数，w/(m.?c)??粘度，pa.s??表面张力，n/m??密度，kg/m3??管材质的校正系数，无因次焊接系数，无量纲下标k?冷凝器的l?液体的max?最大的min?最小的v?蒸汽的u?体积的目录1概述............................................................................ . (1)1.1蒸发和蒸发过程11.2蒸发操作的分类11.3蒸发操作的特点21.4蒸发器的选型22设计任务22.1设计题目............................................................................ .................................22.2设计任务及操作条件............................................................................ (3)2.2.1设计任务32.2.2。

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。

. .化工原理课程设计说明书设计题目:氢氧化钠水溶液三效并流加料蒸发装置设计学生：xxx所在班级：xxxxxxx学号：20xxxxxxxxxx设计时间：201x.xx.xx～201x.xx.xx指导教师：罗xx审阅时间：化工原理课程设计任务书(蒸发装置设计)一、设计题目：氢氧化钠水溶液三效并流加料蒸发装置设计二、设计任务及操作条件：1. 处理能力：年处理氢氧化钠水溶液80300 吨。

2．设备型式：中央循环管式蒸发器3．操作条件：(1) 原料液浓度15%，完成液浓度30%，原料液温度15℃；(2) 加热蒸汽压为2atm（表压），冷却真空度为600mmHg。

(3) 各效蒸发器的总传热系数:=2000W/m2.K; K2=1600W/m2.K; K3=760W/m2.K;K1(4) 静压力与阻力引起的温度差损失：第一效△1〞+△1‘‘‘=2℃第二效△2〞+△2‘‘‘=3℃第三效△3〞+△3‘‘‘=7℃(5) 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，并忽略热损失。

(6) 每年按330天计，每天24小时连续运行。

三、设计项目1.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。

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.主要辅助设备设计选型，包括汽液分离器及蒸汽冷凝器。

5.绘图（3＃图纸）：带控制点的工艺流程图及蒸发设备工艺简图。

6.对本设计的评述。

四、参考资料1.理工大学化工原理教研室《化工原理》。

2.XX大学化工原理教研室《化工原理》。

3.国家医药管理局医药《化工工艺设计手册》。

4.《化学工程手册》编辑委委员会：《化学工程手册（第8篇）传热设备及工业生产》、《化学工程手册（第9篇）蒸发与结晶》。

5.贺匡国主编《化工容器及设备简明设计手册》。

6.华东化工学院，大学合编《化工容器设计》。

7.茅晓东，建伟编《典型化工设备机械设计指导》。

目录1.设计方案简介 (4)1.1多效蒸发及其工艺流程 (4)1.2蒸发器简介 (4)2.工艺流程草图及相关符号说明 (5)3.蒸发器的工艺计算 (6)3.1估计各效蒸发量和完成液浓度 (6)3.2估计各效溶液的沸点和总有效传热温差 (6)3.3加热蒸汽消耗量和各效蒸发水量的初步计算 (8)3.4 蒸发器传热面积的估算 (10)3.5 有效温差的再分配 (10)3.6 重复上述计算步骤 (10)3.7 有效温差的再分配 (13)3.8 再次重复上述计算步骤 (13)3.9计算结果列表 (16)4.蒸发器的主要结构尺寸设计 (16)4.1 加热管的选择和管数的初步估算 (16)4.2 循环管的选择 (17)4.3加热室直径及加热管数目的确定 (17)4.4 分离室直径和高度的确定 (18)4.5 接口管尺寸的确定 (19)5.主要辅助设备设计选型 (20)5.1 气液分离器的设计选型 (21)5.2 蒸汽冷凝汽的设计选型 (22)6.设计结果一览表 (23)7.设计评述 (24)8.参考资料 (25)9.附图 (25)1.设计方案简介1.1多效蒸发及其工艺流程多效蒸发是指将多个蒸发器串联，是加热蒸汽在蒸发过程中得到多次利用的蒸发流程。

KNO3水溶液三效并流蒸发系统设计摘要：蒸发是化工生产中重要的单元操作，普遍应用于化工、医药、食品等行业中。

本次课程设计的任务是设计三效并流蒸发装置，将10% KNO3溶液浓缩至40%，年处理量为5×104吨。

采用中央循环管型蒸发器。

设计工作主要包括工艺设计计算，蒸发器传热面积优化编程，蒸发器工艺尺寸的设计计算及辅助设备的选型计算，主要设备的强度校核，管道及各种连接件的选型，工艺流程图及蒸发器装配图的绘制。

