目录
1.设计任务 (4)
2.设计方案简介 (5)
3.三效并流蒸发设计计算 (6)
4.蒸发器的主要结构尺寸的计算 (16)
5.蒸发装置的辅助设备的选用计算 (19)
6.三效蒸发器结构尺寸确定 (21)
7.附图 (24)
8.参考文献 (25)
9.后记 (26)
10．CAD图 (27)
1.设计任务
1.1设计条件
（1）处理能力年产95000 吨NaOH水溶液
（2）设备形式中央循环式管式蒸发器
（3）操作条件
①NaOH水溶液的原料浓度为12％，完成液体浓度为30％，原
料液温度为第一效沸点温度。
②加热汽压力为500Kpa（绝热），冷凝器的绝压为20Kpa（绝热）。
③各效蒸发器的总传热系数分别为
K1=1800 W/（m2*0C）K2=1200 W/（m2*0C）K3=600 W/
（m2*0C）
原料液的比热容为3.77KJ /（Kg/0C），在三效中液体的平均密度分别为1120Kg/m3 、1290 Kg/m3 、1460 Kg/m3。
④蒸发器中溶液的液面高度为1.2m。
⑤各效加热蒸发汽的冷凝液在饱和温度下排出，忽略热损失。
⑥每年按照300天计，每天24小时
⑦厂址：天津地区
1.2附加说明
（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，包括气液分离器及蒸汽冷凝器等。
（5）绘制NaOH水溶液三效并流加料蒸发装置的设备工艺简图（6）对本设计进行评述
2.设计方案简介
2.1 设计方案论证
多效蒸发的目的是：通过蒸发过程中的二次蒸汽再利用，以节约蒸汽的消耗，从而提高蒸发装置的经济性。目前根据加热蒸汽和料液流向的不同，多效蒸发的操作流程可以分为平流、逆流、并流和错流等流程。本设计根据任务和操作条件的实际需要，采用了并流式的工艺流程。下面就此流程作一简要介绍。
并流流程也称顺流加料流程（如图1），料液与蒸汽在效间同向流动。因各效间有较大的压力差，液料自动从前效流到后效，不需输料泵；前效的温度高于后效，料液从前效进入后效呈过热状态，过料时有闪蒸出现。此流程有下面几点优点：①各效间压力差大，可省去输料泵；②有自蒸发产生，在各效间不必设预热管；③由于辅助设备少，装置紧凑，管路短，因而温度损失小；④装置操作简便，工艺条件稳定，设备维修工作减少。同样也存在着缺点：由于后效温度低、浓度大，因而料液的黏度增加很大，降低了传热系数。因此，本流程只适应于黏度不大的料液。
2.２蒸发器简介
随着工业蒸发技术的发展，蒸发设备的结构与型式亦不断改进与创新，其种类繁多，结构各异。根据溶液在蒸发中流动情况大致可
分为循环型和单程型两类。循环型蒸发器可分为循环式、悬筐式、外热式、列文式及强制循环式等；单程蒸发器包括升膜式、降膜式、升－降膜式及刮板式等。还可以按膜式和非膜式给蒸发器分类。工业上使用的蒸发设备约六十余种，其中最主要的型式仅十余种。本设计采用了中央循环管式蒸发器，下面就其结构及特点作简要介绍。
中央循环管式蒸发器（如图2）又称标准蒸发器。其加热室由一垂直的加热管束（沸腾管束）构成，管束中央有一根直径较大的管子叫做中央循环管，其截面积一般为加热管束截面积的40％～100％。加热管长一般为1～2m，直径25～75mm，长径比为20～40。其结构紧凑、制造方便、操作可靠，是大型工业生产中使用广泛且历史长久的一种蒸发器。至今在化工、轻工等行业中广泛被采用。但由于结构上的限制，其循环速度较低（一般在0.5m/s以下）；管内溶液组成始终接近完成液的组成，因而溶液的沸点高、有效温差小；设备的清洗和检修不够方便。其适用于结垢不严重、有少量结晶析出和腐蚀性较小的溶液。
3.三效并流蒸发设计计算
3.1估计各效蒸发量和完成液浓度
Fx0=（F-W）x3 (1)
其中F—每小时的进料量，Kg/h
W—每小时的水份蒸发总量，Kg/h
W ＝F （1－3
0x x ）＝2430010950003⨯⨯×（1－30.012.0）＝7916.7Kg/h 因并流加料，存在着自蒸发，又蒸发中无额外蒸气引出，可取
W 1：W 2：W 3＝1: 1.1: 1.2
因为W= W 1+ W 2 + W 3 计算出各效的蒸发量W i
W 1=3
.37.7916=2399.0Kg/h W 2=1.1×2399.0=2638.9 Kg/h
W 3 =1.2×2399.0=2878.8 Kg/h
由（1）式得∑-=)x x 1(F W 3
i i …………………………………（2） 由（2）式得 ∑-=i
0i W F Fx x 计算出各效的浓度 x 1=1
0W F Fx -= 0.23994.1319412.04.13194-⨯ = 0.1467 x 2=210W W F Fx --=9
.26380.23994.1319412.04.13194--⨯= 0.1941 x 3=0.30
３.２ 估计各效液的沸点和有效总温差
设各效间压力降相等，则总压力差为
48020500'
1=-=P -P =∑∆P K kPa 各效间的平均压力差为
Δp i =3p ∑∆=3
480=160 kPa 由各效压力差可求得各效蒸发室的压力，即
1P ' =P 1-ΔP i = 500 – 160 =340 kPa
