合肥工業(yè)大學(xué)化工原理課程設(shè)計說明書

1、合肥工業(yè)大學(xué)化工原理課程設(shè)計說明書 設(shè)計題目 KNO3水溶液三效并流蒸發(fā)系統(tǒng)設(shè)計 學(xué)生姓名 湯文武 學(xué) 號 20082952 專業(yè)班級 高分子08-1班 指導(dǎo)老師 楊則恒 日 期 2011年1月21日 設(shè)計題目水溶液三效并流蒸發(fā)系統(tǒng)設(shè)計成績課程設(shè)計主要內(nèi)容一、具體工藝參數(shù)如下：原料加料量 F5859.375 kg/h。料液：原料液：10（質(zhì)量分?jǐn)?shù)），20進(jìn)料。完成液=40。蒸發(fā)器熱損失為本效加熱蒸汽供熱的3。末效真空度：0.8 atm。冷卻水溫度：進(jìn)口20，出口40。二、工藝操作條件：間接蒸汽加熱，壓力為0.4 MPa(表壓)。當(dāng)?shù)卮髿鈮海?60 mmHg。三、主要內(nèi)容：1、設(shè)計方案的選擇及流

2、程說明2、工藝計算 先預(yù)估各效蒸發(fā)量，再預(yù)估各效由于溫度差損失而造成的沸點升高，從而獲得各效溶液沸點，接下來初步計算加熱蒸汽消耗量及各效蒸發(fā)水量。下一步計算總傳熱系數(shù)K，再計算傳熱面積S，若不符合要求需再次進(jìn)行溫度差分配。3、主要設(shè)備工藝尺寸設(shè)計 （1）加熱管管長及管徑，管數(shù)。 （2）中央循環(huán)管管徑。 （3）加熱室直徑和分離室直徑。 （4）接管尺寸(料液進(jìn)出口，加熱蒸汽進(jìn)口與二次蒸汽出口，冷凝水出口接管)4、設(shè)計結(jié)果匯總5、工藝流程圖及一效蒸發(fā)器總裝圖指導(dǎo)教師評語建議：從學(xué)生的工作態(tài)度、工作量、設(shè)計（論文）的創(chuàng)造性、學(xué)術(shù)性、實用性及書面表達(dá)能力等方面給出評價。簽 名： 2011年 月 日摘要：

3、蒸發(fā)操作是將含有不揮發(fā)溶質(zhì)的溶液加熱沸騰，使其中的揮發(fā)性溶劑部分汽化，目的是獲得濃縮的溶液。本次設(shè)計利用三效蒸發(fā)將4 t % 溶液濃縮至%，采用中央循環(huán)管式。 我們計算所得面積為40. 3 ；加熱管采用三角形排列；輔助設(shè)備有氣液式除沫器、多孔板接觸式蒸發(fā)冷凝器、浮頭式列管換熱器、真空泵、離心泵和支座。蒸發(fā)器加熱管選用57無縫鋼管,管長2m；中央循環(huán)管選用；加熱管數(shù)目為162根；分離室直徑、高度；冷凝器直徑為429.3mm；淋水板取4塊。 關(guān)鍵詞：蒸發(fā)，中央循環(huán)管，三效并流蒸發(fā)系統(tǒng)。Abstract：Evaporation operation is the way that heating th

4、e solution which containing non-volatile solute to boil, separating the volatile solvent. The purpose is to gain partial vaporization concentrating to 40%, we choose the evaporator with central circulation downcomer. We calculated the area 40.3 .The designed technical and process parameters are as f

5、ollowing. Heating Tube: adopting triangle permutation, steel tube of 57, length 2m, the number is 162;The evaporator with central circulation downcomer: steel tube of.Separation Chamber: diameter 1.15m, height 2.3m. The diameter of the condenser for 429.3mm. Water spray plate loaded take 4 pieces.Ke

6、y words: Evaporation, central circulation downcomer, triple-effect forward evaporation system.目 錄化工原理課程設(shè)計成績評定表化工原理課程設(shè)計任務(wù)書中英文摘要 第一章.概述 6 1.1蒸發(fā)操作的特點 61.2 蒸發(fā)操作的分類 6 1.3蒸發(fā)設(shè)備 7 1.4 蒸發(fā)流程示意圖 9第二章.蒸發(fā)工藝設(shè)計計算102.1完成液濃度計算 102.2各效溶液的沸點和總有效溫度差估算 102.3加熱蒸汽消耗量和各效水分蒸發(fā)量 132.4傳熱系數(shù)確定 15 2.5有效溫度差在各效的分配15 2.6 蒸發(fā)器傳熱面積的估算2