关键词：三效并流蒸发装置；蒸发；KNO3Abstract: Evaporation is an important unit operation in chemical process. It finds wide application in such fields as chemical industry, pharmaceutical industry, food industry and so on.The task is to design a three-effect forward flow evaporation system to concentrate 20,000 ton/year of KNO3aqueous solution from 10% to 40%. Standard evaporator (evaporator with central circulation downcomer) was chosen. The major work includes calculation of the process parameters and the heat transfer area, determination of the size and structure of the evaporator, and selection of the ancillary facilities, as well as checking the strength of the main equipments and choosing appropriate pipes. The process flow chart and the assembly drawing of one evaporator were completed with the aid of Auto CAD.Keyword: Three-effect forward flow evaporation; evaporation; KNO3第一章概述1.1 蒸发操作的特点蒸发是将含有不挥发溶质的溶液加热至沸腾，使其中一部分溶剂汽化从而将溶液得到浓缩的过程。

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。

合肥工业大学《化工原理》课程设计说明书设计题目KNO3水溶液三效并流蒸发系统设计学生姓名汤文武学号 20082952 专业班级高分子08-1班指导老师杨则恒日期 2011年1月21日摘要：蒸发操作是将含有不挥发溶质的溶液加热沸腾，使其中的挥发性溶剂部分汽化，目的是获得浓缩的溶液。

本次设计利用三效蒸发将 4 ⨯410t 10%KNO溶液浓缩至40%，采用中央循环管式。

3我们计算所得面积为40. 3 2m；加热管采用三角形排列；辅助设备有气液式除沫器、多孔板接触式蒸发冷凝器、浮头式列管换热器、真空泵、离心泵和支座。

蒸发器加热管选用φ57⨯3.5mm无缝钢管,管长2m；中央循环管选用φ45717mm⨯；加热管数目为162根；分离室直径1.15m、高度2.30m；冷凝器直径为429.3mm；淋水板取4块。

关键词：蒸发，中央循环管，三效并流蒸发系统。

Abstract：Evaporation operation is the way that heating the solution whichcontaining non-volatile solute to boil, separating the volatilesolvent. The purpose is to gain partial vaporization concentratingto 40%, we choose the evaporator with central circulationdowncomer.We calculated the area 40.3 2m.The designed technical and process parameters are as following. Heating Tube: adopting trianglepermutation, steel tube ofφ57⨯3.5mm, length 2m, the number is 162;The evaporator with central circulation downcomer: steel tube ofφ45717mm⨯.Separation Chamber: diameter 1.15m, height 2.3m. The diameter of thecondenser for 429.3mm. Water spray plate loaded take 4 pieces. Key words: Evaporation, central circulation downcomer, triple-effect forward evaporation system.目录化工原理课程设计成绩评定表...................................................化工原理课程设计任务书.........................................................中英文摘要...........................................................................第一章.概述 (6)1.1蒸发操作的特点 (6)1.2 蒸发操作的分类 (6)1.3蒸发设备 (7)1.4 蒸发流程示意图 (9)第二章.蒸发工艺设计计算 (10)2.1完成液浓度计算 (10)2.2各效溶液的沸点和总有效温度差估算 (10)2.3加热蒸汽消耗量和各效水分蒸发量 (13)2.4传热系数确定 (15)2.5有效温度差在各效的分配 (15)2.6 蒸发器传热面积的估算 (22)2.7 计算结果列表 (23)第三章.蒸发器主要结构尺寸计算 (23)3.1加热管的选择和管数的初步估计 (23)3.2循环管的选择 (23)3.3加热管的直径以及加热管数目的确定 (24)3.4分离室直径和高度的确定 (25)3.5接管尺寸的确定 (26)第四章.蒸发装置的辅助设备 (27)4.1气液除沫器 (27)4.2蒸汽冷凝器 (28)4.3真空泵的选型 (29)4.4预热器的选型 (30)第五章主要设备强度校核计算及校验 (31)5.1蒸发室厚度校核 (31)5.2 加热室厚度校核 (32)5.3支座的选取与校核 (32)第六章设计总结 (34)6.1设计结果汇总表 (34)6.2设计评价 (36)6.3心得体会 (36)附录1 (37)附录 2 (38)参考文献 (40)第一章. 概述1.1蒸发操作的特点从上述对蒸发过程的简单介绍可知，常见的蒸发时间壁两侧分别为蒸汽冷凝和液体沸腾的传热过程，蒸发器也就是一种换热器。

