双效蒸发器详细设计文件.doc

目录1. 设计题目：双效真空蒸发器及辅助设备的设计选择 22. 任务书 22.1设计任务及操作条件 22.2设计项目 23. 蒸发工艺设计计算 33.1各效蒸发量及完成液液浓度估算 33.1.1总蒸发量的计算 33.1.2加热蒸汽消耗量和各效蒸发量 33.2多效蒸发溶液沸点和有效温度 Z △ t差的确定 53.3根据有效传热总温差求面积 83.3.1则重新分配温差 83.3.2计算各效料液温度 83.4温差重新分配后各效蒸汽的参数 83.5计算结果列表 104. 蒸发器的主要结构尺寸设计 114.1加热管的选择和管数的初步估算 114.2循环管的选择 114.3加热室直径及加热管数目的确定 124.4分离室直径与高度的确定 144.5接管尺寸的确定 154.5.1溶液的进出口内径 154.5.2加热蒸汽与二次蒸汽出口 154.5.2 冷凝水出口 164.6蒸发装置的流程图及蒸发器设备工艺简图 165 .蒸发装置的辅助设备 185.1汽液分离器 185.2蒸汽冷凝器 186. 工艺计算汇总表 197. 对本设计进行评述 错误！未定义书签。

参考文献 错误！ 未定义书签1. 设计题目:双效真空蒸发器及辅助设备的设计选择2. 任务书2.1设计任务及操作条件含固形物16%)(质量分率，下同)的鲜牛乳，拟经双效真空蒸发 装置进行浓缩，要求成品浓度为 46%,原料液温度为第一效沸点(60C),加热蒸汽压力为250kPa宸)，冷凝器真空度为92kPa,日 处理量为24吨/天，日工作时间为8小时，试设计该蒸发过程假定采用中央循环管式蒸发器，双效并流进料，效间流动温差损 失设为1K,第一效采用白然循环，传热系数为 900w/(m2 - k),第二 效采用强制循环，传热系数为 1800w/(m2 - k),各效蒸发器中料液液 面均为1m,各效加热蒸汽的冷凝液均在饱和温度下排出，并假设各 效传热面积相等，忽略热损失2.2设计项目2.1写出设计计算书(计算过程及计算结果尽量表格化)2.2蒸发器的工艺计算：确定蒸发器的传热面积2.3蒸发器的主要结构尺寸设计2.4主要辅助设备选型，包括气液分离器及蒸汽冷凝器等2.5绘制蒸发装置的流程图及蒸发器设备工艺简图2.6对本设计进行评述3. 蒸发工艺设计计算3.1各效蒸发虽及完成液液浓度估算3.1.1总蒸发虽的计算XnW=F（1凌）F=24*1000 =3000 kg/h 8贝 U W=3000*（1- 16% ）=1956.5 kg /h46%设两效的蒸发量相等，W=W+ W 且 W1=V2=W=1956.5=978.25 kg/h贝 |J Xi=-FX^= 3000* 0.16 =0.24F W1 3000 -978.25X 2= FX0 = 3000*°.16 =0.46F -Wi -W2 3000 -978.25* 23.1.2加热蒸汽消耗虽和各效蒸发虽据已知条件，定效间流动温差损失为1K,查饱和水蒸气表，列出各热参数值如下表各热参数值蒸汽压力(kpa)温度（C）汽化热（kJ/kg ）I效加热蒸汽351138.82152I效二次蒸汽19.9602355n效加热蒸汽19.8592357n效二次蒸汽9.544.32379进冷凝器蒸汽943.32393可计算& i=Tf T1=0ri6 2=^_卫=60 -44.3 =6.6*10 6 K・ kg/J r2 2379*1000Gf=Gv(1-Wf )=4178*(1-0.16)=3509.25 J/ kg - K在 60C下水的 CPw=4178 J/ kg - K热利用系数y] 一般可取0.98-0.7 △ X则 y] 1=0.98-0.7* (0.24-0.16 ) =0.924门 2=0.98-0.7* (0.46-0.24 ) =0.826W=(S1+FGf& 1)* 门 1= S11] 1=0.924S1W=[S2+ ( FCPf- C pW^^ 6 2]* T] 2=[W1+ (3000*3509.52-4178*0.924S 1) *6.6*10 -6]*0.826=0.831S+64.2又知 W=W W 则 0.924S 1+0.831S1+64.2=1956.5 kg/h得 S = 1078.23 kg/hW=0.924S1=0.924*1078=996.29 kg/hW =960.21 kg /hS2= W=996.29 kg/h4)换热面积得计算A= _J^ = ^1^= 1078.23* 2152* 103 =9.08^K^ T1 K^ T1 900*(138.8-60)* 3600A=① 2 = S2「s = 996.29*2357*103 =24 65 WK2^ T2 K^A T2 1800* (59-44.3)*3600因为所求换热面积不相等，应根据各有效面积相等的原则重新分配各有效温差。

