化工原理课设 蒸发器设计

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。

随着工业蒸发技术的发展，蒸发器的结果和型式也不断的改进。

目前，蒸发器大概分为两类：一类是循环型，包括中央循环管式、悬筐式、外热式、列文式及强制循环式等；另一类是单程型，包括升膜式、降膜式、升—降膜式等。

这些蒸发器型式的选择，要多个方面综合得出。

现在化工生产实践中，为了节约能源、提高经济效益，很多厂家采用的蒸发设备是多效蒸发。

因为这样可以降低蒸气的消耗量，从而提高蒸发装置的各项热损失。

多效蒸发流程可分为：并流流程、逆流流程、平流流程以及错流流程。

在选择型式时应考虑料液的性质、工程技术要求、公用系统的情况等。

通过上学期学习《化工原理》和本学期学习《化工原理课程设计》，我对蒸发器有了一定的了解和熟悉。

我相信这些基础理论知识能帮助我很好的完成本次课程设计任务。

虽然不可避免地会遇到很多的问题与困难，但是我将在解决问题中收获很多！我一定认真地完成好，让自己可以有更大的提高！目录第一单元工艺流程设计方案的确定 (3)1.1加蒸汽操作压强的确定 (3)1.2冷凝器操作压强的确定 (3)1.3蒸发器类型的选择 (3)1.4蒸发效数的确定 (3)1.5蒸发流程的确定 (4)1.6进料状况 (4)第二单元蒸发过程的工艺计算 (4)2.1 各效蒸发量和完成液组成的估算 (5)2.1.1 估算各效蒸发量和完成液浓度 (5)2.1.2 估算各效溶液的沸点和有效总温度差 (6)2．2 计算各效温度差损失Δi 、传热温度差Δit及传热面积S (6)2.2.1各效由于溶液沸点而引起的温度差损失i∆' (6)2.2.2计算由于蒸发器中溶液静压强引起的温度差损失i∆'' (7)2.2.3由流动阻力而引起的温度差损失∆''' (8)2.2.4 计算传热温度差Δit (8)2.2.5 加热蒸汽消耗量以及各效蒸发水量的初步计算 (9)2.2.6计算传热面积 (10)2.3 重新计算过程 (10)2.3.1 有效温度差的重新分配 (10)2.3.2 重新求算各效溶液沸点 (11)2.3.3 计算各效蒸汽用量及各效蒸发量 (12)2.3.4 计算各效传热面积 (13)第3单元蒸发器工艺尺寸的设计 (13)3.1 加热管的选择和管束的初步估计 (14)3.1.1 加热管的选择和管数的初步估计 (14)3.1.2 循环管的选择 (14)3.1.3 加热室直径及加热管数目的确定 (15)3.1.4 分离室直径与高度的确定 (16)3.2接管尺寸的确定 (17)3.2.1溶液的进出口 (17)3.2.2加热蒸汽进口与二次蒸汽出口 (17)3.2.3冷凝水出口 (18)第4单元设蒸发装置辅助备的设计 (18)4．1气液分离器 (18)4.2蒸汽冷凝器 (19)4．2．1冷凝器主要类型 (19)4．2．2冷凝器的设计与选用 (20)4．2．2．1工作水量的计算 (20)4.2.2.2 喷射器结构尺寸计算 (21)第5单元设计结果汇总 (23)5.1 蒸发器整体设计参数 (23)5.2 计算结果总结表 (23)第6单元对本设计的评述 (25)参考文献 (26)附录一附录二附录三第一单元工艺流程设计方案的确定1.1 加热蒸汽操作压强的确定通常被蒸发的溶液有一个最高的蒸发温度。

