蒸发器的设计
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：
表3-1加热选择参数
管长（mm）15CrMoR型管板后度（mm）管子规格（mm）管间距离
（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500m2
n= = =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)+2e
D-----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。
b =2a-1=2×19-1=37
D=0.054×(37-1)+2×1.5×0.042＝2.07m
参考《糖厂技术准备第三册》[6]第198页表9-2,本次设计常用标准形式的外循环式蒸发器,型号为TWX-550,有关参数如下表所示
取标准的壳体直径为2400mm，具体参数如下表3-2-1，3-2-2所示：
表3-2-1外循环管蒸发器有关技术参数
型号
加热体加
热
蒸
汽
口
径
/mm
厚
度
/mm
最大工作
压力/MPa
汽凝水
管
管数×
管径
条×mm 直径
D
/ mm
加热管
管
径
/
mm
管长
/ mm
中心
距
/ mm
内压外压
TWX-5502400φ
42
300054600140.250.104×100
表3-2-2 管蒸发器有关技术参数
蒸发室
捕汁
汽
结构
形式外
循
环
管
数
外
循
环
管
直
入
汁
直
径
设备
质量
/t
负
荷
质
量
试
水
质
量
/t
直径/ mm 有效
高度
/ mm
汽汁
管
直径
最大工作
压力 /MPa
内
压
外压
/ mm量径
/ mm/t
/
mm 300049008000.20.1惯性230012526.753478 3.3 分离室直径与高度的校核
分离室的直径取决于分离室的体积，而分离室体积又与二次蒸汽的体积流量及蒸发体积强度有关。
分离室体积计算式：V i=W i/3600ρi U i
根据由蒸发器工艺计算中得到的各效二次蒸汽蒸发量，再从蒸发体积强度U的数值范围内选取一个值，就可由上式算出分离室的体积。
一般来说，各效的二次蒸汽量不相同，其密度也不相同，按上式计算得到的分离室的体积也不会相同，通常末效体积最大。
根据《化工原理上册》[5]附录表4，查得各效蒸汽密度如下表3-3所示：
表3-3 各效汁汽密度
效数I II III IV 汁汽温度t i（℃）101.488.3774.4255.32汁汽汽化潜热r i（kJ/kg）2254.82287.12317.52365.8效蒸汽密度（kg/m3）0.68870.40010.23650.1060
= 16340（kg/h） =11093（kg/h）
=3699（kg/h）＝2242（kg/h）
蒸发体积强度一般允许值为1.1-1.5 m3/( m3.s),在此取U i=1.5m3/( m3.s)。
则各效的分离室体积如下：
V1= /3600ρ1U1=16340/(3600×0.68874×1.5)=4.39 m3
V2= /3600ρ2U2=11093/(3600×0.4001×1.5)=5.13 m3
V3= /3600ρ3U3=3699/(3600×0.2365×1.5)=2.90 m3
V4= /3600ρ4U4=2242/(3600×0.1060×1.5)=3.92m3
为方便起见，各效分离室的尺寸取一致，分离室体积取其中较大者
V=V4=5.13 m3，为安全起见，取1.1的安全系数，即分离室的体积取为：
V=5.13×1.1＝5.64m3
确定了分离室的体积，其高度与直径符合V=лD2H/4关系，确定高度与直径应考虑以下原则：
（1）分离室的高度与直径比H/D=1～2。分离室的直径不能太小，否则二次蒸汽流速过大，导致雾沫夹带现象严重。
（2）在条件允许的情况下，分离室的直径应尽量与加热室相同，这样可使结构简单，制造方便。
（3）高度和直径都适合于施工现场的安装。
体积与高度的关系式：V=лD2H/4
根据一般分离室的高度与直径比H/D=1~2，在此，取H/D=1.5
则得
D=（8V/3л）1/3=[（8×5.64）/（3×3.1416）] 1/3=1684.6mm，约为1685mm
H=1.5D=1.5×1685=2527.5mm 计算结果与上表3-2-1,3-2-1相比,
D=1685＜3000 H=2527.5＜4900
所以选择型号为TWX-550,内满足设计的要求。
在满足生产要求的前提下，考虑制造和安装的方便性，该分离器的壁厚选取与换热器的一致，即为14mm。
3.4接管尺寸的校核
流体进出口接管的内径计算式：d=（4U s/лu）1/2
3.4.1溶液进出口各效设备尺寸一致，进出口直径相同。根据溶液流量最大的第一效溶液流量确定接管直径。溶液的适宜流速按强制流动取值，根据《糖汁加热与蒸发》[1]P168表6-5取u1=1.2m/s.