7、2 2.7 計算結(jié)果列表23第三章.蒸發(fā)器主要結(jié)構(gòu)尺寸計算23 3.1加熱管的選擇和管數(shù)的初步估計23 3.2循環(huán)管的選擇23 3.3加熱管的直徑以及加熱管數(shù)目的確定24 3.4分離室直徑和高度的確定253.5接管尺寸的確定26第四章.蒸發(fā)裝置的輔助設(shè)備27 4.1氣液除沫器27 4.2蒸汽冷凝器28 4.3真空泵的選型29 4.4預(yù)熱器的選型30第五章主要設(shè)備強度校核計算及校驗315.1蒸發(fā)室厚度校核315.2 加熱室厚度校核325.3支座的選取與校核32第六章設(shè)計總結(jié)34 6.1設(shè)計結(jié)果匯總表34 6.2設(shè)計評價366.3心得體會36附錄137附錄 238參考文獻(xiàn)40第一章. 概述1.1

8、蒸發(fā)操作的特點從上述對蒸發(fā)過程的簡單介紹可知，常見的蒸發(fā)時間壁兩側(cè)分別為蒸汽冷凝和液體沸騰的傳熱過程，蒸發(fā)器也就是一種換熱器。但和一般的傳熱過程相比，蒸發(fā)操作又有如下特點 :(1)沸點升高 蒸發(fā)的溶液中含有不揮發(fā)性的溶質(zhì)，在港臺壓力下溶液的蒸氣壓較同溫度下純?nèi)軇┑恼羝麎旱停谷芤旱姆悬c高于純?nèi)芤旱姆悬c，這種現(xiàn)象稱為溶液沸點的升高。在加熱蒸汽溫度一定的情況下，蒸發(fā)溶液時的傳熱溫差必定小于加熱純?nèi)軇┑募儫釡夭?，而且溶液的濃度越高，這種影響也越顯著。(2)物料的工藝特性 蒸發(fā)的溶液本身具有某些特性，例如有些物料在濃縮時可能析出晶體，或易于結(jié)垢；有些則具有較大的黏度或較強的腐蝕性等。如何根據(jù)物料的特性

9、和工藝要求，選擇適宜的蒸發(fā)流程和設(shè)備是蒸發(fā)操作彼此必須要考慮的問題。(3)節(jié)約能源 蒸發(fā)時汽化的溶劑量較大，需要消耗較大的加熱蒸汽。如何充分利用熱量，提高加熱蒸汽的利用率是蒸發(fā)操作要考慮的另一個問題。1.2 蒸發(fā)操作的分類按操作的方式可以分為間歇式和連續(xù)式，工業(yè)上大多數(shù)蒸發(fā)過程為連續(xù)穩(wěn)定操作的過程。按二次蒸汽的利用情況可以分為單效蒸發(fā)和多效蒸發(fā)，若產(chǎn)生的二次蒸汽不加利用，直接經(jīng)冷凝器冷凝后排出，這種操作稱為單效蒸發(fā)。若把二次蒸汽引至另一操作壓力較低的蒸發(fā)器作為加熱蒸汽，并把若干個蒸發(fā)器串聯(lián)組合使用，這種操作稱為多效蒸發(fā)。多效蒸發(fā)中，二次蒸汽的潛熱得到了較為充分的利用，提高了加熱蒸汽的利用率。按

10、操作壓力可以分為常壓、加壓或減壓蒸發(fā)。真空蒸發(fā)有許多優(yōu)點：（1）在低壓下操作，溶液沸點較低，有利于提高蒸發(fā)的傳熱溫度差，減小蒸發(fā)器的傳熱面積；（2）可以利用低壓蒸汽作為加熱劑；（3）有利于對熱敏性物料的蒸發(fā)；（4）操作溫度低，熱損失較小。在加壓蒸發(fā)中，所得到的二次蒸汽溫度較高，可作為下一效的加熱蒸汽加以利用。因此，單效蒸發(fā)多為真空蒸發(fā)；多效蒸發(fā)的前效為加壓或常壓操作，而后效則在真空下操作。1.3 蒸發(fā)設(shè)備  蒸發(fā)設(shè)備的作用是使進(jìn)入蒸發(fā)器的原料液被加熱，部分氣化，得到濃縮的完成液，同時需要排出二次蒸汽，并使之與所夾帶的液滴和霧沫相分離。  蒸發(fā)的主體設(shè)備是