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。

蒸发器的设计课程设计如何设计一个高效的蒸发器？1. 概述蒸发器的重要性及其在各个领域的应用。

蒸发器是一种在化学、物理、环境等领域广泛应用的关键设备。

它通过将液体转化为气体，将热量从液体中传递出来，实现了物质的分离和纯化。

蒸发器在化工工业中被广泛用于制备纯度较高的化合物，水处理领域中用于去除水中的溶解物质，以及食品和制药行业中用于浓缩和干燥。

设计一个高效的蒸发器对于提高生产效率、降低能源消耗和保护环境具有重要意义。

2. 确定设计目标和考虑因素。

在设计一个高效的蒸发器时，我们需要明确设计目标和考虑因素。

我们需要确定所需的蒸发率和分离效果。

我们需要考虑操作条件，如温度、压力和流量，以及物料的性质和流动特性。

还需要考虑设备的结构和材料选择，以及能源消耗和操作成本等因素。

3. 蒸发器的类型及其适用范围。

蒸发器可以根据不同的工作原理和结构特性分为多种类型，如传统的批量蒸发器、循环蒸发器、薄膜蒸发器和闪蒸器等。

每种类型的蒸发器都有其适用的范围和优缺点。

在选择蒸发器类型时，我们需要综合考虑物料的性质、流量和纯度要求等因素。

4. 设计步骤及关键考虑点。

设计一个高效的蒸发器需要经过一系列的步骤和考虑点。

我们需要明确所需的蒸发率和分离效果，以确定蒸发器的尺寸和操作条件。

我们需要选择合适的蒸发器类型，并考虑其结构和材料选择。

我们需要通过流体力学和热力学计算，以确定蒸发器的流动特性和能量传递效率。

我们需要进行实验验证和性能测试，以确保设计的蒸发器能够满足设计要求。

5. 设计案例和优化思路。

在设计一个高效的蒸发器时，我们可以借鉴已有的设计案例和优化思路。

通过优化蒸发器的结构和加强传热表面积，可以提高蒸发器的传热效率和蒸发率。

采用先进的控制系统和自动化设备，可以提高蒸发器的运行稳定性和能源利用效率。

6. 结论和个人观点。

设计一个高效的蒸发器是一项复杂而重要的工作。

它需要充分考虑物料的性质、流动特性和纯度要求，同时也要考虑蒸发器的结构和材料选择，以及操作条件和能源消耗等因素。

课程设计授课时间：2011——2012年度第 1 学期题目：双效并流蒸发器设计课程名称：化工原理课程设计专业年级：学号：姓名：成绩：指导教师：2011年12月20日目录第1章设计方案简介 (1)第2章工艺流程图及说明 (1)第3章工艺计算及主体设备选型； (1)3.1 估计各效蒸发量和完成液浓度 (1)3.2 估计各效溶液的沸点和有效总温度差 (2)3.2.1 各效由于溶液的蒸汽压下降所引起的温度差损失 (3)3.2.2 由于蒸发器中溶液静压强引起的温度差损失 (3)3.2.3 由于管道流动阻力产生的压强降所引起的温度差损失 (4)3.2.4 各效溶液的沸点和有效总温度差 (4)3.3 加热蒸汽消耗量和各效蒸发水量的初步计算 (4)3.4 蒸发器的传热面积估算 (6)3.5 有效温度差的再分配 (6)3.6 主体设备选型 (7)3.6.1 汽液分离器 (7)3.6.2 蒸汽冷凝器 (8)第4章设计结果汇总表 (11)第5章设备布置流程图 (12)第6章参考文献 (12)第7章设计评述 (13)课程设计任务安排表学院班级：课程名称：化工原理课程设计填写时间：_2011_年_12_月_2_日指导教师（签名）：______ ____ _____职称：__ _ _主要符号说明0x ：原料液中溶质的质量分数；n x ：完成液中溶质的质量分数，1,2n =； 1p ：第I 效的加热蒸汽压力；F ：NaOH 溶液的蒸发能力，即溶液的进料量； W ：过程总蒸发量；1K ：第I 效蒸发器的总传热系数；1ρ：第I 效蒸发器中溶液密度；2K ：第II 效蒸发器的总传热系数；2ρ：第II 效蒸发器中溶液密度；B c ：原料液的比热；L ：蒸发器中溶液的液面高度；mP ：蒸发器中液面和底层的平均压强'P ：二次蒸气的压强，即液面处的压强ρ：溶液的平均密度，i Q ：第i 效的传热速率，Wi K ：第i 效的传热系数，W/（m2.℃）i t ∆：第i 效的传热温度差，℃ S i ：第i 效的传热面积，m2第1章 设计方案简介化工原理课程设计要求我们综合运用化工原理、化工设备机械基础、化工仪表自动化等课程及有关先修课程所学知识，完成以化工单元操作为主的一次工程设计，主要内容包括化工工艺设计和化工设备结构设计。

蒸发器课程设计[6页].doc蒸发器主体为加热室和分离室，蒸发器的主要结构尺寸包括：加热室和分离室的直径及高度；加热管的规格、长度及在花板上的排列方式、连接管的尺寸。

这些尺寸的确定取决于工艺计算结果，主要是传热面积。

3.1加热管的选择和管数的初步估计3.1.1管子长度的选择根据溶液结垢的难易程度、溶液的起泡性和厂房的高度等因素来考虑。

本次设计选用外循环式蒸发器，国产外循环式蒸发器蒸发器的管长一般从2560到3000mm不等，具体参考《糖汁加热与蒸发》[1]第139页表6-1，再根据糖汁的黏度情况，选择加热管以及板管型号如下表3-1所示：管子规格(mm)管间距离(mm)管长(mm)15CrMoR型管板后度(mm)φ42×354300030因加热管固定在管板上，管板选择考虑到管板厚所占有的传热面积，以及因焊接所需要每端留出的剩余长度，则计算理论管子数n时的管长实际可以按以下公式计算：L=(L0-0.1)m=3-0.1=2.9 m前面已经计算求得各效面积A取500m2n= = =1307加热管的排布方式按正三角形排列，查《常用化工单元设备设计》[3]第163页表4-6，知道当管数为1303时，排布为a=19层，1307与1303相差不大，在这可以取19层进行计算。

