1、 化 工 原 理 課 程 設 計 說 明 書 設計題目：NaOH水溶液蒸發(fā)裝置的設計設計者：班級：過控0702姓名：黃建章日期：2010-11-29指導教師： 設計成績： 目 錄符號說明11 蒸發(fā)裝置設計任務書11.1 設計題目21.2 設計任務及操作條件21.3 設計內容22 前言22.1概述2蒸發(fā)及蒸發(fā)流程2蒸發(fā)操作的分類3蒸發(fā)操作的特點32.1.4 蒸發(fā)設備33 蒸發(fā)器工藝設計計算43.1蒸濃液濃度計算43.2溶液沸點和有效溫度差的確定5各效由于溶液的蒸汽壓下降所引起的溫度差損失5各效由于溶液靜壓強所引起的溫度差損失6由經驗不計流體阻力產生壓降所引起的溫度差損失63.3加熱蒸汽消耗量和各

2、效蒸發(fā)水量的計算73.4蒸發(fā)器的傳熱面積和有效溫度差在各效中的分布以及傳熱系數K的確定83.5溫差的重新分配與試差計算9重新分配各效的有效溫度差9重復上述計算步驟93.6計算結果列表114 蒸發(fā)器工藝尺寸計算114.1 加熱管的選擇和管數的初步估計11加熱管的選擇和管數的初步估計11循環(huán)管的選擇12加熱室直徑及加熱管數目的確定12分離室直徑與高度的確定124.2接管尺寸的確定13溶液進出口13加熱蒸氣進口與二次蒸汽出口13冷凝水出口135 蒸發(fā)裝置的輔助設備145.1氣液分離器145.2蒸汽冷凝器14冷卻水量14冷凝器直徑D155.2.3 淋水板的設計156 主要設備強度計算及校核166.1蒸

3、發(fā)分離室和加熱室厚度設計167 課程設計心得17符號說明 1 蒸發(fā)裝置設計任務書1.1 設計題目NaOH水溶液蒸發(fā)裝置的設計1.2 設計任務及操作條件（1）設計任務處理量（ ）： 7200 （kg/h）（6000，7200，24000）料液濃度（ ）： 10.6% （wt%）（4.7，10.6%，）質量分率產品濃度（ ）： 23.7% （wt%）（23.7%，30%）質量分率加熱蒸汽溫度（ ） 158.1 （）（151，158.1）末效冷凝器的溫度（ ） 59.6 （）（49，59.6）（2）操作條件加料方式： 三效并流加料 原料液溫度： 第一效沸點溫度 各效蒸發(fā)器中溶液的平均密度：1=101

4、4kg/m3，2=1060kg/m3，3=1239kg/m3 加熱蒸汽壓強： 500kPa（絕壓） ，冷凝器壓強為 20 kPa（絕壓） 各效蒸發(fā)器的總傳熱系數：K1=1500W/（m2K），K2=1000W/（m2K），K3=600W/（m2K） 各效蒸發(fā)器中液面的高度： 1.5m 各效加熱蒸汽的冷凝液均在飽和溫度下排出。假設各效傳熱面積相等，并忽略熱損失。（3）設備型式 中央循環(huán)管式蒸發(fā)器 （4）廠 址 四 川 綿 陽 （5）工作日：每年300天，每天24小時連續(xù)運行。1.3 設計內容（1）設計方案的簡介：對確定的工藝流程及蒸發(fā)器型式進行簡要論述。（2）蒸發(fā)器的工藝計算：確定蒸發(fā)器的傳熱面

5、積。（3）蒸發(fā)器的主要結構尺寸設計（4）主要輔助設備選型，包括氣液分離及蒸氣冷凝器等（5）繪制工藝流程圖及蒸發(fā)器設計條件圖（6）設計結果匯總（7）對設計過程的評述和有關問題的討論（8）編寫課程設計說明書。2 前言2.1概述2.1.1蒸發(fā)及蒸發(fā)流程蒸發(fā)是采用加熱的方法，使含有不揮發(fā)性雜質（如鹽類）的溶液沸騰，除去其中被汽化單位部分雜質，使溶液得以濃縮的單元操作過程。蒸發(fā)操作廣泛用于濃縮各種不揮發(fā)性物質的水溶液，是化工、醫(yī)藥、食品等工業(yè)中較為常見的單元操作。化工生產中蒸發(fā)主要用于以下幾種目的：(1)獲得濃縮的溶液產品；(2)將溶液蒸發(fā)增濃后，冷卻結晶，用以獲得固體產品，如燒堿、抗生素、糖等產品；(

