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化工原理课程设计三效蒸发一、引言蒸发是化工过程中常用的分离技术之一，广泛应用于化工工艺中的浓缩、提纯、结晶等过程。
三效蒸发是一种高效的蒸发方式，通过多级蒸发器的串联，能够实现能量的充分利用，提高产品质量和能源利用效率。
本文将对化工原理课程设计中的三效蒸发进行详细介绍。
二、三效蒸发的原理三效蒸发是指通过三个级别的蒸发器进行连续蒸发，每个级别的蒸发器都能够利用前一级别的蒸汽来提供热量，从而实现能量的充分回收。
三效蒸发的原理可以概括为以下几个步骤：1. 一效蒸发：将待浓缩溶液进入一效蒸发器，通过加热使其部分蒸发，产生蒸汽。
蒸汽在一效蒸发器中冷凝，释放出的热量用于加热待浓缩溶液。
2. 二效蒸发：一效蒸发器中冷凝的蒸汽进入二效蒸发器，再次进行蒸发。
二效蒸发器中的待浓缩溶液通过加热蒸发，产生更高质量的蒸汽。
二效蒸发器中冷凝的蒸汽同样用于加热待浓缩溶液。
3. 三效蒸发：二效蒸发器中冷凝的蒸汽进入三效蒸发器，进行最后一次蒸发。
三效蒸发器中的待浓缩溶液通过加热蒸发，产生最高质量的蒸汽。
三效蒸发器中冷凝的蒸汽同样用于加热待浓缩溶液。
通过以上步骤，三效蒸发可以实现能量的充分回收，提高能源利用效率。
三、三效蒸发的应用三效蒸发广泛应用于化工工艺中的浓缩、提纯、结晶等过程。
以下是三效蒸发在不同领域的应用案例：1. 食品工业：三效蒸发被用于果汁、乳制品、酱油等食品的浓缩过程。
通过三效蒸发，可以将大量的水分蒸发出去，提高产品的浓缩度和保存期限。
2. 医药工业：三效蒸发被用于制药工艺中的溶剂回收和浓缩。
通过三效蒸发，可以将溶剂回收利用，减少环境污染，并提高产品质量。
3. 石油化工：三效蒸发被用于石油化工过程中的废水处理和溶剂回收。
通过三效蒸发，可以将废水中的溶解物质浓缩，减少废水的排放量，并将溶剂回收利用。
四、三效蒸发的优势和挑战三效蒸发相比传统的单效蒸发具有以下优势：1. 能量回收：通过多级蒸发器的串联，三效蒸发可以实现能量的充分回收，减少能源消耗。
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。
三效蒸发器操作说明书 Document number：WTWYT-WYWY-BTGTT-YTTYU-2018GT*************有限公司三效蒸发结晶装置操作说明书一、安全事项警告：1.本装置电气控制柜内部严禁进水或受潮。
2.操作人员必须严格按照本公司所提供的操作说明操作。
3.操作人员必须具备基本的电气常识和机械常识，并经过培训考核合格后才能操作。
4.严禁在无介质的状态下运转本装置。
5.严禁在介质蒸发干后，继续运转。
6.操作人员在操作之前应该注意到本装置的警示标志。
7.本装置安装有报警装置，一旦发现异常，立刻按照程序处理。
安全注意事项1.请牢记停止开关的位置，以便出现异常时可以立即停机；2.无论进行何种保养，检查，调整，请务必关闭机台及主开关；3.停电时请关闭主电源开关。
安全标志1.在机台上必要的地方张贴防止事故的警告等的安全标志，并请务必遵守标志中显示的注意事项；2.请勿剥除机台上所附的警告等安全标志，若标志丢失或因污损等原因使其无法辩认时，请与本公司联系并设法替换。
二、设备基本组成详见三效蒸发装置竣工图（PID图）。
三、操作说明开车前的检查、准备工作：1.操作人员必须事先经过培训后才能操作该设备，并遵循操作说明书的要求；2.检查设备各法兰，阀门，管道有没有漏气，漏水的现象；3.检查各泵的油位是否充足，应在二分之一处；4.启动密封水泵，保证各泵有充足的冷却密封水供应；5.提前确认相关连接部分，蒸汽系统、冷却水系统、配电室等，蒸汽、电、冷却水、原水正常情况下开车；6.开机前确保主电源正常，设备电源在接通状态。
所有阀门在设定的开关状态，仪表正常工作；7.开机前确认浓缩装置原水池液位，浓缩装置物料槽在高液位时可以进行处理。
如不在设定液位时，需要处理，必须随时掌握处理进度；8.本设备实现自动化，执行一键开机运行，设备按设置程序自动运行。
自动时，执行以下操作：1.首次启动时需要往真空泵补水，。
若真空泵之前有运行过，则无需再次补水。
设计题目：NaOH水溶液三效并流加料蒸发装置的设计设计者：设计日期：年月日审核：2009级化工单元操作课程设计任务书一、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 3.96×104吨/年NaOH水溶液2.设备形式中央循环管式蒸发器3.操作条件(1) NaOH水溶液的原料液浓度为5%。
完成液浓度为25%，原料液温度为第一效沸点温度，原料液比热为3.7KJ(kg·℃)，各效蒸发器中溶液的平均密度为：ρ1=1014kg/m3，ρ2=1060 kg/m3，ρ3=1239 kg/m3；(2)加热蒸气压强为500kPa（绝压），冷凝器压强为15 kPa（绝压）：(3)各效蒸发器的总传热系数：Ｋ1=1500Ｗ/(m2·℃)，Ｋ2=1000Ｗ/(m2·℃)，Ｋ3=600Ｗ/(m2·℃)；（4）各效蒸发器中页面的高度：1.5m；（5）各效加热蒸气的冷凝液均在饱和温度下下排出，假设各效传热面积相等，并忽略热损失；（6）每年按330天计算，每天24小时运行。