以进效浓度为准，查《制糖工业试验》[7]可得进效清汁密度为1056kg/ m3溶液体积流量V s=F/3600ρ1=43200/(3600×1056)=0.01136 m3/s，
则d=[(4×0.01136)/(3.1416×1.2)]1/2=0.11m，即取d=110 mm
与上表3-2-1,3-2-1相比, d=110﹤125 mm
所以选择型号为TWX-550,能满足设计的要求。
3.4.2加热蒸汽进出与二次蒸汽出口设计各效结构尺寸一致，两进出口直径相同。由于末效体积流量最大，则根据末效体积流量来设蒸汽计进出口的直径。
根据《糖汁加热与蒸发》[1]167页表6-4查得蒸汽流速u4=30～40m/s，取u4=30 m/s 蒸汽体积流速量V s= /3600ρ4=2242/(3600*0.1060)=5.88m3/s
则d=[(4×5.88)/(3.1416×30)]1/2=499mm，d=499﹤600，满足要求。
3.4.3 冷凝水出口按上表3-2-1的技术标准参数，选用80mm，共4根。
3.5人孔的选择
可以参考《换热器设计》[8]按一般标准，圆形人孔450～500 mm，选取孔径：
D g=500mm。
3.6 封头的选择
参考《糖汁加热与蒸发》[1] P159,一般情况下蒸发罐多采用半椭球形封头和碟形封头,,本设计采用标准半椭球形封头封头,具体参数见下表3-3所示:
表3-3 标准半椭球形封头
封头材料碳素钢低碳合金钢复合钢板不锈钢
封头壁厚/mm4~810~18>203~910~18>20直边高度/mm254050254050设计蒸发罐所用的材料为低碳合金钢, 为了方便,上下封头材料也选择低碳合金钢,壁厚为14mm,所以选择直边高度为40mm。
3.7计算结果如表3-4所示：
表3-4蒸发器的主要参数
加热器直径2400mm溶液进出口内径125mm
加热管数目1303蒸汽进出口内径600mm
分离室直径3000mm冷凝水出口内径100mm
分离室高度4900mm人孔500mm
3.8 底座的选择
底座的选择主要考虑设备试水质量，本设计的试水质量为78t, 由于质量较大，故采用裙式支座，裙式支座选择低碳合金钢，壁厚为28mm,内径为
2400+28=2428mm,考虑安装的方便，支座的内径应该比加热体的外径稍大，可以约取2440mm，
3.9 法兰的
法兰的选择应该考虑蒸发器的最大工作压强（在此以PN0.25为现在基准），以及被连接件的直径。参考《化工设备设计基础》P60-65表2-16，2-17，2-18以及2-19，本次设计采用平焊法兰（GB9115.5-88），同时选出对应的的螺栓螺母，材料为全为Q235-A,具体如下表3-3所示。
表3-3 连接件管法兰以及螺栓的选择（GB9115.5-88）
汽凝冷水管汁汽管外循环管入汁管连接件上封头下封头加热蒸汽
入口管
公称直径φ3000φ2400φ600φ100φ800φ300φ125所选法兰Dg3000Dg2400Dg600Dg100Dg800Dg300Dg125螺栓M39M39M24M16M27M20M27
×24×24×20×4×24×12×8
螺母M39
×24
M39
×24
M24
×20
M16
×4
M27
×24
M20
×12
M27
×8
鉴于影响连接件的密封性的主要因素为垫片，一般垫片选用耐油橡胶石棉网，厚度为δ＝２mm。
3.10画图及说明
采用CAD画图，四效并流外循环式蒸发流程简介：四效并流外循环式蒸发装置的流程图如附图所示，原料液由贮液槽经离心泵打入清汁加热器交换器1，在加热使料液温度接近达到80℃，然后进入蒸发装置的第一效2。生蒸汽通入第一效，在第一效中生成的二次蒸汽经过抽取一定量的汁汽后，送到第二效作加热蒸汽用。第一效中被浓缩的溶液也进入第二效。依此类推，第二，三效也进行抽汁汽，在进入下一效作为加热蒸汽。用真空泵9排除不凝性气体，维持蒸汽冷凝器8
为负压。各效间的压强降，使溶液和二次蒸汽能自动流到下一效。蒸汽冷凝器中冷却水和冷凝液的混合物从气压管排出，具体参见附录2。
蒸发器全部结构和部件均采用实际尺寸标注，装配图按照标准外循环式TWX-550的技术参数进行作图，具体见附录2。
第四章设计结果讨论
4.1 设计的评价
4.1.1检查外循环蒸发器的四个约束：
（1）总温差糖渣汁是具有一定的热敏性物料，最大允许温差为50℃，现为
△T=7.54+8.78+7.73+7.36=31.41℃，且每效的温度差均大于7℃，能保证较高的传热效率，符合要求。
（2）加热蒸汽经济性，大于1，说明经济性比较好。
（3）热流率最大热流率q=Q/A=16201×2247.31×1000/（3600×500）=20400W/（m2.S）,其数值小于21500 W/（m2.S），符合要求。
（4）压强降现计算的压强降△P=34.5kP a,对于常压蒸发系统来说不大，符合要求。
4.1.2对设计的总体评述
经过多次的校核，证明该蒸发器性能不错，蒸发效率高达93%，气液接触面积大，传热面积利用充分。原设计计算面积为450m2 ，取1.11的安全系数，初步定为500 m2 ，
经参考《糖厂技术准备第三册》后，选择型号为TWX-550的标准外循环式蒸发器，并且经过校核，各项技术指标均能达到设计的要求，所以设计有很大的操作弹性。但是，由于设计面积为500 m2 ，选择TWX-550的蒸发器有一定的浪费性，即投资比较大。
采用四效并流外循环式蒸发流程是比较合理的，装置的操作简便，工艺条件稳定，设备维修工作少。此蒸发流程可以说比较优良。
4.2设计总结