6、3)脫除雜質，獲得純凈的溶劑或半成品，如海水淡化。進行蒸發(fā)操作的設備叫做蒸發(fā)器。蒸發(fā)器內要有足夠的加熱面積，使溶液受熱沸騰。溶液在蒸發(fā)器內因各處密度的差異而形成某種循環(huán)流動，被濃縮到規(guī)定濃度后排出蒸發(fā)器外。蒸發(fā)器內備有足夠的分離空間，以除去汽化的蒸汽夾帶的霧沫和液滴，或裝有適當形式的除沫器以除去液沫，排出的蒸汽如不再利用，應將其在冷凝器中加以冷凝。蒸發(fā)過程中經常采用飽和蒸汽間壁加熱的方法，通常把作熱源用的蒸汽稱做一次蒸汽，從溶液蒸發(fā)出來的蒸汽叫做而次蒸汽。2.1.2蒸發(fā)操作的分類按操作的方式可以分為間歇式和連續(xù)式，工業(yè)上大多數蒸發(fā)過程為連續(xù)穩(wěn)定操作的過程。按二次蒸汽的利用情況可以分為單效蒸發(fā)和

7、多效蒸發(fā)，若產生的二次蒸汽不加利用，直接經冷凝器冷凝后排出，這種操作稱為單效蒸發(fā)。若把二次蒸汽引至另一操作壓力較低的蒸發(fā)器作為加熱蒸氣，并把若干個蒸發(fā)器串聯組合使用，這種操作稱為多效蒸發(fā)。多效蒸發(fā)中，二次蒸汽的潛熱得到了較為充分的利用，提高了加熱蒸汽的利用率。按操作壓力可以分為常壓、加壓或減壓蒸發(fā)。真空蒸發(fā)有許多優(yōu)點：（1）、在低壓下操作，溶液沸點較低，有利于提高蒸發(fā)的傳熱溫度差，減小蒸發(fā)器的傳熱面積；（2）、可以利用低壓蒸氣作為加熱劑；（3）、有利于對熱敏性物料的蒸發(fā)；（4）、操作溫度低，熱損失較小。在加壓蒸發(fā)中，所得到的二次蒸氣溫度較高，可作為下一效的加熱蒸氣加以利用。因此，單效蒸發(fā)多為真

8、空蒸發(fā)；多效蒸發(fā)的前效為加壓或常壓操作，而后效則在真空下操作。2.1.3蒸發(fā)操作的特點從上述對蒸發(fā)過程的簡單介紹可知，常見的蒸發(fā)時間壁兩側分別為蒸氣冷凝和液體沸騰的傳熱過程，蒸發(fā)器也就是一種換熱器。但和一般的傳熱過程相比，蒸發(fā)操作又有如下特點:(1) 沸點升高 蒸發(fā)的溶液中含有不揮發(fā)性的溶質，在港臺壓力下溶液的蒸氣壓較同溫度下純溶劑的蒸氣壓低，使溶液的沸點高于純溶液的沸點，這種現象稱為溶液沸點的升高。在加熱蒸氣溫度一定的情況下，蒸發(fā)溶液時的傳熱溫差必定小于加熱唇溶劑的純熱溫差，而且溶液的濃度越高，這種影響也越顯著。(2) 物料的工藝特性 蒸發(fā)的溶液本身具有某些特性，例如有些物料在濃縮時可能析出