其中排列在六角形内管数为=1027根，其余排列在弓形面积内，如果按标准间距即管间距离54mm排列，则有四根管排不下，四根管的总面积为：A3=3.1415926×0.042×2.9×3=1.53 m2鉴于前面已经取1.11的安全系数，如果现在取1303根管，则总面积为：=500-1.53=498.47 安全系数为 K= =1.108在安全系数范围内，所以可以不要三根管，取1303根。

3.1.2加热壳体的直径计算D=t(b-1)+2eD-----壳体直径，m；t------管间距，m；b-----沿直径方向排列的管子数目；e-----外层管的中心到壳体内壁的距离，一般取e=(1.0～1.5)d0,在此取1.5。

蒸发器的设计课程设计
蒸发器是一种常见的设备，广泛应用于化工、制药、食品加工等行业。

它通过加热液体，将其中的溶质蒸发出来，从而实现分离和纯化的目的。

在蒸发器的设计课程设计中，我们需要考虑的因素有很多，包括性能、结构、材料、能耗等等。

首先，我们需要考虑蒸发器的性能。

不同行业对蒸发器的性能要求是不同的，有的需要高效率、大产量，有的需要高纯度、低能耗。

因此，在设计蒸发器时，我们需要根据实际需求确定蒸发器的性能指标，并通过合理的结构设计和优化的操作条件来实现这些指标。

其次，蒸发器的结构设计也非常重要。

蒸发器通常由加热器、蒸发器和冷凝器组成，其结构形式有多种，如单效蒸发器、多效蒸发器、外循环蒸发器等。

在设计过程中，我们需要根据实际情况选择合适的结构形式，并优化各个部件的设计，以提高蒸发器的效率和稳定性。

同时，材料的选择也是蒸发器设计中需要考虑的因素之一。

蒸发过程中，蒸发器内部会受到高温和腐蚀性物质的侵蚀，因此蒸发器的材料需要具备良好的耐高温和耐腐蚀性能。

常用的材料有不锈钢、钛合金、玻璃钢等，选择合适的材料可以延长蒸发器的使用寿命。

最后，能耗也是一个需要考虑的因素。

蒸发器的能耗与其结构、操作条件、介质等因素密切相关。

在设计蒸发器时，我们需要通过合理的设计和优化的操作条件来降低能耗，提高蒸发器的能源利用效率。

总之，蒸发器的设计课程设计需要综合考虑性能、结构、材料和能耗等因素，通过合理的设计和优化的操作条件来实现预期的蒸发效果。

只有在综合考虑各个方面的因素并进行合理的设计和优化，才能设计出性能优良、稳定可靠的蒸发器。

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。

第一章蒸发操作条件的确定蒸发作为化工产品工艺制造过程中的单元操作，有多种不同的设备，不同的流程和不同的操作方式。

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加热蒸汽压强的确定通常被蒸汽的溶液有一个允许的最高温度，若超过了此物料就会变质，破坏或分解，这是确定加热蒸汽压强的一个依据。

应使操作在低于最大温度范围内进行，可以采用加压蒸发，常压蒸发或真空蒸发。

一些化工厂，常装设蒸汽机或透平机以驱动发电机发电，因而蒸发用汽应考虑用蒸汽机、透平机的乏汽，直接采用未经做功的锅炉蒸汽进行减压蒸发是不经济的，乏汽压强一般在200～400 kPa左右。

蒸发是一个消耗大量加热蒸汽而又产生大量二次蒸汽的过程。

从节能的观点出发，应充分利用二次蒸汽作为其它加热用的热源，即要求蒸发装置能够提供温度较高的二次蒸汽。

这样既可减少锅炉产生蒸汽的消耗量，又可以减少末效进入冷凝器的二次蒸汽量，提高了蒸汽利用率。

因此，能够采用较高温度的饱和蒸汽作为加热蒸汽的有利的，但通常所用饱和蒸汽的温度不超过180 ℃,超过时相应的压强就很高,这样增加加热的设备费和操作费。

一般的加热蒸汽压强在400～800 kPa范围之内。

此次设计方案中加热蒸汽压强定为675 kPa（绝压）。

1.2 冷凝器操作压强的确定若一效采用较高压强的加热蒸汽，则末效可采用常压或加压蒸汽，此时末效产生的二次蒸汽具有较高的温度，可以全部利用。

而且各效操作温度高时，溶液粘度低，传热好。

若一效加热蒸汽压强低，末效应采用真空操作。

此时各效二次蒸汽温度低，进入冷凝器冷凝需消耗大量冷却水，而且溶液粘度大，传热差。

但对于那些热敏性物料的蒸发，为充分利用热源还是经常采用的。

对混合式冷凝器，其最大的真空度取决于冷凝器内的水温和真空装置的性能。

通常冷凝器的最大真空度为80～90 kPa。

此次设计方案中冷凝器压强定为20 kPa（绝压）。