本次蒸发器设计过程中，我运用所学知识，并查阅大量各种资料文献，联系化工生产的实际，完成化工单元操作为主的化工设计实践。经过这一实践，我掌握了化工单元操作设计的基本程序和方法，提高了科学计算、工程计算以及熟悉查阅资料及国家技术标准的能力；培养了我工程概念，自主实践，实事求是的科学态度和正确的经济观点；使我运用综合知识，独立解决问题的能力得到很大提高，为下一步毕业设计做了一定的基础。
本设计是在周老师、龙老师的指导下完成的，在此，向两位老师表示忠心的感谢。由于设计者本人的能力有限，设计不可避免存在不足之处，希望老师们的批评指正。
参考文献
[1] 陈维钧、许斯欣等．糖制汁加热与蒸发．中国轻工业出版社．2001．
[2]《甘蔗糖厂设计手册》编写组．甘蔗糖厂设计手册上册 .轻工业出版社．1982-08
[3] 李功样、陈兰英、崔英德．常用化工单元设备设计．华南理工大学．2003-04
[4] 陈英南、刘玉兰．常用化工单元设备的设计．华南理工大学出版社．2005-04
[5] 陈敏恒、丛德滋、方图南、齐鸣斋．化工原理上册．化学工业出版社．1999
[6] 华南工学院等合编．糖厂技术准备第三册.轻工业出版社．1986
[7] 李凯等．制糖工业试验．广西大学轻工与食品工程学院．2003
[8]《化工设备设计全书》编辑委员会．换热器设计．上海科学技术出版社
[9] 顾芳珍、陈国桓．化工设备基础．天津大学出版社。1994-08
蒸发器的设计计算
蒸发器设计计算 已知条件：工质为R22，制冷量kW 3，蒸发温度C t ?=70，进口空气的干球温度为C t a ?=211，湿球温度为C t b ?=5.151，相对湿度为34.56=φ％；出口空气的干球温度为C t a ?=132，湿球温度为C t b ?=1.112，相对湿度为80=φ％；当地大气压力Pa P b 101325=。 （1）蒸发器结构参数选择 选用mm mm 7.010?φ紫铜管，翅片厚度mm f 2.0=δ的铝套片，肋片间距 mm s f 5.2=，管排方式采用正三角排列，垂直于气流方向管间距mm s 251=，沿 气流方向的管排数4=L n ，迎面风速取s m w f /3=。 （2）计算几何参数 翅片为平直套片，考虑套片后的管外径为 mm d d f o b 4.102.02102=?+=+=δ 沿气流方向的管间距为 mm s s 65.21866.02530cos 12=?=?= 沿气流方向套片的长度为 mm s L 6.8665.21442=?== 设计结果为 mm s L 95.892565.2132532=+?=+= 每米管长翅片表面积： f b f s d s s a 100042221? ??? ?? -?=π ()5 .21000 4.10414.36 5.212522???? ???-??= m m 23651.0=
每米管长翅片间管子表面积： f f f b b s s d a ) (δπ-= ()5 .21000 2.05.24.1014.3? -??= m m 203.0= 每米管长总外表面积： m m a a a b f of 23951.003.03651.0=+=+= 每米管长管面积： m m d a i i 2027.0)20007.001.0(14.3=?-?==π 每米管长的外表面积： m m d a b b 2003267.00104.014.3=?==π 肋化系数： 63.14027 .03951 .0== = i of a a β 每米管长平均直径的表面积： m m d a m m 2 02983.020086 .00104.014.3=?? ? ??+?==π （3）计算空气侧的干表面传热系数 ①空气的物性 空气的平均温度为 C t t t a a f ?=+=+= 172 13 21221 空气在下C ?17的物性参数 3215.1m kg f =ρ
双效蒸发课程设计课件
食品工程原理课程设计说明书@ 设计题目：番茄汁双效并流蒸发装置的设计 姓名：张馨月 [ 班级： 2014级食品科学与工程(1)班 学号： 123 指导教师：张春芝 日期： 2016年5月21日 ， [
目录 前言 (4) 设计题目 (4) ~ 蒸发流程特点 (4) 设计任务及操作条件 (4) 设备型式： (4) 操作条件 (4) 2.设计项目 (5) 设计方案简介： (5) 蒸发器的工艺计算： (6) 估算各效蒸发量和完成液浓度 (6) ！ 估计各效溶液的沸点和有效总温度差的估算 (6) 加热蒸汽消耗量和各效蒸发水量的初步计算 (10) 蒸发器传热面积的估算 (12) 有效温差的再分配 (13) 重复上述计算步骤 (13) 计算结果列表 (17) 3.蒸发器的主要结构尺寸设计 (18) 加热管的选择和管数的初步估计 (18) # 循环管的选择 (18) 加热室直径及加热管数目的确定 (19) 分离室直径与高度的确定 (20) 接管尺寸的确定 (21) 番茄汁的进出口 (22) 加热蒸汽进口与二次蒸汽出口 (22) 冷凝水出口 (22) 4.蒸发装置的辅助设备 (23) $ 气液分离器 (23) 蒸汽冷凝器 (24) 泵的选型 (25)
5.番茄汁双效并流加料蒸发装置的流程图和蒸发器设备工艺简图 (26) (26) 6.设计总结 (27) 7.参考文献 (28)