11、蒸發(fā)器，它主要由加熱室和蒸發(fā)室組成。蒸發(fā)的輔助設(shè)備包括：使液沫進(jìn)一步分離的除沫器，和使二次蒸汽全部冷凝的冷凝器。減壓操作時還需真空裝置。茲分述如下：  由于生產(chǎn)要求的不同，蒸發(fā)設(shè)備有多種不同的結(jié)構(gòu)型式。對常用的間壁傳熱式蒸發(fā)器，按溶液在蒸發(fā)器中的運動情況，大致可分為以下兩大類：（1）循環(huán)型蒸發(fā)器  特點：溶液在蒸發(fā)器中做循環(huán)流動，蒸發(fā)器內(nèi)溶液濃度基本相同，接近于完成液的濃度。操作穩(wěn)定。此類蒸發(fā)器主要有   a.中央循環(huán)管式蒸發(fā)器，   b.懸筐式蒸發(fā)器 c.外熱式蒸發(fā)器 d.列文式蒸發(fā)器 e.強制循環(huán)蒸發(fā)器 其中，前四種為自

12、然循環(huán)蒸發(fā)器。（2）單程型蒸發(fā)器 特點：溶液以液膜的形式一次通過加熱室，不進(jìn)行循環(huán)。   優(yōu)點：溶液停留時間短，故特別適用于熱敏性物料的  蒸發(fā)；溫度差損失較小，表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)較大。   缺點：設(shè)計或操作不當(dāng)時不易成膜，熱流量將明顯下降；不適用于易結(jié)晶、結(jié)垢物料的蒸發(fā)。   此類蒸發(fā)器主要有： a.升膜式蒸發(fā)器，     b.降膜式蒸發(fā)器，     c.刮板式蒸發(fā)器本次設(shè)計采用的是中央循環(huán)管式蒸發(fā)器 ：結(jié)構(gòu)和原理：其下部的加熱室

13、由垂直管束組成，中間由一根直徑較大的中央循環(huán)管。當(dāng)管內(nèi)液體被加熱沸騰時，中央循環(huán)管內(nèi)氣液混合物的平均密度較大；而其余加熱管內(nèi)氣液混合物的平均密度較小。在密度差的作用下，溶液由中央循環(huán)管下降，而由加熱管上升，做自然循環(huán)流動。溶液的循環(huán)流動提高了沸騰表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)，強化了蒸發(fā)過程。這種蒸發(fā)器結(jié)構(gòu)緊湊，制造方便，傳熱較好，操作可靠等優(yōu)點，應(yīng)用十分廣泛，有"標(biāo)準(zhǔn)蒸發(fā)器"之稱。為使溶液有良好的循環(huán)，中央循環(huán)管的截面積，一般為其余加熱管總截面積的40%100%；加熱管的高度一般為12m；加熱管徑多為2575mm之間。但實際上，由于結(jié)構(gòu)上的限制，其循環(huán)速度一般在0.40.5m/s以下；蒸發(fā)

14、器內(nèi)溶液濃度始終接近完成液濃度；清洗和維修也不夠方便。1.4蒸發(fā)流程示意圖F x0, t0X1, t1D1 T1W1 ,T1W2 ,T2W3,T3X2, t2X3, t3W2 T3 T2 T2 T3 T1 P3 P2 P1 W1 第二章.蒸發(fā)工藝設(shè)計計算2.1完成液濃度計算 總蒸發(fā)量： 因并流加料，蒸發(fā)中無額外蒸汽引出，可設(shè)2.2各效蒸發(fā)溶液的沸點和有效總溫度差 設(shè)各效間壓力降相等，則總壓力差為 各效間的平均壓力差為 由各效的壓力差可求得各效蒸發(fā)室的壓力，即 由各效的二次蒸汽壓力，從手冊中可查得相應(yīng)的二次蒸汽的溫度和氣化潛熱列于下表中。表1 二次蒸汽的溫度和氣化潛熱效數(shù) 二次蒸汽壓力340.9

15、5180.6120.26二次蒸汽溫度(即下一效加熱蒸汽的溫度）137.8116.860.3二次蒸汽的氣化潛熱（即下一效加熱蒸汽的氣化潛熱）215522142355(1) 各效由于溶液沸點而引起的溫度差損失 可用校正系數(shù)法求得校正系數(shù)法：=式中 常壓下由于溶液蒸氣壓下降所引起的溫度差損失，； 某些溶液在常壓下的沸點值可從手冊查到； 校正系數(shù)，量綱為一。一般取 =0.0162式中 操作壓強下水的沸點，亦即二次蒸汽的飽和溫度，； 操作壓強下二次蒸汽的汽化熱，。查表得：101.3下，13.19%和23.66%的沸點分別為101和102=100.97 =101.56 =103.56=0.1620.97=