广西科技大学化工原理课程设计说明书课题名称：KNO3水溶液三效并流加料蒸发实验设计指导教师：罗建平班级：卓越化工121姓名：学号：成绩评定：指导教师：（签字）2014 年 12 月 31 日)./(///)./(22C m W K 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，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 Cm kg X x hkg W hkg W m V s m V s m m U S ︒-∆-------温度损失，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，33333////)./(秒压力流速，温度，管心距，溶液的温度，传热面积，气化潜热，总传热量，绝对压力，蒸发系统总效数，管数，长度，---︒--︒--------s p s m u C T m t C t m S kg kJ r W Q Pa p n n m L //2体积的蒸汽的最小的最大的液体的冷凝器的下标焊缝系数，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-----------︒--u v L K m kg mN sPa C m W min max //.)./(3ϕφρσμλη目录1 概述 (1)1.1 蒸发及蒸发流程 (1)1.2 蒸发操作的分类 (1)1.3 蒸发操作的特点 (1)1.4 蒸发器选型 (2)2设计任务 (2)2.1设计题目 (2)2.2设计任务及操作条件 (2)2.2.1设计任务 (2)2.2.2.操作条件 (2)2.3设计项目 (3)3.设计条件及设计方案说明 (3)4物性数据及相关计算 (4)4.1蒸发工艺设计计算 (4)4.3 估计各效蒸发溶液的沸点和有效总温度差 (5)4.4加热蒸汽消耗量和各效蒸发水量的初步计算 (7)4.5蒸发器传热面积的估算 (9)4.6有效温度的再分配 (9)4.7重复上述计算步骤 (9)4.7.1计算各效料液 (10)4.7.2计算各效料液的温度 (10)4.7.3各效的热量衡算 (11)4.7.4 蒸发器传热面积的计算 (12)4.8计算结果列表 (13)5主体设备计算和说明 (13)5.1加热管的选择和管数的初步估计 (13)5.2循环管的选择 (14)5.3加热室的直径以及加热管数目的确定 (14)5.4分离室直径和高度的确定 (15)5.4.1分离室体积的计算式为 (15)5.4.2 分离室的高度和直径的确定 (16)5.5接管尺寸的确定 (16)5.5.1溶液的进出口 (17)5.5.2加热管蒸汽进口与二次蒸气出口的确定 (17)5.5.3冷凝水进出口的确定 (17)6辅助设备的选择 (18)6.1气液分离器 (18)6.2蒸汽冷凝器 (19)6.2.1冷却水量 (19)6.2.2冷凝器的直径 (19)6.2.3淋水板的设计 (19)7 三效蒸发器主要结构尺寸和计算结果 (20)8对本设计进行评述 (22)9 参考资料 (22)1 概述1.1 蒸发及蒸发流程定义：物质从液态转化为气态的相变过程。

化工原理课程设计说明书目录一前言 (3)二设计任务 (4)三概述 (5)3.1蒸发及蒸发器简介 (5)3.2蒸发设备简介 (5)3.3 设计方案简介 (6)四主要设备的工艺设计计算 (6)4.1估计各效蒸发量和完成液浓度 (7)4.2估计各效蒸发溶液的沸点和有效总温度差 (7)4.3加热蒸汽消耗量和各效蒸发水量的初步计算 (9)4.4蒸发器传热面积的估算 (10)4.5有效温度的再分配 (11)4.6重复上述计算步骤 (12)4.7计算结果列表 (14)五主体设备计算和说明 (15)5.1加热管的选择和管数的初步估计 (15)5.2循环管的选择 (15)5.3加热管的直径以及加热管数目的确定 (16)5.4分离室直径和高度的确定 (16)5.5接管尺寸的确定 (17)六附属设备的选择 (15)6.1气液分离器 (19)6.2蒸汽冷凝器 (20)七三效蒸发器主要结构尺寸和计算结果 (18)7.1蒸发器的主要结构尺寸的确定 (21)7.2 气液分离器结构尺寸的确定 (21)八符号单位说明 (22)九参考文献 (22)十设计总结 (23)十一附录 (24)附录1：并流加料蒸发流程 (24)附录 2：并流加料三效蒸发器的物料衡算和热量衡算示意图 (25)一前言蒸发器可广泛用于医药、食品、化工、轻工等行业的水溶液或有机溶媒溶液的蒸发,特别适用于热敏性物料(例如中药生产的水、醇提取液等)。