前言 设计题目 番茄汁双效并流加料蒸发装置的设计。 蒸发流程特点 蒸发是使含有不挥发溶质的溶液沸腾汽化并移出蒸汽，从而使溶液中溶质浓度提高的单元操作。蒸发具有它独特的特点：从传热方面看，原料和加热蒸汽均为相变过程，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，因溶液蒸汽压降低，沸点增高，故传热温度小于蒸发纯水温度差；从泡沫夹带情况看，二次蒸汽夹带泡沫，需用辅助仪器除去；从能源利用上分析，可以对二次蒸汽重复利用等。这就需要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，蒸发器的结果和形式也不断的改进。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。这些蒸发器形式的选择要多个方面综合得出。 现代化工生产实践中，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汽的消耗量，从而提高蒸发装置的各项热损失。多效蒸发流程课分为：并流流程、逆流流程、平流流程及错流流程。在选择形式时应考虑料液的性质、工程技术要求、公用系统的情况等。 设计任务及操作条件 设备型式：中央循环管式蒸发器。 图1-1 中央循环管式蒸发器
蒸发器尺寸设计
蒸发器工艺尺寸计算? 加热管的选择和管数的初步估计 1加热管的选择和管数的初步估计 蒸发器的加热管通常选用38*2.5mm无缝钢管。 加热管的长度一般为0.6—2m，但也有选用2m以上的管子。管子长度的选择应根据溶液结垢后的难以程度、溶液的起泡性和厂房的高度等因素来考虑，易结垢和易起泡沫溶液的蒸发易选用短管。根据我们的设计任务和溶液性质，我们选用以下的管子。 可根据经验我们选取：L=2M，38*2.5mm 可以根据加热管的规格与长度初步估计所需的管子数n’， =124（根） 式中S=----蒸发器的传热面积，m2，由前面的工艺计算决定（优化后的面积）； d0----加热管外径，m；????? L---加热管长度，m；? 因加热管固定在管板上，考虑管板厚度所占据的传热面积，则计算n’时的管长应用（L—0.1）m. 2循环管的选择 ???? 循环管的截面积是根据使循环阻力尽量减小的原则考虑的。我们选用的中央循环管式蒸发器的循环管截面积可取加热管总截面积的40%--100%。加热管的总截面积可按n’计算。循环管内径以D1表示，则 所以mm 对于加热面积较小的蒸发器，应去较大的百分数。选取管子的直径为：循环管管长与加热管管长相同为2m。 按上式计算出的D1后应从管规格表中选取的管径相近的标准管，只要n和n’相差不大。循环管的规格一次确定。循环管的管长与加热管相等，循环管的表面积不计入传热面积中。 3加热室直径及加热管数目的确定 ?? 加热室的内径取决于加热管和循环管的规格、数目及在管板撒谎能够的排列方式。 ?? 加热管在管板上的排列方式有三角形排列、正方形排列、同心圆排列。根据我们的数据表加以比较我们选用三角形排列式。 管心距t为相邻两管中心线之间的距离，t一般为加热管外径的1.25—1.5倍，目前在换热器设计中，管心距的数据已经标准化，只要确定管子规格，相应的管心距则是定值。我们选用的设计管心距是：???? 确定加热室内径和加热管数的具体做法是：先计算管束中心线上管数nc，管子安正三角形排列时，nc=1.1* ；其中n为总加热管数。初步估计加热室Di=t(nc-1)+2b’,式中b’=(1—1.5)d0.然后由容器公称直径系列，试选一个内径作
多效蒸发器设计计算
多效蒸发器设计计算 （一） 蒸发器的设计步骤 多效蒸发的计算一般采用迭代计算法 （1） 根据工艺要求及溶液的性质，确定蒸发的操作条件（如加热蒸汽压强及冷凝 器压强）、蒸发器的形式（升膜蒸发器、降膜蒸发器、强制循环蒸发器、刮膜蒸发器）、流程和效数。 （2） 根据生产经验数据，初步估计各效蒸发量和各效完成液的组成。 （3） 根据经验，假设蒸汽通过各效的压强降相等，估算各效溶液沸点和有效总温 差。 （4） 根据蒸发器的焓衡算，求各效的蒸发量和传热量。 （5） 根据传热速率方程计算各效的传热面积。若求得的各效传热面积不相等，则 应按下面介绍的方法重新分配有效温度差，重复步骤（3）至（5），直到所求得的各效传热面积相等（或满足预先给出的精度要求）为止。 （二） 蒸发器的计算方法 下面以三效并流加料的蒸发装置为例介绍多效蒸发的计算方法。 1.估值各效蒸发量和完成液组成 总蒸发量 （1-1） 在蒸发过程中，总蒸发量为各效蒸发量之和 W = W 1 + W 2 + … + W n （1-2） 任何一效中料液的组成为 （1-3） 一般情况下，各效蒸发量可按总政发来那个的平均值估算，即 （1-4） 对于并流操作的多效蒸发，因有自蒸发现象，课按如下比例进行估计。例如，三效W1：W2：W3=1：1.1：1.2 （1-5） 以上各式中 W — 总蒸发量，kg/h ； W 1，W 2 ，… ，W n — 各效的蒸发量，kg/h ； F — 原料液流量，kg/h ； x 0, x 1,…, x n — 原料液及各效完成液的组成，质量分数。 2.估值各效溶液沸点及有效总温度差 欲求各效沸点温度，需假定压强，一般加热蒸汽压强和冷凝器中的压强（或末效压强）是给定的，其他各效压强可按各效间蒸汽压强降相等的假设来确定。即 （1-6） 式中 — 各效加热蒸汽压强与二次蒸汽压强之差，Pa ； — 第一效加热蒸汽的压强，Pa ； — 末效冷凝器中的二次蒸汽的压强，Pa 。 多效蒸发中的有效传热总温度差可用下式计算： （1-7） 式中 — 有效总温度差，为各效有效温度差之和，℃； — 第一效加热蒸汽的温度，℃； — 冷凝器操作压强下二次蒸汽的饱和温度，℃； — 总的温度差损失，为各效温度差损失之和，℃。 p ?1p k p '∑∑? -'-=?)(1k T T t ∑?t 1T k T '∑?
