畢業(yè)論文 anoh水溶液三效并流加料蒸發(fā)裝置的設(shè)計(jì)化工原理課程設(shè)計(jì).doc

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1、NaOH水溶液三效并流加料蒸發(fā)裝置的設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)單位：設(shè)計(jì)者：設(shè)計(jì)日期：設(shè)計(jì)任務(wù)書一、設(shè)計(jì)題目NaOH水溶液三效并流加料蒸發(fā)裝置的設(shè)計(jì)二、設(shè)計(jì)任務(wù)及操作條件1.處理能力2.5×104噸/年NaOH水溶液2.設(shè)備形式蒸發(fā)器3.操作條件a．NaOH水溶液的原料液濃度為10%(wt)，溫度為35℃，用預(yù)熱器加熱至第一效沸點(diǎn)溫度，再送進(jìn)蒸發(fā)器；完成液濃度為40%(wt)。b．加熱蒸汽壓強(qiáng)為500kPa（絕壓），末效為真空，壓力為15.5kPa（絕壓）。c．各效傳熱系數(shù)分別為：K1=3000W/(m2·℃)K2

2、=1500W/(m2·℃)K3=750W/(m2·℃)d．各效蒸發(fā)器中的液面高度：1.5-2.5m。e．各效加熱蒸汽的冷凝液均在飽和溫度下排出。假設(shè)各效傳熱面積相等，并忽略熱損失。f．每年按330天計(jì)，每天24小時(shí)連續(xù)運(yùn)行。三、設(shè)計(jì)項(xiàng)目1.設(shè)計(jì)方案簡(jiǎn)介：對(duì)確定的工藝流程及蒸發(fā)器型式進(jìn)行簡(jiǎn)要論述。2.蒸發(fā)器的工藝計(jì)算：確定蒸發(fā)器的傳熱面積。3.蒸發(fā)器的主要結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計(jì)。4.主要輔助設(shè)備選型，包括預(yù)熱器、汽液分離器及蒸汽冷凝器。5.繪制NaOH水溶液三效并流加料蒸發(fā)裝置的流程圖及蒸發(fā)器總裝配圖。目錄1

3、.概述…………………………………………………11.1蒸發(fā)操作的特點(diǎn)……………………………11.2蒸發(fā)設(shè)備及蒸發(fā)器…………………………51.3三效蒸發(fā)工藝流程…………………………102.工藝計(jì)算及主體結(jié)構(gòu)計(jì)算…………………………112.1三效蒸發(fā)工藝計(jì)算…………………………112.1.1三效蒸發(fā)器設(shè)計(jì)流程………………112.1.2設(shè)計(jì)計(jì)算……………………………132.2蒸發(fā)器主要結(jié)構(gòu)計(jì)算………………………233.蒸發(fā)裝置輔助設(shè)備選型……………………………304.探索使用AspenPlus設(shè)計(jì)蒸發(fā)器方

4、法……………335.后記…………………………………………………351、概述1.1蒸發(fā)操作的特點(diǎn)蒸發(fā)是將非揮發(fā)性物質(zhì)的稀溶液加熱沸騰，使溶劑氣話，溶液濃縮得到濃溶液的過程。1.1.1蒸發(fā)的基本流程蒸發(fā)過程的兩個(gè)必要組成部分是加熱溶劑使水蒸氣汽化和不斷除去汽化的水蒸氣，前一部分在蒸發(fā)器內(nèi)進(jìn)行，后一部分在冷凝器完成。蒸發(fā)器實(shí)質(zhì)上是一個(gè)換熱器，由加熱室和分離室兩部分組成，加熱室通常用飽和水蒸氣加熱，從溶液中蒸發(fā)出來的水蒸氣在分離室分離后從蒸發(fā)器引出，為了防止液滴隨蒸汽帶出，一般在蒸發(fā)器頂部設(shè)有氣液分離用的

