内容发布更新时间 : 2024/5/19 7:02:53星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。

前言

课程设计是本课程教学中综合性和实践性较强的教学环节，是理论联系实际的桥梁，是学习化工设计基本知识的初次尝试。通过课程设计，要求能够综合运用本课程和前修课程的基本知识进行融会贯通，并在规定的时间内完成指定的化工设计任务，从而得到化工工程设计的初步训练。

蒸发是采用加热的方法，使含有不挥发性杂质（如盐类）的溶液沸腾，除去其中被汽化单位部分杂质，使溶液得以浓缩的单元操作过程。

蒸发操作广泛用于浓缩各种不挥发性物质的水溶液，是化工、医药、食品等工业中较为常见的单元操作。化工生产中蒸发主要用于以下几种目的：

1获得浓缩的溶液产品；

2、将溶液蒸发增浓后，冷却结晶，用以获得固体产品，如烧碱、抗生素、糖等产品；

3、脱除杂质，获得纯净的溶剂或半成品，如海水淡化。进行蒸发操作的设备叫做蒸发器。

本次设计的主要是三效蒸发装置。

第一章 设计方案的确定

1.1蒸发操作条件的确定

蒸发操作条件的确定主要指蒸发器加热蒸汽压强（或温度）、冷凝器操作压强（或温度)的选定。正确选择蒸发过程的操作条件，对保证产品质量和降低能耗极为重要。

1.1.1加热蒸汽压强的确定

通常被蒸发的溶液有一个被允许的最高温度，若超过此温度物料就会变质、破坏或分解，这是确定加热蒸汽压强的一个依据。应使操作在低于最大温度范围内进行，可以采用加压蒸发、常压蒸发或真空蒸发。

蒸发是一个消耗大量加热蒸汽而又产生大量二次蒸汽的过程。从节能观点出发，应充分利用二次蒸汽作为后续蒸发过程或者其它加热用的热源，即要求蒸发

装置能够提供温度较高的二次蒸汽。这样既可以减少锅炉产生蒸汽的消耗量，又可减少末效进入冷凝器的二次蒸汽量，提高蒸汽的利用率。因此，能够采用较高温度的饱和蒸汽作为加热蒸汽是有利的，但通常所用饱和蒸汽的温度不超过180℃，超过时相应的压强就很高，这将增加加热设备费用和操作费用。一般的加热蒸汽压强在400―800kPa范围之内。

本设计选700kPa。

1.1.2冷凝器操作压强的确定

若一次采用较高压强的加热蒸汽，则末效可采用常压或加压蒸发，此时末效产生的二次蒸汽具有较高的温度，可以全部利用。而且各效操作温度较高时，溶液粘度低，传热效果好。若一效加热蒸汽压强低，末效应采用真空操作，此时各效二次蒸汽温度低，进入冷凝器冷凝需要消耗大量冷却水，而且溶液粘度大，传热差。但对于那些热敏性物料的蒸发，为充分利用热源还是经常采用真空蒸发的。对混合式冷凝器，其最大真空度取决于冷凝器内的水温和真空装置的性能。通常冷凝器的最大真空度为80―90kPa。

本设计冷凝器的绝对压力选20kPa。

1.2蒸发器的类型及其选择

1.2.1蒸发器的类型

蒸发设备的作用是使进入蒸发器的原料液被加热，部分气化，得到浓缩的完成液，同时需要排出二次蒸汽，并使之与所夹带的液滴和雾沫相分离。 蒸发的主体设备是蒸发器，它主要由加热室和蒸发室组成。蒸发的辅助设备包括：使液沫进一步分离的除沫器，和使二次蒸汽全部冷凝的冷凝器。减压操作时还需真空装置。分述如下：

由于生产要求的不同，蒸发设备有多种不同的结构型式。对常用的间壁传热式蒸发器，按溶液在蒸发器中的运动情况，大致可分为以下两大类： （1）循环型蒸发器

特点：溶液在蒸发器中做循环流动，蒸发器内溶液浓度基本相同，接近于完成液的浓度。操作稳定。此类蒸发器主要有: a.中央循环管式蒸发器 ；

b.悬筐式蒸发器；

c.外热式蒸发器； d.列文式蒸发器； e.强制循环蒸发器 。 其中，前四种为自然循环蒸发器。 （2）单程型蒸发器

特点：溶液以液膜的形式一次通过加热室，不进行循环。

优点：溶液停留时间短，故特别适用于热敏性物料的蒸发；温度差损失较小，表面传热系数较大。

缺点：设计或操作不当时不易成膜，热流量将明显下降；不适用于易结晶、结垢物料的蒸发。 此类蒸发器主要有: a.升膜式蒸发器 ； b.降膜式蒸发器 ； c.刮板式蒸发器。

1.2.2蒸发器的选择

蒸发设备的种类很多，但无论何种类型的蒸发设备，在构造上必须有利于过程的进行。因此设计蒸发设备时应考虑以下几个因素：

(1)尽可能提高冷凝和沸腾给热系数。减缓加热面上污垢的生成速率，保证设备具有较大的传热系数；

(2)能适应溶液的某些特性，如粘性、起泡性、热敏性、腐蚀性等； (3)能完善汽化、液的分离；

(4)能排除溶液在蒸发过程中所析的晶体。

从机械加工的工艺性、设备的投资、操作费用等角度考虑，蒸发设备的设计还应满足以下几项要求：

a、设备的材料消耗少，制造、安装方便合理； b、设备的检修和清洗方便，使用寿命长； c、有足够的机械强度。

在实际设计过程中，要完全满足以上各点困难的，必须权衡轻重，研究主次，加以综合考虑。

本次设计采用的是中央循环管式蒸发器 。