课程设计-蒸发器
过程设备原理课程设计 题目：NaOH水溶液蒸发装置的设计 学院：制造科学与工程学院 系别: 过程装备与控制工程 班级: 过控1102 学生姓名：周伟 学号： 20116201 指导老师：张健平 设计时间： 2014/7/4
《过程设备原理课程设计》任务书 题目：NaOH水溶液蒸发装置的设计 一、设计原始数据 （1）设计任务：处理量：7.92×104（吨/年）（7.92×104，9.95×104，1.667×105）； 料液浓度： 4.7% （4.7％，10.6%）质量%； 产品浓度：23.7% （23.7%，30%）质量%； 加热蒸汽温度151 （℃）（151，158.1）； 末效冷凝器的温度49 （℃）（49，59.6）。 （2）操作条件：加料方式：三效并流加料； 原料液温度：第一效沸点温度； 各效蒸发器中溶液的平均密度：ρ1=1014kg/m3，ρ2=1060kg/m3，ρ=1239kg/m3； 3 加热蒸汽压强：500kPa； 冷凝器压强：20kPa； 各效蒸发器的总传热系数：K1=1500W/（m2?K）， K2=1000W/（m2?K）， K3=600W/（m2?K）； 各效蒸发器中液面的高度：1.5m； 各效加热蒸汽的冷凝液均在饱和温度下排出； 假设各效传热面积相等，并忽略热损失。 （3）设备型式：中央循环管式蒸发器。 （4）厂址：四川绵阳。 （5）工作日：每年300天，每天24小时连续运行。 二、基本要求 （1）设计方案的简介：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。
降膜蒸发器设计
齐齐哈尔大学 蒸发水量为2000的真空降膜蒸发器 题目蒸发水量为2000的真空降膜蒸发器 学院机电工程学院 专业班级过控133 学生姓名戴蒙龙 指导教师张宏斌 成绩 2016年 12月 20日
目录 摘要............................................................ I II Absract............................................................ I V 第1章蒸发器的概述. (1) 1.1蒸发器的简介 (1) 1.2蒸发器的分类 (1) 1.3蒸发器的类型及特点、 (2) 1.4蒸发器的维护 (5) 第2章蒸发器的确定 (6) 2.1 设计题目 (6) 2.2 设计条件： (6) 2.3 设计要求： (6) 2.4 设计方案的确定 (6) 第3章换热面积计算 (7) 3.1.进料量 (8) 3.2.加热面积初算 (8) 3.2.1估算各效浓度: (8) 3.2.2沸点的初算 (8) 3.2.3计算两效蒸发水量，及加热蒸汽的消耗量 (9) 3.3.重算两效传热面积 (11) 3.3.1.第一次重算 (11) 第4章蒸发器主要工艺尺寸的计算 (12) 4.1加热室 (13) 4.2分离室 (13) 4.3其他工件尺寸 (14) 第5章强度校核 (15) 5.1 筒体 (15) 5.2前端管箱 (16) 参考文献 (19)
致谢 (21)
蒸发就是采用加热的方法，使溶液中的发挥性溶剂在沸腾状态下部分气化并将其移除，从而提高溶液浓度的一种单元操作，蒸发操作是一个使溶液中的挥发性溶剂与不挥发性溶质分离的过程。蒸发设备称为蒸发器，蒸发操作的热源，一般为饱和蒸汽。蒸发在操作广泛应于化学、轻工、食品、制药等工业中。工业上被蒸发处理的溶液大多数为水溶液。本次设计的装置为蒸发水量为2000降膜蒸发器，浓缩物质为牛奶。降膜蒸发器除适用于热敏性溶液外，还可用于蒸发浓度较高的液体。 关键词：蒸发；换热；高效；使用广泛
蒸发器课程设计
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》⑴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： 表3-1加热选择参数 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500m2 n= = =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 X 0.042 >2.9 >3=1.53 m 2 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)+2e D-----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。 b =2a-仁2 1X 仁37 D=0.054 (37-1)+2 X.5 X.042 =2.07m
升膜蒸发器设计计算使用说明
《食品工程原理》课程设计 目录 一 《食品工程原理》课程设计任务书 ................................................................................ 1 (1)．设计课题 ........................................................................................................................... 2 (2)．设计条件 ........................................................................................................................... 2 (3).设计要求 .............................................................................................................................. 2 (4).设计意义 .............................................................................................................................. 3 (5).主要参考资料 ...................................................................................................................... 4 二 设计方案的确定 .................................................................................................................. 3 三 设计计算 .............................................................................................................................. 4 3.1.总蒸发水量.......................................................................................................................... 5 3.2.