16、1.23=0.1621.56=1.73=0.1623.56=2.67 (2)由于液柱靜壓力而引起的沸點升高(溫度差損失） 為簡便計算，以液層中部點處的壓力和沸點代表整個液層的平均壓力和平均溫度，則根據(jù)流體靜力學(xué)方程，液層的平均壓力為 所以 由平均壓力可查得對應(yīng)的飽和溫度為 所以（3） 由于不計流動阻力產(chǎn)生壓降所引起的溫度差損失 則，故各效總的溫度差損失為（4） 各效料液的溫度和有效總溫差 由各效二次蒸汽Pi及溫度差損失，即可由下式估算各效料液的溫度， 有效總溫度差 由手冊可查得501.3kPa飽和蒸汽的溫度為、氣化潛熱為，所以2.3加熱蒸汽消耗量和各效水分蒸發(fā)量 第效的熱量衡算式為 對于沸點進(jìn)

17、料,，考慮到溶液濃縮熱的影響，熱利用系數(shù)計算式為 所以 同理 第效的熱量衡算式為 對于第效，同理可得 又因為 聯(lián)解上面各式，可得2.4傳熱面積的確定誤差為，誤差較大，應(yīng)調(diào)整各效的有效溫度差，重復(fù)上述計算過程。2.5有效溫度差在各效的分配 重新分配有效溫度差，可得重復(fù)上述計算步驟（1） 計算各效料液 由所求得的各效蒸發(fā)量，可求各效料液的濃度，即（2） 計算各效料液的溫度 因末效完成液濃度和二次蒸汽壓強均不變，各種溫度差損失可視為恒定，故末效溶液的溫度仍為,即 則第效加熱蒸汽的溫度（也即第效料液二次蒸汽溫度)為 由第效二次蒸汽的溫度（）即第效料液的濃度（），根據(jù)校正系數(shù)法可得第效料液的沸點為. 同

18、理 由第效二次蒸汽的溫度()及第效料液的濃度（0.135），根據(jù)校正系數(shù)法可得第效料液的沸點為。 第效料液的溫度也可由下式計算 說明溶液的各種溫度損失變化不大，不需要重新計算，故有效總溫度差不變，即 溫度差重新分配后各效溫度情況列于下表：表2 三效蒸發(fā)器各效的溫度效次加熱蒸汽溫度，T1=151.8T'1=138.337T'2=112.96有效溫度差，料液溫度（沸點），t1=139.98t2=115.647t3=66.32（3） 各效的熱量衡算 第效第效 第效 又因為 聯(lián)解上面各式得 與第一次計算結(jié)果比較，其相對誤差為計算相對誤差均在0.05以下，故各效蒸發(fā)量的計算結(jié)果合理。其各

19、效溶液無明顯變化，不需要重新計算。（4） 蒸發(fā)器傳熱面積的計算誤差為，誤差較大，故應(yīng)調(diào)整各效的有效溫差，重復(fù)上述計算步驟。 重新分配各效的有效溫度差重新分配有效溫度差，得誤差為,結(jié)果合理重復(fù)上述計算步驟（1）計算各效料液 由所求得的各效蒸發(fā)量，可求各效料液的濃度，即（2）計算各效料液的溫度 因末效完成液濃度和二次蒸汽壓力均不變，各種溫度差損失可視為恒定，故末效溶液的溫度仍為,即 則第效加熱蒸汽的溫度（也即第效料液二次蒸汽溫度)為 由第效二次蒸汽的溫度（）即第效料液的濃度（0.207），根據(jù)校正系數(shù)法可得第效料液的沸點為. 同理 由第效二次蒸汽的溫度()及第效料液的濃度（0.135），根據(jù)校正系

20、數(shù)法可得第效料液的沸點為。 第效料液的溫度也可由下式計算 說明溶液的各種溫度損失變化不大，不需要重新計算，故有效總溫度差不變，即 溫度差重新分配后各效溫度情況列于下表：表2 三效蒸發(fā)器各效的溫度效次加熱蒸汽溫度，T1=151.8T'1=139.53T'2=113.52有效溫度差，料液溫度（沸點），t1=141.16t2=116.22t3=66.32(3)各效的熱量衡算 第效第效 第效 又因為 聯(lián)解上面各式得 與第一次計算結(jié)果比較，其相對誤差為計算相對誤差均在0.05以下，故各效蒸發(fā)量的計算結(jié)果合理。其各效溶液無明顯變化，不需要重新計算。2.6蒸發(fā)器傳熱面積的計算 誤差為，試差計