9、晶體，或易于結垢；有些則具有較大的黏度或較強的腐蝕性等。如何根據物料的特性和工藝要求，選擇適宜的蒸發(fā)流程和設備是蒸發(fā)操作彼此必須要考慮的問題。(3) 節(jié)約能源 蒸發(fā)時汽化的溶劑量較大，需要消耗較大的加熱蒸氣。如何充分利用熱量，提高加熱蒸氣的利用率是蒸發(fā)操作要考慮的另一個問題。2.1.4 蒸發(fā)設備蒸發(fā)設備的作用是使進入蒸發(fā)器的原料液被加熱，部分氣化，得到濃縮的完成液，同時需要排出二次蒸氣，并使之與所夾帶的液滴和霧沫相分離。 蒸發(fā)的主體設備是蒸發(fā)器，它主要由加熱室和蒸發(fā)室組成。蒸發(fā)的輔助設備包括：使液沫進一步分離的除沫器，和使二次蒸氣全部冷凝的冷凝器。減壓操作時還需真空裝置。茲分述如下： 由于生產

10、要求的不同，蒸發(fā)設備有多種不同的結構型式。對常用的間壁傳熱式蒸發(fā)器，按溶液在蒸發(fā)器中的運動情況，大致可分為以下兩大類：（1）循環(huán)型蒸發(fā)器 特點：溶液在蒸發(fā)器中做循環(huán)流動，蒸發(fā)器內溶液濃度基本相同，接近于完成液的濃度。操作穩(wěn)定。此類蒸發(fā)器主要有a.中央循環(huán)管式蒸發(fā)器，b.懸筐式蒸發(fā)器， c.外熱式蒸發(fā)器， d.列文式蒸發(fā)器， e.強制循環(huán)蒸發(fā)器。其中，前四種為自然循環(huán)蒸發(fā)器。（2）單程型蒸發(fā)器 特點：溶液以液膜的形式一次通過加熱室，不進行循環(huán)。 優(yōu)點：溶液停留時間短，故特別適用于熱敏性物料的蒸發(fā)；溫度差損失較小，表面?zhèn)鳠嵯禂递^大。 缺點：設計或操作不當時不易成膜，熱流量將明顯下降；不適用于易結晶

11、、結垢物料的蒸發(fā)。此類蒸發(fā)器主要有a.升膜式蒸發(fā)器，b.降膜式蒸發(fā)器，c.升降膜式蒸發(fā)器，d.刮板式膜式蒸發(fā)器。本次設計采用的是中央循環(huán)管式蒸發(fā)器 ：結構和原理：其下部的加熱室由垂直管束組成，中間由一根直徑較大的中央循環(huán)管。當管內液體被加熱沸騰時，中央循環(huán)管內氣液混合物的平均密度較大；而其余加熱管內氣液混合物的平均密度較小。在密度差的作用下，溶液由中央循環(huán)管下降，而由加熱管上升，做自然循環(huán)流動。溶液的循環(huán)流動提高了沸騰表面?zhèn)鳠嵯禂担瑥娀苏舭l(fā)過程。這種蒸發(fā)器結構緊湊，制造方便，傳熱較好，操作可靠等優(yōu)點，應用十分廣泛，有標準蒸發(fā)器之稱。為使溶液有良好的循環(huán)，中央循環(huán)管的截面積，一般為其余加熱管總

12、截面積的40%100%；加熱管的高度一般為12m；加熱管徑多為2575mm之間。但實際上，由于結構上的限制，其循環(huán)速度較低（一般在0.40.5m/s以下）；而且由于溶液在加熱管內不斷循環(huán)，使其組成始終接近完成液的組成，因而溶液的沸點高、有效溫度差減小；設備的清洗和檢修也不夠方便。3 蒸發(fā)工藝設計計算3.1蒸濃液濃度計算多效蒸發(fā)的工藝計算的主要依據是物料衡算和、熱量衡算及傳熱速率方程。計算的主要項目有：加熱蒸氣（生蒸氣）的消耗量、各效溶劑蒸發(fā)量以及各效的傳熱面積。計算的已知參數有：料液的流量、溫度和組成，最終完成液的濃組成，加熱蒸氣的壓力和冷凝器中的壓力等。（一）蒸發(fā)器的設計步驟多效蒸發(fā)的計算一

