單效降膜式蒸發(fā)器的設(shè)計(jì)

1、食品工程原理課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)單效降膜式蒸發(fā)器的設(shè)計(jì)姓名：學(xué)號(hào)：班級(jí)：指導(dǎo)老師：1.前言/概述所奇/本次， 孥蒸發(fā)器選型2 .單效蒸發(fā)工藝計(jì)算物料衡算熱量衡算/傳熱面積計(jì)算計(jì)算結(jié)果列表3 .蒸發(fā)器主體工藝設(shè)計(jì)加熱管的選擇和管數(shù)的初步估計(jì)3.1.1加熱管的選擇和管數(shù)的初步估計(jì)3.1.2循環(huán)管的選擇3.1.3加熱室直徑的確定3.1.4分離室直徑與高度的確定接管尺寸的確定進(jìn)料方式及加熱管排布方式的確定進(jìn)料方式的確定加熱管排布方式的確定儀表、視鏡與人孔的確定蒸發(fā)器主要部件規(guī)格列表.蒸發(fā)裝置的輔助設(shè)備氣液分離器蒸汽冷凝器.結(jié)語(yǔ)致謝附表參考文獻(xiàn)任務(wù)書(shū)、設(shè)計(jì)意義（1）蒸濃液濃度計(jì)算/多效蒸發(fā)的工藝計(jì)算的主要依據(jù)

2、是物料衡算和、熱量衡算及傳熱速率方程。計(jì)算的主要項(xiàng)目有：加熱蒸氣（生蒸氣）的消耗量、各效溶劑蒸發(fā)量以及各效的傳熱面積。計(jì)算的已知參數(shù)有：料液的流量、溫度和濃度，最終完成液的濃度，加熱蒸氣的壓強(qiáng)和冷凝器中的壓強(qiáng)等。蒸發(fā)器的設(shè)計(jì)計(jì)算步驟多效蒸發(fā)的計(jì)算一般采用試算法。根據(jù)工藝要求及溶液的性質(zhì)，確定蒸發(fā)的操作條件（如加熱蒸氣壓強(qiáng)及冷凝器的壓強(qiáng)）蒸發(fā)器的形式、流程和效數(shù)。（2）溶液沸點(diǎn)和有效溫度差的確定由二次蒸汽壓強(qiáng)從手冊(cè)中查得相應(yīng)的二次蒸汽溫度和汽化潛熱列與下表中:蒸汽壓力（KPa）溫度（C）/汽化熱（kJ/kg）加熱蒸汽500二次蒸汽20602355根據(jù)生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，初步估計(jì)各效蒸發(fā)量和各效完成液的

3、濃度。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)假設(shè)蒸氣通過(guò)各效的壓強(qiáng)降相等，估算個(gè)效根據(jù)蒸發(fā)器的燃衡算，求各效的蒸發(fā)量和傳熱量。根據(jù)傳熱速率方程計(jì)算各效的傳熱面積。若求得的各效傳熱面積不相等，則應(yīng)按下面介紹的方法重新分配有效溫度差，重復(fù)步驟至，直到所求得各效傳熱面積相等（或滿(mǎn)足預(yù)先給出的精度要求）為止。8*104*103*0.5F42735kg/h300*24*0.13蒸發(fā)水量：WF*(1L)42735*(1X250%單效藕發(fā)II示窟里31624kg/h溶液沸點(diǎn)和有效總溫差。單效蒸發(fā)中的有效傳熱總溫度差可用下式計(jì)算:有效總溫度差t(T1T/K)式中t-有效總溫度差，為各效有效溫度差之和，C。第一效加熱蒸氣的溫度，C。T/1

4、1K K-冷凝器操作壓強(qiáng)下二次蒸氣的飽和溫度，c c?？偟臏囟炔顡p失，為各效溫度差損失之和，C,/+t1/II2.37CDHFh0WH(FW)h1DhcQ,Hh0T20.01620.0162r_2(273.260)0.76423550.764*1.821.370CtmTsTi151.7h1hcQLC0,GC).602.3789.33C考慮溶液濃縮不大，將H取下飽和蒸汽的崎，則DFCO(t1t)WrvQL分別為加熱蒸汽和二次蒸汽的汽化潛熱，kJ/kg.不計(jì)熱量損失，則DFC(t1t。)Wrv31624*235542735*3.75*(6025)2113.537896.8kg/h(4)蒸發(fā)器的傳熱

5、面積的計(jì)算傳熱面積方程為QSt式中Q-換熱熱流量,WoW/(m2；c).t-傳熱溫度差，CS傳熱面積,m2QDrs37896.8*2113.2*103/36002.225*107Wtm89.33C降膜式蒸發(fā)器的總傳熱系數(shù)為12003500W/(m2;c),取K=2000W/(m2：C)計(jì)算結(jié)果列表:加熱蒸汽溫度(C)/操作壓強(qiáng)Pi/(KPa)500溶液沸點(diǎn)ti(C)60完成液濃度()50蒸發(fā)水量Wi(Kg/h)31624生蒸汽量D(Kg/h)傳熱面積Si(m2)146三、蒸發(fā)器工藝尺寸計(jì)算我們選取的單效外熱式循環(huán)管式蒸發(fā)器的計(jì)算方法如下。(1)加熱管的選擇和管數(shù)的初步估計(jì)蒸發(fā)器的加熱管通常選用