21、算結(jié)果合理。 平均傳熱面積為又蒸發(fā)器熱損失為本效加熱蒸汽供熱的35%，取3%所以2.7計算結(jié)果列表表3 物料計算的結(jié)果效次冷凝器加熱蒸汽溫度，151.8139.53113.5260.3操作壓力P'i,kPa356.9161.520.2320.23溶液溫度（沸點） 141.16116.2266.32完成液濃度xi,% 13.520.740蒸發(fā)量，kg/h1500.3851517.931372.215蒸汽消耗量D，kg/h1422.215傳熱面積Si,m240.340.340.3第三章. 蒸發(fā)器主要結(jié)構(gòu)尺寸計算3.1加熱管的選擇和管數(shù)的初步估計根據(jù)加熱管的型號選用：57×3.5m

22、m根據(jù)實際情況選擇加熱管長度選用：2.0m初步估算所需管子數(shù)為n3.2循環(huán)管的選擇循環(huán)管的截面積是根據(jù)使循環(huán)阻力盡量減小的原則來考慮的。中央循環(huán)管式蒸發(fā)器的循環(huán)管截面積可取加熱管總截面積的40%100%。本次計算取60% 。則循環(huán)管的總截面積為 根據(jù)上式結(jié)果，選取管徑相近的標(biāo)準(zhǔn)管型號為457×17 mm 循環(huán)管的管長與加熱管相等，為2.0 m。3.3加熱管的直徑以及加熱管數(shù)的確定加熱管的內(nèi)徑取決于加熱管和循環(huán)管的規(guī)格、數(shù)目及在管板上的排列方式。節(jié)熱管在管板上的排列方式為正三角形,不同加熱管尺寸的管心距查表得表1 不同加熱管尺寸的管心距加熱管外徑19253857管心距25324870

23、由上表查得型號為57×3.5mm的管心距為 估計加熱管的內(nèi)徑 其中， 取 所以 表2 殼體的尺寸標(biāo)準(zhǔn)殼體內(nèi)徑，4007008001000110015001600200最小壁厚，8101214根據(jù)估算，及容器的公稱直徑表，試選用作為加熱管的內(nèi)徑，并以此內(nèi)徑和循環(huán)管外徑作同心圓，在同心圓的環(huán)隙中，按加熱管的排列方式和管心距作圖。有圖可得，從第8層排到第10層，當(dāng)內(nèi)徑為870mm是，獲得管數(shù)為162根，大于估算的管數(shù)，滿足要求。所以加熱管的直徑為,總加熱管數(shù)n=162。選用1000×12mm的加熱管3.4分離室直徑和高度的確定3.4.1分離室體積的計算式為 其中，U為蒸發(fā)體積強度

24、，一般允許值為，在此取。 將工藝計算中二蒸汽的溫度和流量以及根據(jù)溫度所查得的二次蒸汽的密度列于下 表3 二次蒸汽相應(yīng)密度 效次二次蒸汽溫度139.53113.5260.3二次蒸汽流量Wi，kg/h1500.3851517.931376.215二次蒸汽密度1.93880.92260.13196 依據(jù)上表數(shù)據(jù)，分別算出各效分離室數(shù)據(jù) 為方便起見，各效分離室的尺寸均取一致，所以體積V取最大值。3.4.2分離室的高度和直徑的確定 確定需考慮的原則：所以取3.5接管尺寸的確定 流體進(jìn)出口計算3.5.1溶液的進(jìn)出口 為統(tǒng)一管徑，按第效的流量計算，溶液的適宜流速按強制流動算，即則 依據(jù)無縫鋼管的常用規(guī)格選為

25、60×3.5mm的標(biāo)準(zhǔn)管。加熱管蒸汽進(jìn)出口與二次蒸汽出口的確定 表4 流體的適宜流速強制流體的液體，m/s自然流體的液體，m/s 飽和蒸汽，m/s空氣及其他氣體，m/s 0.81.5 0.080.15 2030 1520 飽和蒸汽適宜的流速 為統(tǒng)一管徑，取體積流量最大的末效流量為計算管徑的體積流量，則依據(jù)無縫鋼管的常用規(guī)格選用為406×9mm的標(biāo)準(zhǔn)管。蒸汽進(jìn)口：依據(jù)無縫鋼管的常用規(guī)格選用為165×5mm的標(biāo)準(zhǔn)管。冷凝水進(jìn)出口的確定 冷凝水的排出屬于自然流， 對于各效冷凝水密度可查的表 為統(tǒng)一管徑，取計算得到各效最大的管徑為設(shè)計的管徑，則依據(jù)無縫鋼管的常用規(guī)格選用直