三、设计项目（1）设计方案简单，对确定的工艺流程及蒸发器形式进行简要论述；（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）绘制NaOH水溶液三效并流加料蒸发装置的流程及蒸发器设备工艺简图；（5）对本设计的评述1目录（一）蒸发器的形式、流程、效数论证..................（二）工艺计算......................................（三）蒸发器主要工艺尺寸的设计计算..................（四）设计感想......................................（五）设计图纸......................................2（一）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。
前言本课程设计书在高俊老师主编的《化工原理课程设计》的详细介绍的基础上，经学生认真思考计算编制而成。
《化工原理课程设计》一书是在内蒙古工业大学多年来化工原理课程设计教学的基础上，经过内蒙古工业大学化工原理教学团队的不懈努力，结合内蒙古工业大学化工原理教学实践与人才培养的需求，为内蒙古工业大学化工学院各专业进行化工原理课程设计作为参考而编写的教材。
本设计书根据化工原理课程设计的一般要求，以及蒸发装置流程方案的确定原则﹑物料和热量衡算﹑主要设备工艺尺寸的计算，其内容包含氢氧化钠的三效蒸发装置的规格以及各部分的规格，每一部分都是经过学生详细计算而得。
在本设计书中会向大家详细介绍三效蒸发装置的详细计算过程，在阅读的过程中会有细小的误差，但不会影响对设计的理解。
在设计书的后面会有装置与流程的简图，以便读者更好的理解。
由于编者水平有限，书中可能存在一些错漏和缺陷，希望读者多多谅解，谢谢。
目录第一章.设计方案简介...................................................................................................... - 1 -1.1蒸发器操作条件的确定........................... 错误！未定义书签。
1.2蒸发器的类型及其选择........................... 错误！未定义书签。
1.3多效蒸发效数的确定............................. 错误！未定义书签。
1.4多效蒸发流程的选择............................. 错误！未定义书签。
第二章.三效并流蒸发设计计算.........................................- 4 -2.1 估计各效蒸发量和完成液浓度.................................- 4 -2.2 估计各效液的蒸汽温度T ......................................- 4 -2.2.1 求各效因溶液沸点而引起的温度损失Δ’...................- 5 -2.2.2 求由于液柱静压力而引起的温度损失Δ’’..................- 6 -2.2.3 由流动阻力引起的温差损失Δ＇＇＇.........................- 7 -2.2．4 各效料液的温度和有效总温差...........................- 8 -2.3 加热蒸气消耗量和各效蒸发水量的初步计算......................- 8 -2.4 蒸发器传热面积估算........................................- 10 -2.5 有效温差的再分配..........................................- 11 -2.6 重复上述步骤..............................................- 11 -2.6.1 计算各效料液的质量分数................................- 11 -2.6.2 计算各效料液温度.....................................- 12 -2.6.3 各效热量衡算.........................................- 13 -2.6.4 蒸发器传热面积计算...................................- 15 -2.7 有效温差的再分配..........................................- 16 -2.8 重复上述步骤..............................................- 16 -2.8.1 计算各效料液的质量分数................................- 16 -2.8.2 计算各效料液温度.....................................- 16 -2.8.3 各效热量衡算.........................................- 18 -2.8.4 蒸发器传热面积计算...................................- 20 -2.9 计算结果列表..............................................- 21 -2.10.蒸发器的主要结构尺寸的计算................................