13、般采用迭代計算法。（）根據工藝要求及溶液的性質，確定蒸發(fā)的操作條件（如加熱蒸氣壓強及冷凝器的壓強），蒸發(fā)器的型式、流程和效數。（）根據生產經驗數據，初步估計各效蒸發(fā)量和各效完成液的組成。（）根據經驗假設蒸氣通過各效的壓強降相等，估算個效溶液沸點和有效總溫差。（）根據蒸發(fā)器的焓（熱量）衡算，求各效的蒸發(fā)量和傳熱速率。（）根據傳熱速率方程計算各效的傳熱面積。若求得的各效傳熱面積不相等，則應根據各效傳熱面積相等的原則重新分配有效溫度差，重復步驟（3)至（5），直到所求得各效傳熱面積相等（或滿足預先給出的精度要求）為止。（二）蒸發(fā)器的設計計算總蒸發(fā)量: W=F (1-)=7200(1-)=3979.7

14、47 kg/h因并流加料，蒸發(fā)中無額外蒸汽引出,可設 W1:W2:W3=1:1.1:1.2W=W1+W2+W3=3.3W1W1=1205.9W2=1.11205.9=1326.49W3=1.21205.9=1447.08x1=0.1273x2=0.1635x3=0.2373.2溶液沸點和有效溫度差的確定設各效間的壓力降相等，則總壓力差為： P= P1-PK=500-20=480 KPa Pi=160 KPa式中 Pi -各效加熱蒸汽壓力與二次蒸氣壓力之差KPa， -第一次加熱蒸氣的壓力KPaPK -末效冷凝器中的二次蒸氣的壓力Kpa各效間的壓力差可求得各效蒸發(fā)室的壓力即 P1=P1-Pi=50

15、0-160=340 KPa P2=P1-2Pi=500-2160=180 KPa P3=Pk =20 Kpa由各效的二次蒸汽壓力，從手冊中查得相應的二次蒸汽溫度和汽化潛熱列與下表中: 效數IIIIII二次蒸汽壓強Pi，KPa34018020二次蒸汽溫度 Ti，(即下一效加熱蒸汽溫度)137.7116.660.1二次蒸汽的汽化潛熱ri，kJ/kg(即下一效加熱蒸汽的汽化潛熱)215522142355多效蒸發(fā)中的有效傳熱總溫度差可用下式計算： t=(T1-TK)-式中 -有效總溫度差，為各效有效溫度差之和，；-第I效加熱蒸氣的溫度，；TK -冷凝器操作壓力下二次蒸氣的飽和溫度，；-總的溫度差損失，

16、為各效溫度差損失之和，。 =+式中 - 由于溶液的蒸汽壓下降而引起的沸點升高（溫度差損失），；-由于蒸發(fā)器紅溶液的靜壓強而引起的沸點升高（溫度差損失），；-由于管道流體阻力產生壓強降而引起的沸點升高（溫度差損失），。3.2.1各效由于溶液的蒸汽壓下降所引起的溫度差損失根據各效二次蒸汽溫度(即相間壓力下水的沸點)和各效完成液濃度xi，由NaOH水溶液的杜林線圖查得各效溶液的沸點tAi分別為: tA1=141 tA2=122 tA3=72;則各效由于溶液蒸汽壓下降所引起的溫度差損失為 1=tA1-T1=141-137.7=3.3 2=tA2-T2=122-116.6=5.4 3=tA3-T3=72

17、-60.1=11.9所以 =3.3+5.4+11.9=20.63.2.2各效由于液柱靜壓力所引起的沸點升高（溫度差損失）由于蒸發(fā)器中液柱靜壓力引起的溫度差損失 某些蒸發(fā)器在操作時，器內溶液需維持一定的液位，因而蒸發(fā)器中溶液內部的壓力大于液面的壓力，致使溶液內部的沸點較液面處的為高，二者之差即為因液柱靜壓力引起的溫度差損失為簡便起見，以液層中部點處的壓力和沸點代表整個液層的平均壓力和平均溫度，則根據流體靜力學方程，液層的平均壓力為式中 蒸發(fā)器中液面和底層的平均壓強，Pa；p/二次蒸氣的壓強，即液面處的壓強，Pa；溶液的平均密度，kg/m3；-液層高度，m；g-重力加速度，m/s2。NaOH水溶液