26、徑為48×3.5mm的標(biāo)準(zhǔn)管。第四章 蒸發(fā)裝置的輔助設(shè)備4.1氣液除沫器 根據(jù)蒸汽流速和各氣液體分離器的性能，選擇慣性式除沫器作為氣液除沫器。其主要尺寸確定為： 除沫器內(nèi)管的直徑 且 除沫器外罩管的直徑 除沫器外殼的直徑 除沫器的總高度 除沫器內(nèi)管頂部與器頂?shù)木嚯x 為設(shè)計方便取4.2蒸汽冷凝器 選用多層多孔板式冷凝器,尺寸確定如下：4.2.1冷卻水量 冷卻水進(jìn)出口壓力為20.23 kPa，取冷卻水進(jìn)，出口溫度分別為 由板式蒸汽冷凝器的性能曲線可查得1m3冷卻水可冷卻的蒸汽量為47.5kg/m4.2.2冷凝器的直徑取流速為20，已知 故 4.2.3淋水板的設(shè)計 淋水板數(shù)： 淋水板間距：

27、 根據(jù)則 則淋水板間距符合條件 弓形淋水板的寬度： 淋水板堰高： 淋水板孔徑： 冷卻水循環(huán)使用，d取8 mm 淋水板孔數(shù)：孔數(shù)應(yīng)取整數(shù)，故為279根?？紤]到長期操作孔易堵，則最上一板的實際孔數(shù)應(yīng)加大10%15%,其他各板孔數(shù)應(yīng)加大5% ，從而最上一板的實際孔數(shù) 279×（112%）=312.48 取 313 其他各板孔數(shù) 279×（15%）=292.95 取 2934.3泵的選型 所用到的泵有真空泵和離心泵。真空泵 真空度為0.8atm 真空泵排氣量 ，其中Va-真空系統(tǒng)滲透空氣量， Vb-蒸發(fā)過程中料液釋放的不凝性氣體量，?？珊雎?。Vc-每小時冷卻水能釋放的空氣量，Vd-

28、蒸發(fā)過程中流體的飽和蒸汽壓的當(dāng)量值，Ve-不凝性氣體機械夾帶的生蒸汽量，?？珊雎浴Ｓ諺a=2V2 ，取系統(tǒng)容積28.3 m3 ，故 根據(jù)排氣量根據(jù)排氣量和所抽氣體基本上是空氣的前提下，選用水噴射泵11/2BA-6系列，功率極限真空度材料最大吸氣量1.5kw600mmHgA3鋼7.4kg/h 離心泵 ，查得IS型單級單吸離心泵性能表：選型號： IS50-32-125流量：12.5 m3/h 揚程：20m 轉(zhuǎn)數(shù)：2900r/min軸功率：1.13kw 電機功率：2.2kw 效率：60% 必須汽蝕余量：2.0m4.4 預(yù)熱器的選型將5859.375 10%的KNO3溶液從20 0C預(yù)熱到141.16

29、0C。加熱介質(zhì)采用500kPa絕壓的飽和水蒸氣。Cp=3.768kJ/kg .忽略熱損失，冷凝水在飽和溫度下排出，蒸汽的流量平均溫度差 換熱器管外通過水蒸氣冷凝來加熱管內(nèi)的KNO3溶液，總的傳熱系數(shù)范圍為：11604070選。則所以選 FA系列浮頭式換熱器規(guī)格如下殼徑D公稱面積實際面積管長管程數(shù)管數(shù)管子排列方法管子直徑325mm10m213.2 m23m26正三角形排列19×2mm第五章 主要設(shè)備強度計算及校核筒體厚度計算公式校核厚度 5.1蒸發(fā)室厚度校核分離室殼體材料選用A3鋼，查表得設(shè)計溫度下有關(guān)數(shù)據(jù)為水壓試驗最小厚度查取 ，取，取 所以強度符合按標(biāo)準(zhǔn)塔，當(dāng)時，取10mm符合要求

30、封頭選用橢圓型封頭，則厚度 為焊接方便，取封頭厚度和筒體厚度相等，即10mm，選用的封頭規(guī)格如下表公稱直徑曲面高度直邊厚度壁厚質(zhì)量1200mm300mm40mm10mm132.79kg5.2 加熱室厚度校核取進(jìn)行校核 從而外徑為1000mm，最小壁厚為10mm，符合強度要求。5.3支座的選取與校核支座的選取 1）加熱室和分離室的質(zhì)量計算a）加熱室和分離室的面積加熱室 分離室 b）加熱室和分離室的質(zhì)量設(shè)加熱室和分離室的材料為炭鋼板查得每平方米鋼板（厚度為12mm）的質(zhì)量為 94.2kg/m2加熱室和分離室的總質(zhì)量為 （6.2455+8.2662）×94.2kg=1367.00214kg