加热面积初算 ..................................................................................................................... 5 （1）估算各效浓度 ................................................................................................................. 5 （2）沸点的初算 ...................................................................................................................... 4 （3）温度差的计算 ................................................................................................................. 6 （4）计算两效蒸发水量1V ，2V 及加热蒸汽的消耗量1S ................................................... 7 （5）总传热系数K 的计算 . (8)
蒸发器设计说明书
KNO3水溶液三效并流蒸发系统设计 摘要：蒸发是化工生产中重要的单元操作，普遍应用于化工、医药、食品等行业中。本次课程设计的任务是设计三效并流蒸发装置，将10% KNO3溶液浓缩至40%，年处理量为5×104吨。采用中央循环管型蒸发器。设计工作主要包括工艺设计计算，蒸发器传热面积优化编程，蒸发器工艺尺寸的设计计算及辅助设备的选型计算，主要设备的强度校核，管道及各种连接件的选型，工艺流程图及蒸发器装配图的绘制。 关键词：三效并流蒸发装置；蒸发；KNO3 Abstract: Evaporation is an important unit operation in chemical process. It finds wide application in such fields as chemical industry, pharmaceutical industry, food industry and so on. The task is to design a three-effect forward flow evaporation system to concentrate 20,000 ton/year of KNO3aqueous solution from 10% to 40%. Standard evaporator (evaporator with central circulation downcomer) was chosen. The major work includes calculation of the process parameters and the heat transfer area, determination of the size and structure of the evaporator, and selection of the ancillary facilities, as well as checking the strength of the main equipments and choosing appropriate pipes. The process flow chart and the assembly drawing of one evaporator were completed with the aid of Auto CAD. Keyword: Three-effect forward flow evaporation; evaporation; KNO3 第一章概述
化工原理课程设计三效逆流蒸发器
NaOH水溶液三效并流加料蒸发装置的设计设计单位： 设计者： 设计日期：
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 2.5×104吨/年NaOH水溶液 2.设备形式蒸发器 3.操作条件 a．NaOH水溶液的原料液浓度为10%(wt) ，温度为35℃，用预热器加热至第一效沸点温度，再送进蒸发器；完成液浓度为40%(wt)。 b．加热蒸汽压强为500kPa（绝压），末效为真空，压力为15.5kPa（绝压）。 c．各效传热系数分别为： K1=3000 W/(m2·℃) K2=1500 W/(m2·℃) K3= 750W/(m2·℃) d．各效蒸发器中的液面高度：1.5-2.5m。 e．各效加热蒸汽的冷凝液均在饱和温度下排出。假设各效传热面积相等，并忽略热损失。 f．每年按330天计，每天24小时连续运行。 三、设计项目 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，包括预热器、汽液分离器及蒸汽冷凝器。 5.绘制NaOH水溶液三效并流加料蒸发装置的流程图及蒸发器总装配图。 目录 1.概述 (1)
1.1蒸发操作的特点 (1) 1.2蒸发设备及蒸发器 (5) 1.3三效蒸发工艺流程 (10) 2.工艺计算及主体结构计算 (11) 2.1三效蒸发工艺计算 (11) (11) (13) 2.2蒸发器主要结构计算 (23) 3.蒸发装置辅助设备选型 (30) 4.探索使用Aspen Plus设计蒸发器方法 (33) 5.后记 (35)
蒸发器设计
目录 第一章设计方案的确定 (3) 1.1 蒸发器的类型与选择 (3) 1.2 蒸发操作条件的确定 (1) 1.2.1 加热蒸汽压强的确定 (1) 1.2.2 冷凝器操作压强的确定 (2) 第二章蒸发工艺的设计计算 (2) 2.1 蒸发器的设计步骤 (2) 2.2 各效蒸发量和完成液浓度的估算 (2) 2.3溶液沸点和有效温度差的确定 (3) 2.3.1各效由于溶液的蒸汽压下降所引起的温度差损失?/ (4) 2.3.2由于蒸发器中溶液静压强引起的温度差损失?'' (4) 2.3.3由流动阻力而引起的温度差损失?''' (5) 2.3.4各效溶液的沸点和有效总温度差 (6) 2.4加热蒸汽消耗量和各效蒸发水量的初步计算 (6) 2.5估算蒸发器的传热面积 (7) 2.6温差的重新分配与试差计算 (8) 2.6.1重新分配各效的有效温度差 (8) 2.6.2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 (14) 3.1 加热管的选择和管束的初步估计 (14) 3.1.1 循环管直径的选择 (14) 3.1.2 加热室直径及加热管数目的确定 (15) 3.1.3分离室直径和高度的确定 (16) 3.2接管尺寸的确定 (15) 3.2.1溶液的进出口管 (15) 3.2.2加热蒸汽与二次蒸汽接管 (15) 3.2.3冷凝水出口 (16) 第四章蒸发装置的辅助设备的设计 (17) 4.1 气液分离器 (17)
4.2蒸汽冷凝器主要类型 (17) 4.3蒸汽冷凝器的设计与选用 (19) 4.3.1工作水量的计算 (19) 4.3.2喷射器结构尺寸的计算 (19) 4.3.3射流长度的决定 (22) 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。
食品工程原理课程设计——蒸发器的设计
食品工程原理 课程设计说明书 任务名称：蒸发器的设计 设计人： 指导教师： 班级组别： 设计时间： 成绩:
目录 1、设计说明书 (2) 2、设计方案的确定 (3) 3、方案说明 (4) 4、物料衡算 (5) 5、热量衡算 (5) 6、工艺尺寸计算 (9) 7、附属设备尺寸计算 (15) 8、主要技术参数 (17) 9、计算结果汇总 (17) 10、设备流程及装备图 (18) 11、参考文献 (21)
设计说明书 一、题目: 蒸发器的设计 设计蒸发量为4吨/小时的双效真空浓缩装置，用于浓缩番茄酱的生产。已知进料浓度为%，成品浓度为28%，第一效真空度为600mmHg,第二效真空度为700mmHg。加热蒸汽的压力为0.15 MPa 二、原始数据： 1、原料：浓度为%的番茄酱 2、产品：浓度为28%的番茄酱 3、生产能力：蒸发量四吨每小时，一天工作10个小时 4、热源：加热蒸汽为饱和水蒸汽，压力 5、压力条件：第一效为600 mmHg的真空度，第二效为700 mmHg的真空度 三、设计要求内容： 1、浓缩方案的确定：蒸发器的型式、蒸发操作流程、蒸发器的效数等。 2、蒸发工艺的计算：进料量、蒸发水量、蒸发消耗量、温差损失、传热量、 传热面积等。 3、蒸发器结构的计算：加热室尺寸、加热管尺寸及排列、蒸发室尺寸、接管尺 寸等。 4、附属设备的计算：冷凝器、真空系统的选用 5、流程图及装配图绘制
四．设计要求 1、设计说明书一份； 2、设计结果一览表；蒸发器主要结构尺寸和计算结果及设备选型情况等； 3、蒸发器流程图和装配图 设计方案的确定 1.蒸发器的确定：选用外加热式蒸发器，它的特点是加热室与分离室分开，便 于清洗和更换。这种结构有利于降低蒸发器的总高度，所以可以采用较长的加热管。并且，因循环管不受热而增大了溶液的循环速度，可达1.5m/s。 2.蒸发器的效数：双效真空蒸发。真空操作的压力小，故在蒸发器内物料的沸 点就低，对于番茄这种热敏性较高的物料，采用真空蒸发降低沸点是有必要的。采用多效蒸发是减少加热蒸汽耗用量，提高热能经济性的有效措施。然而也不能无限地增加效数。理由如下：（1）效数越多，节省地加热蒸汽量就越少。由单效改为双效时，加热蒸汽用量可减少50%，但由四效改为五效只能节省10%，热能经济性提高不大。（2）效数越多，温度差损失越大，分配到各效的有效温度差就越小。为了维持料液在溶液沸腾阶段，每效的有效温度差不能小于5--7摄氏度。这样也限制了效数的增加。（3）热敏性溶液的蒸发，一般不超过三效。 3.加热方式：直接饱和蒸汽加热，压力。 4.操作压力：Ⅰ效为600 mmHg真空度，Ⅱ效为700 mmHg真空度。
双效蒸发器详细设计文件讲解
目录 1.设计题目: 双效真空蒸发器及辅助设备的设计选择 2 2.任务书 2 2.1设计任务及操作条件 2 2.2 设计项目 2 3. 蒸发工艺设计计算 3 3.1各效蒸发量及完成液液浓度估算 3 3.1.1总蒸发量的计算 3 3.1.2加热蒸汽消耗量和各效蒸发量 3 3.2多效蒸发溶液沸点和有效温度差的确定 5 3.3 根据有效传热总温差求面积 8 3.3.1 则重新分配温差 8 3.3.2计算各效料液温度 8 3.4 温差重新分配后各效蒸汽的参数 8 3.5 计算结果列表 10 4. 蒸发器的主要结构尺寸设计 11 4.1加热管的选择和管数的初步估算 11 4.2 循环管的选择 11 4.3 加热室直径及加热管数目的确定 12 4.4 分离室直径与高度的确定 14
4.5 接管尺寸的确定 15 4.5.1 溶液的进出口径 15 4.5.2 加热蒸汽与二次蒸汽出口 15 4.5.2 冷凝水出口 16 4.6蒸发装置的流程图及蒸发器设备工艺简图 16 5．蒸发装置的辅助设备 18 5.1 汽液分离器 18 5.2 蒸汽冷凝器 18 6. 工艺计算汇总表 19 7. 对本设计进行评述 19 参考文献 20 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（60℃），加热蒸汽压力为250kPa(表，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，第一效采用自然循环，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各效蒸发量及完成液液浓度估算 3.1.1总蒸发量的计算 W=F(1-
双效蒸发器设计课程设计
课程设计 授课时间：2015——2016年度第1学期 题目：双效蒸发器设计 课程名称：机械与设备课程设计专业年级：食品科学与工程卓越班学号：1301715046 姓名：雷璇华 指导教师：许林李文山
目录 第1章引言.......................................................................................................................... - 2 - 1.1物料介绍................................................................................................................................ - 2 -1.2物料的浓缩方法.................................................................................................................... - 2 -1.3真空浓缩优点........................................................................................................................ - 2 -1.4多效流程的优点.................................................................................................................... - 2 -1.5浓缩设备介绍........................................................................................................................ - 2 -1.6多效流程基本类型................................................................................................................ - 3 -第2章设计计算.................................................................................................................. - 3 - 2.1工艺设计................................................................................................................................ - 3 -2.1.1确定流程与蒸发器类型..................................................................................................... - 3 -2.1.2辅助设备选择..................................................................................................................... - 3 -2.1.3工作流程............................................................................................................................. - 3 -2.2工艺计算................................................................................................................................ - 4 -2.2.1 估计各效蒸发量和完成液浓度 .................................................................................... - 4 -2.2.4 蒸发器的传热面积估算.................................................................................................... - 8 -2.3蒸发器结构的设计................................................................................................................ - 9 -2. 3.1加热管及加热室的选择..................................................................................................... - 9 -2.3.1.1 加热管的选择和管数确定............................................................................................. - 9 -2.3.1.2加热室壳体直径的计算：.............................................................................................. - 9 -2.3.2分离室结构计算............................................................................................................... - 10 - 2.3.3接管尺寸的确定............................................................................................................... - 10 -2.3.3.1溶液进出口.................................................................................................................... - 10 -2.3.3.2加热蒸气进口与二次蒸汽出口.................................................................................... - 11 -2.3.3.3冷凝水出口.................................................................................................................... - 11 -第3章参考文献...................................................................................................................... - 12 -
化工原理课程设计 三效逆流蒸发器
N a O H水溶液三效并流加料蒸发装置的设计设计单位： 设计者： 设计日期：
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 2.5×104吨/年NaOH水溶液 2.设备形式蒸发器 3.操作条件 a．NaOH水溶液的原料液浓度为10%(wt) ，温度为35℃，用预热器加热至第一效沸点温度，再送进蒸发器；完成液浓度为40%(wt)。 b．加热蒸汽压强为500kPa（绝压），末效为真空，压力为15.5kPa（绝压）。 c．各效传热系数分别为： K1=3000 W/(m2·℃) K2=1500 W/(m2·℃) K3= 750W/(m2·℃) d．各效蒸发器中的液面高度：1.5-2.5m。 e．各效加热蒸汽的冷凝液均在饱和温度下排出。假设各效传热面积相等，并忽略热损失。 f．每年按330天计，每天24小时连续运行。 三、设计项目 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，包括预热器、汽液分离器及蒸汽冷凝器。 5.绘制NaOH水溶液三效并流加料蒸发装置的流程图及蒸发器总装配图。 目录 1.概述 (1) 1.1蒸发操作的特点 (1)
1.2蒸发设备及蒸发器 (5) 1.3三效蒸发工艺流程 (10) 2.工艺计算及主体结构计算 (11) 2.1三效蒸发工艺计算 (11) (11) (13) 2.2蒸发器主要结构计算 (23) 3.蒸发装置辅助设备选型 (30) 4.探索使用Aspen Plus设计蒸发器方法 (33) 5.后记 (35)
蒸发器的结构与设计
蒸发器的结构和
蒸发器的结构 2 循环型(非膜式)蒸发器 2 膜式(单程型)蒸发器 3 (一)中央循环管式(或标准式)蒸发器。 （2）悬筐式蒸发器 二、膜式(单程型)蒸发器 上述各种蒸发器的主要缺点是加热室内滞料量大，致使物料在高温下停留时间长，特别不适于处理热敏性物料。在膜式蒸发器内，溶液只通过加热室一次即可浓
缩到需要的浓度，停留时间仅为数秒或十余秒钟。操作过程中溶液沿加热管壁呈传 热一) 升膜蒸发器 （一) 升膜蒸发器 升膜蒸发器的结构如图所示，加热室由单根或多根垂直管组成，加热管长径之比为100～150，管径在25～50mm之间。原料液经预热达到沸点或接近沸点 上均匀布膜，且防止二次蒸汽由加热管顶端直接窜出，加热管顶部必须设置加工良 好的液体分布器。 2| 蒸发器的设计 一、蒸发器的选择 随着工业技术的发展，新型蒸发设备不断出现。在工业中常用的间接加热蒸发器分别为循环型和单程型两大类。循环型的蒸发器中有中央循环管式、悬框式、外加热式、列文式及强制循环管等，单程型的蒸发器有升膜式、降膜式、升-降膜式等。我们要根据蒸发的操作条件及各项要求选择合适的蒸发器。我们以中央循环管 式蒸发器为例。
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。 二、蒸发工艺的设计计算 多效蒸发工艺计算的主要依据是物料衡算、热量衡算及传热速率方程。计算的 为止。 三、蒸发器的主要结构工艺尺寸的设计 中央循环管式蒸发器主体分为加热室和分离室，加热室由直立的加热管束组成，管束中间为一根直径较大的中央循环管；分离室是汽液分离的空间。其主要结