18、密度(Kg/m3) 1=1014kg/m3，2=1060kg/m3，3=1239kg/m3 所以 =340+=347.461 KPa =180+=187.799 KPa = 20+=29.116 KPa根據各效溶液平均壓力查得對應的飽和溶液溫度為: =138.6 ; =118.1; =66.0根據 = 式中-根據平均壓力求取的水的沸點，-根據二次蒸氣壓力求得水的沸點所以 D=0.9+1.5+5.9=8.33.2.3由經驗不計流體阻力產生壓降所引起的溫度差損失由于管道流體阻力產生的壓強降所引起的溫度差損失在多效蒸發(fā)中末效以前各效的二次蒸汽流到次一效的加熱室的過程中由于管道阻力使其壓強降低蒸汽的飽

19、和溫度也相應降低由此引起的溫度差損失即為，根據經驗其值1 ，即=1，則 = 3根據以估算的各效二次蒸汽壓強及溫度差損失，即可由下式估算溶液各效溶液的沸點t所以總的溫度差損失為 =+ =20.6+8.3+3=31.93.2.4 各效料液的溫度和有效總溫差由各效二次蒸汽壓力Pi及溫度差損失i，即可由下式估算個料液的溫度ti，ti=Ti+i 1=1+1+1=3.3+0.9+1=5.2 2=2+2+2=5.4+1.5+1=7.9 3=3+3+3=11.9+5.9+1= 18.8所以各效料液的溫度為：=137.7+5.2=142.9 =116.6+7.9=124.5 =60.1+18.8=78.9有效總

20、溫度差 由手冊可查得500 kPa飽和蒸汽的溫度為151.7 、汽化潛熱為2113 kJ/kg，所以 =151.7-60.1-31.9=59.7 3.3加熱蒸汽消耗量和各效蒸發(fā)水量的初步計算第i效的焓衡算式為：由上式可求得第i效的蒸發(fā)量.若在焓衡算式計入溶液的能縮熱及蒸發(fā)器的熱損失時，尚需考慮熱利用系數一般溶液的蒸發(fā)，可取得0.98-0.7x（式中x為溶液的濃度變化，以質量分率表示）。 第i效的蒸發(fā)量的 計算式為式中 -第i效的加熱蒸汽量，當無額外蒸汽抽出時= - 第i效加熱蒸氣的汽化潛熱 -第i效二次蒸氣的汽化潛熱-原料液的比熱 -水的比熱，-分別為 第i效及第i-1效溶液的沸點-第i效的熱

21、利用系數，無因次對于加熱蒸氣消耗量，可列出各效焓衡算式并與式W=Wi聯解而求得。第一效的熱量衡算式為:W1=1（+）對于沸點進料，t0=t1，考慮到NaOH溶液濃縮熱的影響，熱利用系數計算式為h1 xi，式中xi為第i效蒸發(fā)器中溶質質量分數的變化。h1 =0.98-0.7(0.1273-0.106)=0.9651由相關手冊查得 cp0=3.97KJ/(Kg.)，cpw =4.187 KJ/(Kg.)所以 (a)同理第二效的熱量衡算式為: 0.98-0.7(0.1635-0.1273)=0.9547 所以 = =0.8961+226.5 (b)第三效的熱衡算式為: 0.98-0.7(0.237-

22、0.1635)=0.9285所以 = =0.6392+694.5 (c) 又 W1+W2+ W3=3979.747 (d) 聯立(a),(b),(c),(d)式,解得: W1=1206.46 Kg/h W2=1307.6 Kg/h W3=1465.7 Kg/h D1=1278.57 Kg/h3.4蒸發(fā)器的傳熱面積和有效溫度差在各效中的分布以及傳熱系數K的確定任意一效的傳熱速率方程為Si=式中 -第i效的傳熱速率，W。 -第i效的傳熱系數，W/（m2, ）. -第i效的傳熱溫度差， Si-第i效的傳熱面積，m2W=T1-t1=151.7-142.9=8.8/6 W137.7-124.5=13.2

23、W=116.6-78.9=37.7誤差為： 誤差較大，故應調整各效的有效溫度差，重復上述步驟。3.5溫差的重新分配與試差計算3.5.1重新分配各效的有效溫度差平均傳熱面積:重新分配有效溫度差: 3.5.2重復上述計算步驟3.5.2.1由所求各效蒸汽量求各效溶液濃 3.5.2.2計算各效溶液沸點末效溶液沸點和二次蒸汽壓力保持不變,各種溫度差損失可視為恒定，故末效溶液的溫度仍為=78.9,而 =31.13則第III效加熱蒸汽溫度（即第II效二次蒸汽溫度）為 .03由第II效二次蒸汽的溫度T2/=110.03,再由第II效料液的濃度X2=0.1629查杜林線圖，可得第II效料液的沸點為: 106。由