31、2）封頭的質(zhì)量132.79kg 3）加熱室和分離室充滿水時水的質(zhì)量 a）體積 加熱室 分離室 b）水的質(zhì)量 4）總質(zhì)量 5）支座的選取根據(jù)加熱室外徑1000mm，選取下面規(guī)格的支座支座號許用重量公稱直徑高度支座型號支座質(zhì)量460kN10002000mm250A11.1kgJB/T 4725-92,耳座A4的規(guī)格 支座的校核 用公式校核， 取 ，高度比值 ，查得此時 需重新校核比值 ，查得此時 ，不需重新計算焊縫總長 按 校驗焊縫的強度 故強度可以保障 。第六章 設(shè)計總結(jié)6.1設(shè)計結(jié)果匯總表蒸發(fā)工藝設(shè)計計算結(jié)果列表表1 物料計算的結(jié)果效次冷凝器加熱蒸汽溫度，151.8139.53113.5260

32、.3操作壓力P'i,kPa356.9161.520.2320.23溶液溫度（沸點） 141.16116.2266.32完成液濃度xi,% 13.520.740蒸發(fā)量，kg/h1500.3851517.931372.215蒸汽消耗量D，kg/h1422.215傳熱面積Si,m240.340.340.36.1.2三效蒸發(fā)器主要結(jié)構(gòu)尺寸和計算結(jié)果 表2 蒸發(fā)器的主要結(jié)構(gòu)尺寸的確定加熱管主要結(jié)構(gòu)設(shè)計尺寸加熱管（無縫鋼管）管徑規(guī)格57×3.5 mm加熱管（無縫鋼管）長度2.0 m加熱管（無縫鋼管)管數(shù)162循環(huán)管規(guī)格 457×17 mm加熱室內(nèi)徑1000 mm分離室直徑115

33、0mm分離室高度2300 mm溶液進(jìn)出口管徑60×3.5 mm加熱蒸汽進(jìn)出口165×5 mm冷凝水出口管徑48×3.5 mm蒸發(fā)器輔助設(shè)備的選擇表4 氣液除沫器結(jié)構(gòu)尺寸的確定氣壓除沫器主要結(jié)構(gòu)設(shè)計尺寸除沫器內(nèi)管的直徑147.4 mm除沫器外罩管的直徑 221.1mm除沫器外殼的直徑294.8 mm除沫器內(nèi)管頂部與器頂?shù)木嚯x 58.96 mm 表5 蒸汽冷凝器主要結(jié)構(gòu)的確定蒸汽冷凝器主要結(jié)構(gòu)設(shè)計尺寸蒸汽冷凝器類型多層多孔式冷凝器冷卻水量34.768 m3/h冷凝器的直徑429.3 mm淋水板數(shù)4淋水板間距L1440.51 mm淋水板間距L2308.357 mm淋水板

34、間距L3215.850 mm淋水板間距L4151.095mm弓形淋水板最上面一塊的寬度343.44mm弓形淋水板的寬度264.65 mm淋水板堰高40 mm淋水板孔徑8 mm淋水板最上一板的實際孔數(shù)313淋水板其他各板的實際孔數(shù)2936.2設(shè)計評價本次課程設(shè)計耗時兩周，第一周通過借書、上網(wǎng)查資料進(jìn)行了大量的計算，工藝流程圖也同時結(jié)束；第二周的內(nèi)容是畫裝備圖及設(shè)計說明書的排版。 總體來說，本次課程設(shè)計是比較成功的，雖然過程繁雜，時間緊迫，也有許多不足之處，如某些數(shù)據(jù)現(xiàn)有的資料中難以查到，只能采取近似計算的方法，設(shè)計說明書和設(shè)計圖也是經(jīng)過了許多次的改正，但基本上還是圓滿順利的。我們第一次課程設(shè)計難