- 21 -2.10.1 加热管的选择和管数的初步估算 ....................... - 21 -2.10.2 循环管的选择 ....................................... - 22 -2.10.3 加热室直径及加热管数目的确定 ....................... - 22 -2.10.4 分离室直径和高度的确定 ............................. - 22 -2.10.5 接管尺寸的确定 ..................................... - 23 - 第三章．三效蒸发器结构尺寸结果汇总 ................................ - 25 - 第四章．对设计的评述 .............................................. - 26 - 参考文献 .......................................................... - 27 - 谢辞 .............................................................. - 28 -第一章.设计方案简介1.1蒸发操作条件的确定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）的选定。
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。
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。
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。
设计题目：NaOH水溶液三效并流加料蒸发装置的设计设计者：设计日期：年月日审核：2009级化工单元操作课程设计任务书一、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 3.96×104吨/年NaOH水溶液2.设备形式中央循环管式蒸发器3.操作条件(1) NaOH水溶液的原料液浓度为5%。
完成液浓度为25%，原料液温度为第一效沸点温度，原料液比热为3.7KJ(kg·℃)，各效蒸发器中溶液的平均密度为：ρ1=1014kg/m3，ρ2=1060kg/m3，ρ3=1239 kg/m3；(2)加热蒸气压强为500kPa（绝压），冷凝器压强为15 kPa（绝压）：(3)各效蒸发器的总传热系数：Ｋ1=1500Ｗ/(m2·℃)，Ｋ2=1000Ｗ/(m2·℃)，Ｋ3=600Ｗ/(m2·℃)；（4）各效蒸发器中页面的高度：1.5m；（5）各效加热蒸气的冷凝液均在饱和温度下下排出，假设各效传热面积相等，并忽略热损失；（6）每年按330天计算，每天24小时运行。
三、设计项目（1）设计方案简单，对确定的工艺流程及蒸发器形式进行简要论述；（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）绘制NaOH水溶液三效并流加料蒸发装置的流程及蒸发器设备工艺简图；（5）对本设计的评述1目录（一）蒸发器的形式、流程、效数论证.................. （二）工艺计算...................................... （三）蒸发器主要工艺尺寸的设计计算.................. （四）设计感想...................................... （五）设计图纸......................................2（一）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。
1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①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而不需泵送②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。
③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：①溶液在效间是从低压流向高压的，因而必须用泵输送。
②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。
③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。
2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溶液的场合。
错流加料流程中采用部分并流加料和部分逆流加料，以利用逆流合并流流程各自的优点。
一般在末效采用并流，但操作比较复杂。