24、液柱靜壓力即流動阻力而引起的溫度差損失可視為不變，所以第II效料液的溫度為：108.5同理：由t2=108.5 ，=16.81得 由第I效二次蒸汽的溫度T1/ =125.31，再由第I效料液的濃度X1=0.1273查杜林線圖，可得第I效料液的沸點為: 132則第一效料液的溫度為： 第一效料液的溫度也可以由 t1 = T1=151.7-11.67=140.03 計算誤差為：1-0.0440.05，說明溶液的各種溫度差損失變化不大，不必重新計算，故有效總溫度差不變，為Dt=59.7 溫度差重新分配后各效溫度情況列于下表:效數第一效第二效第三效溶液沸點ti133.9108.578.9加熱蒸汽的溫度(

25、)151.7125.31110.03有效溫度差()11.6716.8131.133.5.2.3各效的熱量衡算: 二次蒸汽的汽化潛熱和二次蒸汽溫度Ti/() (即下一效加熱蒸汽)溫度 如下表： 效數第一效第二效第三效二次蒸汽溫度Ti/()(即下一效加熱蒸汽)溫度125.31110.0360.1二次蒸汽的汽化潛熱(即下一效加熱蒸汽的ri/)219222312355第一效： =0.980.7（0.12730.106）=0.9651 第二效： (0.1629-0.1273)=0.9444 = =0.8828+307.74第三效： =0.980.7(0.2370.1629)=0.9281 = =0.68

26、39+589.75因為： W 1+ W2+ W3=3979.747 Kg/h得： W 1=1201.25 Kg/hW2=1368.2 Kg/hW3 =1411.28 Kg/hD1=1291.25 Kg/h與第一次熱量恒算所得結果比較并計算誤差得=|1-|=0.0043 =|1-|=0.0443 =|1-|=0.0386相對誤差均在0.05以下，故計算的各效蒸發(fā)面積合理。其各效溶液濃度無明顯變化不必再算。3.5.2.4計算各效傳熱面積 W=11.67 W =16.81 W 誤差計算得： 迭代計算結果合理所以取平均傳熱面積 S=44.07m23.6計算結果列表效數123冷凝器加熱蒸汽溫度()151

27、.7125.31110.0360.1操作壓強Pi/ (KPa)2361462020溶液沸點ti133.9108.578.9完成液濃度(%)12.7316.2923.7蒸發(fā)水量Wi （Kg/h）1201.251368.21411.28生蒸汽量D （Kg/h）1291.25傳熱面積Si （m2）44.0744.0744.07表中P1/ 按T1/ =T2 =125.31查得, P2/按T2/ =T3 =110.03 查得, Pk/P3/ =20KPa4 蒸發(fā)器工藝尺寸計算蒸發(fā)器的主要結構尺寸（以下均以第一效為計算對象）4.1 加熱管的選擇和管數的初步估計4.1.1加熱管的選擇和管數的初步估計蒸發(fā)器的

28、加熱管通常選用25*2.5mm、38*2.5mm、57*3.5mm等幾種規(guī)格的無縫鋼管。考慮蒸發(fā)器的處理量較小，所以選38*2.5mm規(guī)格。加熱管的長度一般為0.62m，但也有選用2m以上的管子。管子長度的選擇應根據溶液結垢后的難以程度、溶液的起泡性和廠房的高度等因素來考慮，易結垢和易起泡沫溶液 的蒸發(fā)易選用短管。根據我們的設計任務和溶液性質，我們選用以下的管子。可根據經驗我們選取：L=0.8M，38*2.5mm可以根據加熱管的規(guī)格與長度初步估計所需的管子數， =44.07/*0.038*（0.8-0.1）=528（根）式中 S=-蒸發(fā)器的傳熱面積m2，由前面的工藝計算決定；d0-加熱管外徑m