6、38*無(wú)縫鋼管。加熱管的長(zhǎng)度一般為2m,但也有選用2m以上的管子。管子長(zhǎng)度的選擇應(yīng)根據(jù)溶液結(jié)垢后的難以程度、溶液的起泡性和廠(chǎng)房的高度等因素來(lái)考慮，易結(jié)垢和易起泡沫溶液的蒸發(fā)易選用短管。根據(jù)我們的設(shè)計(jì)任務(wù)和溶液性質(zhì)，我們選用以下的管子?？筛鶕?jù)經(jīng)驗(yàn)我們選?。篖=3m,573.5mm可以根據(jù)加熱管的規(guī)格與長(zhǎng)度初步估計(jì)所需的管子數(shù)n,14633.145710(30.1)式中:S-蒸發(fā)器的傳熱面積，m2,由前面的工藝計(jì)算決定(優(yōu)化后的面積)；d0-加熱管外徑，m;/L-加熱管長(zhǎng)度，m;/因加熱管固定在管板上，考慮管板厚度所占據(jù)的傳熱面積，則計(jì)算n時(shí)的管長(zhǎng)應(yīng)用()m.(2)復(fù)核總傳熱系數(shù)/館內(nèi)沸騰傳熱系數(shù)

7、2按進(jìn)口條件算。桃汁的粘度取L=*10-3Pa。SS為安全計(jì)取s=124*=146m2Q2.225*107Ktm2000*89.33-2124(m)Snd0(L0.1)281(根)MF42735”，3384LdnL3.14*0.05*281*0.7*10*3600(3)加熱室直徑及加熱管數(shù)目的確定加熱室的內(nèi)徑取決于加熱管和循環(huán)管的規(guī)格、數(shù)目及在管板撒謊能夠的排列方式。加熱管在管板上的排列方式有三角形排列、正方形排列、同心圓排列。根據(jù)我們的數(shù)據(jù)表加以比較我們選用三角形排列式。管心距t為相鄰兩管中心線(xiàn)之間的距離，t一般為加熱管外徑的倍，目前在換熱器設(shè)計(jì)中,管心距的數(shù)據(jù)已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化，只要確定管子規(guī)格，

8、相應(yīng)的管心距則是定值。我們選用的設(shè)計(jì)管心距是：t70mm加熱室內(nèi)徑和加熱管數(shù)采用作圖法，亦可采用計(jì)算的方法。以三角形排列說(shuō)明計(jì)算過(guò)程。一根管子在管板上按正三角形排列時(shí)所占據(jù)的管板面積：_2_2Fmptsina0.886t式中：a=60;t-管心距，m;當(dāng)加熱管數(shù)為n時(shí)，在管板上占據(jù)的總面積一 32nFmp2810.866(7010)2F1%l.36M0.9式中：FI-管數(shù)為n時(shí)在管板上占據(jù)的總面積,4一管板利用系數(shù)，。三當(dāng)循環(huán)管直徑為D1時(shí)，在管板上占據(jù)的總面積為_(kāi)2(DI2t)F2.X333.14(5301027010)200.352m42式中：F2-循環(huán)管占據(jù)管板的總面積，m；2t-外加熱

9、循環(huán)管與加熱管之間的最小距離，m.設(shè)加熱室的直徑Do,則：/2DoF1F2=+=1.712m4/由此求得Do=1712mm,經(jīng)圓整取Do=1700mm,所以殼體內(nèi)徑為1700m,厚度為.(4)分離室直徑與高度的確定分離室的直徑與高度取決于分離室的體積,體積強(qiáng)度有關(guān)。式中:V-分離室的體積，m3;W-某效蒸發(fā)器的二次蒸汽量，kg/h;P-某效蒸發(fā)器二次蒸汽量，Kg/m3;U-蒸發(fā)體積強(qiáng)度，m3/(m3*s).即每立方米分離室體積每秒產(chǎn)生的二次蒸汽量。一般用允許值為U=m3/(m3*s)根據(jù)由蒸發(fā)器工藝計(jì)算中得到的各效二次蒸汽量，再?gòu)恼舭l(fā)體積強(qiáng)度U的數(shù)值范圍內(nèi)選取一個(gè)值，即可由上式算出分離室的體積

10、。一般說(shuō)來(lái)，各效的二次蒸汽量不相同，其密度也不相同，按上式計(jì)算得到的分離室體積也不會(huì)相同，通常末效體積最大。為方便起見(jiàn)，各效分離室的尺寸可取一致。分離室體積宜取其中較_2V-*D*H大者。工確定了分離室的體積，其高度與直徑符合4關(guān)系，確定高度與直徑應(yīng)考慮一下原則：(1)分離室的高度與直徑之比H/D=12。對(duì)于中央循環(huán)管式蒸發(fā)器，其分離室一般不能小于,以保證足夠的霧沫分離高度。分離室的直徑也不能太少，否則二次蒸汽流速過(guò)大，導(dǎo)致霧沫夾帶現(xiàn)象嚴(yán)重。(2)在條件允許的情況下，分離室的直徑盡量與加熱室相同，這樣可使結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單制造方便。(3)高度和直徑都適于施工現(xiàn)場(chǎng)的安放?，F(xiàn)取分離室中U=(m3*s)；W3

