三效蒸发器设计

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。

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。

三效蒸发器方案（设备选型计算书）
2012年8月
一、工艺装置及过程选型：
采用三效顺流蒸发，待物料蒸发浓缩完毕，出料至浓缩液储槽进行下一道工序，蒸发器接触物料的材质选用碳钢。

二、蒸发计算
1、计算依据
进料液流量: 10000kg/h
进料液浓度：3%
进料温度：25℃
出料浓度：10%
蒸发量：7000kg/h
设加热蒸汽压力：0.35Mpa（绝）
冷却水进口温度：30℃(设定)
冷却水出口温度：40℃(设定)
2、主要工艺参数：
三效
三、设备一览表
四、本装置能耗（理论计算值）
采用本套设备生蒸汽耗指标约3.26吨汽/小时左右，蒸水耗蒸汽0.47t汽/t水。

二次循环水小时耗量134吨。

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。

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。

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。

- -目录第一章设计方案的确定31.1 蒸发器的类型与选择31.2 蒸发操作条件的确定11.2.1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22.1 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32.3.1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82.6.1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143.1 加热管的选择和管束的初步估计143.1.1 循环管直径的选择153.1.2 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153.2.1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174.1 气液分离器174.2蒸汽冷凝器主要类型174.3蒸汽冷凝器的设计与选用194.3.1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23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。

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。