29、； L-加熱管長度m。因加熱管固定在管板上，考慮管板厚度所占據的傳熱面積，則計算 時的管長應用（L0.1）m.4.1.2循環(huán)管的選擇循環(huán)管的截面積是根據使循環(huán)阻力盡量減小的原則考慮的。我們選用的中央循環(huán)管式蒸發(fā)器的循環(huán)管截面積可取加熱管總截面積的40%-100%。加熱管的總截面積可按計算。循環(huán)管內徑以表示，則 所以 0.8*528 *33678mm蒸發(fā)器加熱面積較小，取80%。查標準鋼管規(guī)格表：選取管子為：700*10mm 循環(huán)管管長與加熱管管長相同為0.8m。按上式計算出的后應從管規(guī)格表中選取管徑相近的標準管，只要n和相差不大，循環(huán)管的規(guī)格可一次確定。循環(huán)管的管長與加熱管相等，循環(huán)管的表面積

30、不計入傳熱面積中。4.1.3加熱室直徑及加熱管數目的確定加熱室的內徑取決于加熱管和循環(huán)管的規(guī)格、數目及在管板撒謊能夠的排列方式。 加熱管在管板上的排列方式有三角形排列、正方形排列、同心圓排列。根據我們的數據表加以比較我們選用三角形排列式。管心距t為相鄰兩管中心線之間的距離，t一般為加熱管外徑的1.251.5倍， 確定加熱室內徑和加熱管數的具體做法是：先計算管束中心線上管數nc，管子安正三角形排列時， =1.1* ；其中n為總加熱管數。初步估計加熱室Di=t(nc-1)+2,式中=(11.5)d0.然后由容器公稱直徑系列，試選一個內徑作為加熱室內徑并以該內徑和循環(huán)管外徑作同心圓，在同心圓的環(huán)隙中

31、，按加熱管的排列方式和管心距作圖。所畫的管數n必須大于初值，若不滿足，應另選一設備內徑，重新作圖，直至合適。 由于加熱管的外徑為38mm，可取管心距為48mm；以三角形排列計算26 ，=(11.5)d0=1.5*d0，由=1400mm和=700mm做同心圓，在同心圓的環(huán)隙中，按加熱管的排列方式和管心距作圖，得管數為523根，與初值其相對誤差為|1-528/523|=0.00956，誤差較小，所以取加熱室直徑1400合適。選取加熱室殼體內徑為1400mm壁厚為12mm4.1.4分離室直徑與高度的確定分離室的直徑與高度取決于分離室的體積，而分離室的體積又與二次蒸汽的體積流量及蒸發(fā)體積強度有關。分離

32、室體積V的計算式為：式中 V-分離室的體積，m3 W-某效蒸發(fā)器的二次蒸汽量，kg/h; P-某效蒸發(fā)器二次蒸汽量，Kg/m3 ， U-蒸發(fā)體積強度，m3/(m3*s)，即每立方米分離室體積每秒產生的二次蒸汽量。一般用允許值為U=1.11.5 m3/(m3*s)根據由蒸發(fā)器工藝計算中得到的各效二次蒸汽量，再從蒸發(fā)體積強度U的數值范圍內選取一個值，即可由上式算出分離室的體積。一般說來，各效的二次蒸汽量不相同，其密度也不相同，按上式計算得到的分離室體積也不會相同，通常末效體積最大。為方便起見，各效分離室的尺寸可取一致。分離室體積宜取其中較大者。確定了分離室的體積，其高度與直徑符合關系，確定高度與直

33、徑應考慮以下原則：（1）分離室的高度與直徑之比H/D=12。對于中央循環(huán)管式蒸發(fā)器，其分離室高度一般不能小于1.8m，以保證足夠的霧沫分離高度。分離室的直徑也不能太小，否則二次蒸汽流速過大，導致霧沫夾帶現象嚴重。(2)在條件允許的情況下，分離室的直徑盡量與加熱室相同，這樣可使結構簡單制造方便。（3）高度和直徑都適于施工現場的安放。現取分離室中U=1.5m3/（m3*s）。各效二次蒸汽溫度查得各效蒸汽密度為：1=1.9kg/m3，2=0.9635kg/m3，3=0.1307kg/m3各效蒸汽量分別為： W 1=1201.25 Kg/h ， W2=1368.2 Kg/h， W3 =1411.28