35、免有些許瑕疵，但相信這對我們以后的學(xué)習(xí)、工作來說是一次難得的寶貴經(jīng)驗。6.3心得體會 用了大約12天的時間，終于完成了蒸發(fā)裝置的設(shè)計?；叵脒@段崢嶸歲月，確實有不少收獲。學(xué)了一個學(xué)期的化工原理,終于有機會把它運用在實際問題中，一個年產(chǎn)量45000噸的巨型任務(wù)，而它的設(shè)計是首要解決的問題，經(jīng)過隊友和我的合作，終于把它攻克了，原來化工任務(wù)的設(shè)計并不是那么的神秘，作為一名化工學(xué)院的學(xué)生，在學(xué)習(xí)完了化工原理之后，能夠進(jìn)行一定的化工設(shè)計，這也著實讓我們體會到了理論聯(lián)系實際的一次體驗，同時也讓我們明白學(xué)習(xí)的重要性。這次課程設(shè)計，運用到了很多方面的知識，化工原理的，化工儀表的，AutoCAD等等，而且翻閱了大

36、量的工具書，讓我認(rèn)識到快速而高效的查閱工具書是那么的重要，同時也體會到和搭檔們的合作是多么的愉快。這次經(jīng)驗會對我以后的發(fā)展有很大的幫助，同時也教會了我很多道理，通過自己的努力克服了困難的感覺是那么美好，自己動手真的很重要，這門課對我們很有意義。最后要感謝百忙之中抽出時間來指導(dǎo)我的老師，還有和我一起共同戰(zhàn)斗的搭檔們，沒有他們的幫助，我想我不會這么順利地完成任務(wù)，在這里對他們表示感謝。這次課程設(shè)計讓我受益良多。附錄1： 飽和水蒸氣表溫度 ( ) 絕對壓強 蒸汽的密度 (kg/m 3 ) 焓 汽化熱 (kgf/cm 2 ) (kPa) 液體 蒸汽 (kcal/kg) (kJ/kg) (kcal/kg

37、) (kJ/kg) (kcal/kg) (kJ/kg ) 051015202530354045505560657075808590951001051101151201251301351401451501601701801902002102202302402502602702802903003103203303403503603703740.00620.00890.01250.01740.02380.03230.04330.05730.07520.09770.12580.16050.20310.25500.31770.3930.4830.5900.7150.8621.0331.2321.4611

38、.7242.0252.3672.7553.1923.6854.2384.8556.3038.08010.2312.8015.8519.5523.6628.5334.1340.5547.8556.1165.4275.8887.6100.7115.2131.3149.0168.6190.3214.52250.60820.87311.22621.70682.33463.16844.24745.62077.37669.583712.34015.74319.92325.01431.16438.55147.37957.87570.13684.556101.33120.85143.31169.11198.6

39、4232.19270.25313.11361.47415.72476.24618.28792.591003.51255.61554.771917.722320.882798.593347.913977.674693.755503.996417.247443.298592.949877.9611300.312879.614615.816538.518667.121040.922070.90.004840.006800.009400.012830.017190.023040.030360.039600.051140.065430.08300.10430.13010.16110.19790.2416

40、0.29290.35310.42290.50390.59700.70360.82540.96351.11991.2961.4941.7151.9622.2382.5433.2524.1135.1456.3787.8409.56711.6013.9816.7620.0123.8228.2733.4739.6046.9355.5965.9578.5393.98113.2139.6171.0322.605.010.015.020.025.030.035.040.045.050.055.060.065.070.075.080.085.090.095.0100.0105.1110.1115.2120.3

41、125.4130.5135.6140.7145.9151.0161.4171.8182.3192.9203.5214.3225.1236.1247.1258.3269.6281.1292.7304.4316.6329.3343.0357.5373.0390.8413.0451.0501.1020.9441.8762.8083.74104.67125.60146.54167.47188.41209.34230.27251.21272.14.293.08314.01334.94355.88376.81397.75418.68440.03460.97482.32503.67525.02546.385

42、67.73589.08610.85632.21675.75719.29763.25807.64852.01897.23942.45988.501034.561081.451128.761176.911225.481274.461325.541378.711436.071446.781562.931636.201729.151888.252098.0595597.3599.6602.0604.3606.6608.9611.2613.5615.7618.0620.2622.5624.7626.8629.0631.1633.2635.3637.4639.4641.3643.3645.2647.064

43、8.8650.6652.3653.9655.5657.0659.9662.4664.6666.4667.7668.6669.0668.8668.0664.0664.2661.2657.3652.6646.8640.1632.5623.5613.5601.1583.4549.8501.12491.12500.82510.42520.52530.12539.72549.32559.02568.62577.82587.42596.72606.32615.52624.32633.52642.32651.12659.92668.72677.02685.02693.42701.32708.92716.42723.92731.02737.72744.42750.72762.92773.32782.52790.12795.52799.32801.02800.12796.82790.12780.92768.32752.02732.32708.02680.82648.22610.52568.62516.72442.62301.92098.0595592.3598.6587.0584.3581.6578.9576.2