11、1624356m3600U36000.1311.2取分離室的高度H=則D=(5)接管尺寸的確定而分離室的體積又與二次蒸汽的體積流量及蒸發(fā)V分離室體積V的計(jì)算式為：W3600*U流體的適宜流速有用的產(chǎn)品或防止污染冷凝液，還需設(shè)置氣液分離器，以使霧沫中的液體聚集并與二次蒸汽分離,故氣液分離器或除沫器。其類(lèi)型很多，我們選擇慣性式除沫器,選取二次蒸汽流出管:除霧器內(nèi)管：6 除霧器外罩管：6五、工藝計(jì)算匯總表效數(shù)加熱蒸汽溫度(c)/操作壓強(qiáng)P(Kpa)500流體進(jìn)出口的內(nèi)徑按下式計(jì)算式中Vs-流體的體積流量m3/s估算出內(nèi)徑后，應(yīng)從管規(guī)格表格中選用相近的標(biāo)準(zhǔn)管。取流體的流速為4427350.057m36

12、0011503.141.0所以取 6 規(guī)格管。四、蒸發(fā)裝置的輔助設(shè)備蒸發(fā)操作時(shí)，二次蒸汽中夾帶大量的液體，雖在分離室得到初步的分離，但是為了防止損失次蒸汽在突然改變運(yùn)動(dòng)方向時(shí)，液滴因慣性作用而與蒸汽分離。取流體的流速為45m/s在慣性式分離器的主要尺寸可按下列關(guān)系確定:D0=DI;DI:D2:D3=1:2H=D3h=DoDID2D3二次蒸汽的管徑,除沫器內(nèi)管的直徑,除沫器外管的直徑,除沫器外殼的直徑,除沫器的總高度,43162436002.6673.14450.305m則取相近標(biāo)準(zhǔn)管子6299X7.5mm,則Do=299mmDi=299mmD2=448.5mmD3=598mmH=598mmh=

13、135mm起工作原理是利用帶有液滴的二4VSH除沫器內(nèi)管頂部與器頂?shù)木嚯x，m溶液沸點(diǎn)t（C）60完成液濃度（）/50蒸發(fā)水量W(Kg/h),31624生蒸汽量D(Kg/h)/傳熱面積S（m2）/加熱管規(guī)格/657*、分離室直徑（mm）3600、加熱管、循環(huán)管長(zhǎng)度（mm）3000溶液進(jìn)出口規(guī)格657*加熱室規(guī)格分離室圖度（mm）加熱管數(shù)（根）除霧器內(nèi)管規(guī)格6530X9.0mm二次蒸汽流出管規(guī)格6299X7.5mm六、課程設(shè)計(jì)心得時(shí)光荏苒，白駒過(guò)隙。轉(zhuǎn)眼間，為期兩周的食品工程原理課程設(shè)計(jì)就已經(jīng)接近尾聲了?；厥淄?，心情格外的開(kāi)闊，感慨頗多。我忘不了和老師以及同學(xué)們一起度過(guò)的日日夜夜，忘不了我們組的

14、幾個(gè)人因?yàn)橐粋€(gè)數(shù)據(jù)的來(lái)源而吵的面紅耳赤，更忘不了看到一個(gè)個(gè)成果的喜悅首先，要感謝老師能給我們提供一個(gè)進(jìn)行實(shí)踐鍛煉的舞臺(tái)。以前我們學(xué)過(guò)的知識(shí)只不過(guò)是紙上談兵，而食品工程原理課程設(shè)計(jì)卻是以門(mén)綜合性課程，它不僅要求我們對(duì)化工設(shè)計(jì)有基礎(chǔ)的了解，而且還要對(duì)化工原理、化工機(jī)械基礎(chǔ)、化工熱力學(xué)等一系列知識(shí)能夠進(jìn)行綜合的運(yùn)用，同時(shí)也對(duì)計(jì)算機(jī)軟件的應(yīng)用水平提出了較高的要求。這次設(shè)計(jì)，我不僅鞏固了食品工程原理及相關(guān)知識(shí)，而且增強(qiáng)了團(tuán)隊(duì)的協(xié)作精神，同時(shí)也磨煉了意志。相信這次課程設(shè)計(jì)會(huì)讓我們更加注意理論與實(shí)踐的結(jié)合，成為我們?nèi)松幸还P寶貴的財(cái)富！七、參考文獻(xiàn)：1,柴城敬，劉國(guó)維，李阿娜，編.化工原理課程設(shè)計(jì).天津科學(xué)技術(shù)出版社.崔鵬，魏鳳玉，編,化工原理，合肥工業(yè)大學(xué)出版社.國(guó)家醫(yī)藥管理局上海醫(yī)藥設(shè)計(jì)院編.化工工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)上冊(cè)，第一版（修訂），化學(xué)