34、Kg/h按第三效計算 =1411.28/（3600*0.1307*1.1）=2.8 m3取D= =1.4m，則由得H=1.82m H/D=1.3滿足要求 分離室高H=1.82m，直徑D=1.4m4.2接管尺寸的確定流體進出口的內徑按下式計算式中 -流體的體積流量 m3/s U-流體的適宜流速 m/s 估算出內徑后，應從管規(guī)格表格中選用相近的標準管。各效蒸發(fā)器中溶液的平均密度：1=1014kg/m3，2=1060kg/m3，3=1239kg/m34.2.1溶液進出口 對于并流加料的三效蒸發(fā)，第一效溶液流量最大，若各效設備尺寸一致的話，根據第一效溶液流量確定接管。取流體的流速U為0.8 m/s；

35、所以取63.53.5mm 規(guī)格管。4.2.2加熱蒸氣進口與二次蒸汽出口 各效結構尺寸一致二次蒸汽體積流量應取各效中較大者。取U=30，按第三效計算： 所以取377X10mm規(guī)格管。4.2.3冷凝水出口 冷凝水的排出一般屬于液體自然流動，接管直徑應由各效加熱蒸氣消耗量較大者確定。按第三效計算水的密度948，取U=0.15 所以取68X3.5mm規(guī)格管。5 蒸發(fā)裝置的輔助設備5.1氣液分離器蒸發(fā)操作時，二次蒸汽中夾帶大量的液體，雖在分離室得到初步的分離，但是為了防止損失有用的產品或防止污染冷凝液，還需設置氣液分離器，以使霧沫中的液體聚集并與二次蒸汽分離，故氣液分離器或除沫器。其類型很多，我們選擇慣

36、性式除沫器，其工作原理是利用帶有液滴的二次蒸汽在突然改變運動方向時，液滴因慣性作用而與蒸汽分離。在慣性式分離器的主要尺寸可按下列關系確定： 式中： -二次蒸汽的管徑，m -除沫器內管的直徑，m-除沫器外罩管的直徑，m -除沫器外殼的直徑，m H-除沫器的總高度，m h-除沫器內管頂部與器頂的距離，m=0.357m=357mm=357mm =535.5mm =714mm H=714mm h=0.5*=178.5mm選取二次蒸汽流出管：377X10mm 除沫器內管560X10mm 除沫器外罩管：820X12mm5.2蒸汽冷凝器蒸汽冷凝器的作用是用冷卻水將二次蒸汽冷凝。當二次蒸汽為有價值的產品需要回

37、收或會嚴重地污染冷卻水時，應采用間壁式冷卻器。當二次蒸汽為水蒸氣不需要回收時，可采用直接接觸式冷凝器。二次蒸汽與冷凝水直接接觸進行熱交換，其冷凝效果好，被廣乏采用。現采用多孔板式蒸汽冷凝器.5.2.1冷卻水量 根據冷凝器入口蒸汽壓強和冷卻水進口溫度可由圖表4-13所示的版式蒸汽冷凝器的性能曲線查得。由冷凝器進口蒸汽壓力20Kpa和冷卻水進口溫度25可查得1 m3 冷卻水可冷卻的蒸汽量X=46 Kg，則-冷卻水量m3/h； -所需冷凝的蒸汽量，Kg/h與實際數據相比，由圖4-13計算的值偏低，故設計時取=（1.2-1.25）/X 5.2.2冷凝器直徑D由計算可知,進入冷凝器的二次蒸汽的體積流量可計算得到冷凝器的直徑D 取D=480mm5.2.3 淋水板的設計(1)淋水板數： D500mm, 淋水板取6塊(2)淋水板間距： D500mm，Ln+1=(0.50.7)Ln, 又 L0=D+(0.150.3)m 取L0=0.48 +0.2=0.68m。 L1=0.6*L0=0.6*0.68=0.41m L2=0.6*L1=0.25m L3=0.6*L2=0.15m0.15m 所以取 L0=0.68m L1=0.41m L2=0.25 L3=0.15m(3)弓