方法如下:At 1 =中iK1A中iK1A T1At 1 =土 △ T1AAt2 =:： 又知A 2=圣」 则相比可得K必T2△ t 2 =A △ T2A温差相加得，ZA t^A tl +A t2 =谿「"2宜2则AA=A 4 T1+A^A Tt3.2多效蒸发 溶液沸点和有效温度£ q差的确定£ A t =(T 1-Tk )- £ △式中Z At——有效总温度差，为各效有效温度差之和，CT1 ——第一效加热蒸汽的温度，CTk ——冷凝器操作压强下二次蒸汽的饱和温度，C£△ 总的温度差损失，为各效温度差损失之和，CZ A =£ △ +£ △〃 +£ △ L 式中Z △ —由于溶液的蒸汽压下降而引起的温差损失，或因沸点升高引起的温差损失，C£△〃 一一由于蒸发器中溶液的静压强而引起的温度差损失，C£△'"——由于管路流体阻力产生压强而引起温度差损失，c① 校正法求△'△ / =f △ 0 =0.0162 (I +27" △ °，，式中ri△ ° —常压下由于溶液蒸汽压下降引起的温差损失，Cf 校正系数，无因次Ti——操作压强下水的沸点，也是二次蒸汽的饱和温度，r i 操作压强下二次蒸汽的汽化潜热，kJ/kg由于求牛乳的△。

所用的参数未知，则由糖液的不同浓度下对应的常压沸点的升高来代替，则X=0.24 时，△ ° =0.38 C_ . .2 - . .2(Ti 273) (60 273)2 nf=0.0162 i =0.0162 — =0.76ri 2355XF0.46 时，△ 0 =1.48 C__2 ___2(Ti 273) (44.3 273)2f=0.0162 ' i / =0.0162 =0.68ri 2379则 可得△「=f △ 0 =0.76*0.38=0.29 C△ 2 = f △ 0 =0.68*1.48=1.00 C则 △' =△ 1 +△ 2 =0.29+1.00=1.29 C同时由上面计算可得各效料液温度t1=T1 +A1 =60+0.29=60.29 Ct2=T2 +△ 2 =44.3+1=45.3 C② 由蒸发器中溶液静压强引起的温度差损失 △〃平均压强按静力学方程估算Pm=p +L_头式中2Pm——蒸发器中液面与底部平均压强，PaP ——二次蒸汽的压强，Pa3P ——溶侬的平均密度，kg /mL——液层高度，mg 重力加速度，m/s2△ 〃 =t pm-t P 式中tpm——根据平均压强求水的沸点，Ct p——根据二次蒸汽压求得溶液沸点，C 所以在 I 效蒸发器中，Pm=Pi +螺=19.9+ 1.030*；.81*1=24.9 kPa查得tpm1=63.2 C由于牛乳的沸点和水相近，则取二次蒸汽压强 下水的沸点为溶液沸点，得 △ 1” =63.2-60=3.2 C同理，Pm2=P +^gL=9.5+ 1.030^9.81*1=14.6 kPa tpm2=52.8 C 得，△ 2 =52.8-44.3=8.5 C 贝=A 1" +A 2 =3.2+8.5=11.7 C③ 各效间由流动阻力引起的温差损失 △"'取经验值为1K,则Z A =2 C最后得 Z A =£ △ '+£ △〃 +£ △ ' " =1.29+11.7+2=14.99 C则 £ At=(T1-Tk )-，△ = (138.8-43.3 ) -14.99=80.5 C3.3根据有效传热总温差求面积Aq T1 A ?△ T2、△ t则 9.08* 78.8 24.65*14.7=13.4 m280.53.3.1则重新分配温差△ ti T1 =迎 *78.8=53.3 CA 13.4△ t2 =AA△ 丁2=^46514.7=27 C A 13,4重复上述计算步骤；1) x=M= 3000* 0.16 =0.24 F -W1 3000 -996.29x= FX0 =3000* 0.16=0 46F -W1 -W2 3000 -996.29 -960.2123.3.2计算各效料液温度因末效完成液浓度和二次蒸汽压力均不变 ，各种温差损失可视为恒定，故末效溶液的温度仍为 45.3 C则第二效加热蒸汽的温度，也是第一效二次蒸汽的温度T2=45.3+27=72.3 C3.4温差重新分配后各效蒸汽的参数各热参数值蒸汽压力(kpa)温度（C）汽化热(kJ/kg )I效加热蒸汽351138.82152I效二次蒸汽34.772.32325n效加热蒸汽3371.32327n效二次蒸汽9.544.32379进冷凝器蒸汽943.32393可计算 6 1=I^L= 6°-72.33=(■)5.3*10-6 K・ kg/J ri 2325* 10_Ti -丁2 _ 72.3-44.32= = 2379* 1000= 1.2*10K・ kg/JGf=Gv(1-Wf )=4170*(1-0.16)=3502.8 J/ kg - K在 72.3 C下水的 Cpw=4170 J/ kg • K热利用系数y] 一般可取0.98-0.7 △ X则 y] 1=0.98-0.7* (0.24-0.16 ) =0.924门 2=0.98-0.7* (0.46-0.24 ) =0.826W=(S1+FGf 6 1)* 门 1=【S1+3000*3502.8* (- ) 5.3*10-6 】 门1=0.924S-55.7 1W [S2+ (FGf- CpW 关】* y] 2=【W+ (3000*3502.8-4170* (0.924S1-55.7 ) *1.2*10 -5] *0.826=0.725S+73.09又知 W=W W 则 0.924S 1-55.7+0.725S 1+73.09=1956.5 kg/h得 S = 1175.9 kg/hW=0.924S1-55.7=0.924*117。