综上所述，本次选用并流加料流程3（二）工艺设计1.估算各效蒸发量和完成液浓度总蒸发量：3.96×104吨/年=3.96×104÷330÷24=5000kg/hＷ＝Ｆ(1-10x x )＝5000×（1-25.005.0）＝4000kg/h 因并流加料，蒸发中无额外蒸汽引出，可设Ｗ1: Ｗ2: Ｗ3＝1.0:1.1:1.2Ｗ＝Ｗ1＋Ｗ2＋Ｗ3＝3.3Ｗ1解得Ｗ1＝3.34000＝1212 kg/h Ｗ2＝1212×1.1＝1333kg/hＷ3＝1212×1.2＝1454kg/h1x ＝10W F Fx -＝1212500005.05000-⨯＝0.0662x ＝210W W F Fx --＝13331212500005.05000--⨯＝0.1023x ＝0.252.估算各效溶液的沸点和有效温度差设各效间压强降相等，则总压强为：∑∆P ＝k P -P 1＝500-15＝485 kPa各效间的平均压强差为i ∆P ＝3∑∆P ＝3485＝161 kPa 由各效的二次蒸汽压强，从书中查的相应的二次蒸汽温度和比汽化焓列于下表中：(1) 各效由于溶液的蒸汽压下降所引起的温度差损失'∆根据各效的二次蒸汽温度'i T （亦即相同压强下水的沸点）和各效完成液的浓度i x ，由NaOH 水溶液的杜林线图查的各效溶液的沸点iA t ,分别为:1,A t ＝138.5℃ 2,A t ＝123.1℃ 3,A t ＝65.3℃则各效由于溶液的蒸汽压下降所引起的温度差损失为'1∆＝1,A t -'1T ＝138.5-137.6＝0.9℃'2∆＝2,A t -'2T ＝123.1-116.2＝6.9℃'3∆＝3,A t -'3T ＝65.3-53.5＝11.8℃ 所以∑∆＝0.9＋6.9＋11.8＝19.5℃(2) 各效由于溶液静压强所引起的温度差损失''∆ 根据 m P ＝2'glρ+P得51,m P ＝339×103＋25.181.91014⨯⨯＝346×103Pa ＝346kPa 2,m P ＝178×103＋25.181.91060⨯⨯＝186×103 Pa ＝186kPa 3,m P ＝15×103＋25.181.91239⨯⨯＝24×103 Pa ＝24kPa 根据各效溶液的平均压强，由书中查得对应的饱和温度为：1,m T ＝138.3℃ 2,m T ＝117.6℃ 3,m T ＝65.0℃从而得''1∆＝1,m T -'1T ＝138.3-137.6＝0.7℃''2∆＝2,m T -'2T ＝117.6-116.2＝1.4℃''3∆＝3,m T -'3T ＝65.0-53.5＝11.5℃所以∑∆''＝''1∆＋''2∆＋''3∆＝0.7＋1.4＋11.5＝13.6℃ （3）由于流体阻力产生压强降所引起的温度差损失根据经验取'''1∆＝'''2∆＝'''3∆＝1℃所以∑∆'''＝'''1∆＋'''2∆＋'''3∆＝3℃ （4）各效溶液的沸点和有效总温度差溶液的沸点1t ＝'1T ＋1∆＝137.6＋0.9＋0.7＋1＝140.2℃ 2t ＝'2T ＋2∆＝116.2＋6.9＋1.4＋1＝125.5℃3t ＝'3T ＋3∆＝53.1＋11.8＋11.5＋1＝77.3℃有效总温度差∑∆t ＝()∑∆--'1k T T ＝（151.7-53.5）-（19.5＋13.6＋3）＝62.1℃63.加热蒸汽消耗量和各效蒸发水量的初步计算第一效的焓衡量式为：因沸点进料，故10t t =1W ＝'1111r r D η1η＝0.98-0.7×（1x -0x ）＝0.98-0.7×（0.066-0.05）＝0.968881W ＝0.96888×215521131D ⨯＝0.94991D （a ） 第二效的焓衡量式为：2η＝0.98-0.7×（2x -1x ）＝0.98-0.7×（0.102-0.066）＝0.9548查表得=1,W p c 4.282 kj/(kg ·℃)2W ＝0.9548()⎥⎦⎤⎢⎣⎡-⨯-⨯+⨯22155.1252.140)282.47.35000(2215215511W W ＝0.90181W ＋117.2＝0.85661D ＋117.2 （b ）7第三效的焓衡量式为：3η＝0.98-0.7×（3x -2x ）＝0.98-0.7×（0.25-0.102）＝0.8764查表得=2,W p c 4.245kj/(kg ·℃)3W ＝0.8764()⎥⎦⎤⎢⎣⎡-⨯-⨯-⨯+⨯23703.775.125)245.4282.47.35000(23702215212W W W ＝0.8764（0.93462W ＋376.3-0.08711W -0.08632W ）＝0.74352W ＋329.8-0.07631W＝0.7435×（0.85661D ＋117.2）＋329.8-0.0763×0.94991D ＝0.56441D ＋416.9 （c ）1W ＋2W ＋3W ＝4000 （d ）联立（a ）、（b ）、（c ）、（d ）式，解得1D ＝1462kg/h1W ＝1389kg/h2W ＝1369kg/h3W ＝1242kg/h4.估算蒸发器的传热面积8111r D Q =＝1462×2113＝3089206W'112r W Q =＝1389×2155＝2993295W'223r W Q =＝1369×2215＝3032335W111t T t -=∆＝151.7-140.2＝11.5℃2'1222t T t T t -=-=∆＝137.6-125.5＝12.1℃3'2333t T t T t -=-=∆＝116.2-77,3＝38.9℃1111t K Q S ∆=＝5.311.5150********÷⨯＝49.752m 2222t K Q S ∆=＝5.312.110002993295÷⨯＝68.722m 3333t K Q S ∆=＝5.338.96003032335÷⨯＝36.082m 误差估算所以需调整各效的有效温度差5.重新分配各效的有效温差＝44.922m9即11'1t S S t ∆=∆＝=⨯5.1192.4475.4912.74℃22'2t S S t ∆=∆＝=⨯5.1192.4475.4918.52℃ 33'3t S S t ∆=∆＝=⨯5.1192.4475.4931.24℃ 6.重复上述计算步骤（1）由所求得的各效蒸汽量。