5、除沫裝置從蒸發(fā)器蒸出的蒸汽稱為二次蒸汽，在多效蒸發(fā)中，二次蒸汽用于下一效的物料加熱。冷卻水從冷凝器頂加入，與上升的蒸汽接觸，將它冷凝成水從下部排出，不凝氣體從頂部排出。通常不凝氣體來源有兩個(gè)方面，料液中溶解的空氣和系統(tǒng)減壓操作時(shí)從周圍環(huán)境中漏入的空氣。料液在蒸發(fā)器中蒸濃達(dá)到要求后稱為完成液，從蒸發(fā)器底部放出，是蒸發(fā)操作的產(chǎn)品。1.1.2蒸發(fā)的操作方法根據(jù)各種物料的特性和工藝要求，蒸發(fā)過程可以采用不同的操作條件和方法。常壓蒸發(fā)和減壓蒸發(fā)根據(jù)操作壓力不同，蒸發(fā)過程可以分為常壓蒸發(fā)和減壓蒸發(fā)，常壓蒸發(fā)是

6、指冷凝器和蒸發(fā)器溶液側(cè)的操作壓力為大氣壓或略高于大氣壓，此時(shí)系統(tǒng)中的不凝氣依靠本身的壓力從冷凝器排出。減壓蒸發(fā)冷凝器和蒸發(fā)器溶液側(cè)的操作壓力低于大氣壓，此時(shí)系統(tǒng)中的不凝氣需用真空泵抽出。減壓蒸發(fā)較常壓蒸發(fā)具有如下優(yōu)點(diǎn)：　?、?4在加熱蒸汽壓強(qiáng)相同的情況下，減壓蒸發(fā)時(shí)溶液的沸點(diǎn)低，傳熱溫差可以增大，當(dāng)傳熱量一定時(shí)，蒸發(fā)器的傳熱面積可以相應(yīng)地減小；　?、诳梢哉舭l(fā)不耐高溫的溶液；　?、劭梢岳玫蛪赫羝驈U氣作為加熱劑；　?、懿僮鳒囟鹊?，損失于外界的熱量也相應(yīng)地減小。但是，減壓蒸發(fā)也有一定的缺點(diǎn)，這主要是

7、由于溶液沸點(diǎn)降低，黏度增大，導(dǎo)致總的傳熱系數(shù)下降，同時(shí)還要有減壓裝置。單效蒸發(fā)和多效蒸發(fā)根據(jù)二次蒸汽是否用來作為另一蒸發(fā)器的加熱蒸汽，蒸發(fā)過程分為單效蒸發(fā)和多效蒸發(fā)。單效蒸發(fā)中加熱蒸汽在冷凝器中用水冷卻排出。多效蒸發(fā)中，第一個(gè)蒸發(fā)器蒸出的二次蒸汽用作第二個(gè)蒸發(fā)器的加熱蒸汽，第二個(gè)蒸發(fā)器蒸出的二次蒸汽用作第三個(gè)蒸發(fā)器的加熱蒸汽，以此類推，串聯(lián)蒸發(fā)器的個(gè)數(shù)稱為效數(shù)。①多效蒸發(fā)的經(jīng)濟(jì)性多效蒸發(fā)時(shí)，除末效外，各效的二次蒸汽都作為下一效蒸發(fā)器的加熱蒸汽加以利用，因而和單效相比，相同的生蒸汽量D可蒸發(fā)更多的水

8、量W，亦即提高了生蒸汽的經(jīng)濟(jì)性W/D。如前所述，在若干假定條件下，單效時(shí)的W/D約為1。同理，雙效時(shí)約為2，三效時(shí)約為3，等等?？紤]實(shí)際情況，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，不同效數(shù)時(shí)生蒸汽的經(jīng)濟(jì)性大致如下表：表1-1生蒸汽經(jīng)濟(jì)性W/D的經(jīng)驗(yàn)值效數(shù)單效雙效三效四效五效W/D0.911.752.53.333.70正由于多效蒸發(fā)時(shí)生蒸汽的經(jīng)濟(jì)性較高，所以在蒸發(fā)大量水分時(shí)廣泛采用多效蒸發(fā)。但上表也說明，當(dāng)效數(shù)增加時(shí)，W/D值雖然增加，但并不和效數(shù)成正比。②多效蒸發(fā)的代價(jià)首先，多效蒸發(fā)時(shí)需要多個(gè)蒸發(fā)器，為便于制