同时，蒸发操作也可对溶剂进行回收。

蒸发是使含有不挥发溶质的溶液沸腾汽化并移出蒸气，从而使溶液中溶质浓度提高的单元操作。

蒸发有它独特的特点：从传热方面看，原料液和加热蒸气均为相变过程，属于恒温传热；从溶液特点分析，有的溶液有晶体析出、易结垢、易生泡沫、高温下易分解或聚合、粘度高，腐蚀性强；从传热温差上看，因溶液蒸气压降低，沸点增高，故传热温度小于蒸发纯水的温度差；从泡沫夹带情况看，二次蒸气夹带泡沫。

需用辅助仪器除去；从能源利用上分析，可以对二次蒸气重复利用……这就要求我们从五个方面考虑蒸发器的设计。

NaOH水溶液三效并流加料蒸发装置的设计设计单位：设计者：设计日期：设计任务书一、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2.5×104吨/年NaOH水溶液2.设备形式蒸发器3.操作条件a．N aOH水溶液的原料液浓度为10%(wt) ，温度为35℃，用预热器加热至第一效沸点温度，再送进蒸发器；完成液浓度为40%(wt)。

b．加热蒸汽压强为500kPa（绝压），末效为真空，压力为15.5kPa（绝压）。

c．各效传热系数分别为：K1=3000 W/(m2·℃)K2=1500 W/(m2·℃)K3= 750W/(m2·℃)d．各效蒸发器中的液面高度：1.5-2.5m。

e．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。

f．每年按330天计，每天24小时连续运行。

三、设计项目1.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。

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，包括预热器、汽液分离器及蒸汽冷凝器。

5.绘制NaOH水溶液三效并流加料蒸发装置的流程图及蒸发器总装配图。

目录1.概述 (1)1.1蒸发操作的特点 (1)1.2蒸发设备及蒸发器 (5)1.3三效蒸发工艺流程 (10)2.工艺计算及主体结构计算 (11)2.1三效蒸发工艺计算 (11)2.1.1三效蒸发器设计流程 (11)2.1.2设计计算 (13)2.2蒸发器主要结构计算 (23)3.蒸发装置辅助设备选型 (30)4.探索使用Aspen Plus设计蒸发器方法 (33)5.后记 (35)1、概述1.1蒸发操作的特点蒸发是将非挥发性物质的稀溶液加热沸腾，使溶剂气话，溶液浓缩得到浓溶液的过程。

1.1.1蒸发的基本流程蒸发过程的两个必要组成部分是加热溶剂使水蒸气汽化和不断除去汽化的水蒸气，前一部分在蒸发器内进行，后一部分在冷凝器完成。

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。

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：888888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水溶液三效蒸发工艺设计设计题目：KNO3设计条件：1.年处理能力为7.92×104t/aKNO3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1.1蒸发简介.........................................................1.2蒸发操作的分类...................................................1.3蒸发操作的特点...................................................1.4蒸发设备......................................................... 2设计条件及设计方案说明.............................................2.1设计方案的确定以及蒸发器选型.....................................2.2工艺流程简介.....................................................3.物性数据及相关计算.................................................3.1蒸发器设计计算...................................................3.1.1估计各效蒸发量和完成液浓度..................................3.1.2估计各效蒸发溶液的沸点和有效总温度差........................3.1.3加热蒸汽消耗量和各效蒸发水量的初步计算......................3.1.4蒸发器传热面积的估算........................................3.1.5有效温度的再分配............................................3.1.6重复上述计算步骤............................................3.1.7计算结果....................................................3.1.8蒸发器设备计算和说明........................................3.1.9辅助设备的选择..............................................3.2换热器设计计算...................................................3.3管道管径的计算................................................... 4对本设计的自我评述.................................................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。