真空浓缩设备设计VIP

真空浓缩设备的设计说明书- 0 -大学真空浓缩毕业设计说明书任务名称：真空浓缩设备的设计设计人： 指导教师： 班级组别：设计时间：2013.4.1-2013.6.5成绩:目 录真空浓缩设备的设计说明书- 1 -1、设计说明书22、设计方案的确定33、方案说明44、物料衡算55、热量衡算56、工艺尺寸计算97、附属设备尺寸计算158、主要技术参数179、计算结果汇总1710、设备流程及装备图1811、参考文献21真空浓缩设备的设计说明书- 2 -第 1章 真空浓缩装置设计进料为 2 吨/小时的单效真空浓缩装置，用于浓缩天然乳胶的生产。已知进料浓度为30%，成品浓度为 60%，蒸发器真空度为 0.085MPa。加热蒸汽的压力为 0.143MPa。1.1 原始数据：1、 原料：浓度为 30%的天然乳胶2、产品：浓度为 60%的天然乳胶3、生产能力：进料量二吨每小时，一天工作 10 个小时4、热源：加热蒸汽为饱和水蒸汽，压力为 0.143MPa。5、压力条件：蒸发器为 0.085 MPa 的真空度1.2 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、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1.3 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真空浓缩设备的设计说明书- 3 -第 2章 设计方案的确定2.1蒸发器的确定选用降膜式蒸发器。在降膜式蒸发器内，溶液沿加热管壁呈膜状流动而进行传热和蒸发，液膜传热热阻较小，即使在较低的传热温度差(如 510)下，传热系数也较大。由于溶液不循环，在蒸发器中的停留时间短，因而特别适用于热敏性物料的蒸发。而且，整个溶液的浓度，也不象循环型那样总是接近于完成液的浓度，故由于溶液蒸汽压降低所引起的温度差损失就相对小些。此外，因是膜状流动，故液柱静压强引起的温度差损失可以略去不计。所以在相同操作条件下，这种蒸发器的有效温度差较大。由于蒸发管很长，料液沸腾时所生成的泡沫极易在管壁上因受热而破裂，因此降膜蒸发器又适用于蒸发易生成泡沫的料液，同时也适用于蒸发粘度较大的料液。因为天然乳胶粘度大，又是热敏性物料，所以选择降膜式蒸发器。另外降膜式蒸发器的造价相对于其他蒸发器相对较低。所以综合考虑后选择降膜式蒸发器。1. 蒸发器的效数：单效真空蒸发。虽然知道双效比单效节能，但是天然乳胶必须在低温条件下生产，为了保证质量只得选用单效。对于天然乳胶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。2. 操作压力：直接饱和蒸汽加热，压力为 0.143MPa。 。3. 辅助设备：冷凝器用水喷式冷凝器；惯性捕集器真空浓缩设备的设计说明书- 4 -第 3章 方案说明本流程采用直接蒸汽加热，单效降膜式蒸发器蒸发。使用 25水作为冷却剂，冷凝水出口温度为 40。3.1 设备流程：1）物料：天然乳胶通过预热管预热，然后由顶部液体分布器均匀进入加热管内，由上而下靠自身重力拉成薄膜状，通过壳层的热源使其内部水分产生蒸发。料液聚集到倾斜的底部，与蒸发产生的二次蒸汽一起进入分离室。蒸汽从顶部经捕集器净化后吸出，浓缩液流由分离室底部流出，由分离室出来的物料浓度达到所要求 60。2）加热蒸汽：效蒸发与其预热管内物料的热能由蒸汽供给。一效二次蒸汽全部进入水喷式冷凝器冷却。3）本流程采用直接蒸汽加热，单效降膜式蒸发器。使用 25水作为冷却剂，冷凝水出口温度为 40。真空蒸发的条件：不断供给热量；要维持天然乳胶的沸腾，需要不断供给热量。必须顺速排除二次蒸汽；如不及时排除二次蒸汽，又会凝结成水回到天然乳胶中去。本操作中将二次蒸汽引入冷凝器冷却。真空浓缩设备的设计说明书- 5 -第 4章 物料衡算4.1 蒸发水量的计算:每小时处理量： （常用化工单元设备设计 153 页 4-2）nxFW01hKg/10)63(2)(10式中 原料处理量，kg/h；0Fx0进蒸发器料液的浓度，质量百分比；x1出蒸发器料夜的浓度，质量百分比；W水分蒸发量 kg/h；4.2 成品产量：F 1= -W=2000-1000=1000 kg/h0F日处理量：每天 10 小时：200010=20 吨/日真空浓缩设备的设计说明书- 6 -第 5章热量衡算5.1 有关参数（1） 总蒸发量：1000 kg/h（2） 进料： =30% =110 1x1T出料： =60% =9522（3） 真空度分配：蒸发器： =0.85105 Pa（查得此压力下饱和蒸汽温度 =95）1P 1T来自食品工程原理841 页饱和水蒸汽表二次蒸汽的热参数值如下表压力(Pa) T() 比焓(KJ/kg) 汽化潜热(kg)效加热蒸汽 =1.431050P=1100T=2693.40i=2232.00效二次蒸汽 =0.851051=951=2668.71=2270.915.2 加热蒸汽消耗量的计算加热蒸汽用量可通过热量衡算求得（查食品工程原理 719 页 11-10）QlDhwWFHhD10)(式中：H 加热蒸汽的焓，kJ/kg ;H二次蒸汽的焓，kJ/kg ;h0 原料液的焓，kJ/kg ;h1 完成液的焓，kJ/kg ;hw 加热室排出冷凝液的焓，kJ/h ;Q 蒸发器的热负荷或传热速率，kJ/h ;真空浓缩设备的设计说明书- 7 -QL 热损失，可取 Q 的某一百分数，kJ/kg ;若原料由预热器加热至沸点后进料（沸点进料） ，即 t0=t1，并不计热损失，则式可写为：rWD或 r式中：D/W 称为单位蒸汽消耗量，它表示加热蒸汽的利用程度，也称蒸汽的经济性。 rQLD05.L故 rW9.由本书查附录 得：当 P=0.1473 MPa(表)时，T=110，r=2232kJ/kg当 Pc=85KPa(真空度)时，Tc95 r2270.9 kJ/kg故 kg/h1070.9223295.0 2270.91000 D0709.110001070.9WD5.3 传热面积的确定（查食品工程原理 721 页）蒸发器传热量： hkJD/239049.107Q有效温度差： 5T01各类蒸发器传热系数（食品工程原理 P722）蒸发器型式 传热系数 K（w/ m2k）蒸发器型式 传热系数 K（w/ m2k）水平沉浸加热式 6002,300 升膜式 1,2006,000标准式（自然循环） 6003,000 降膜式 1,2003,500标准式（强制循环） 1,2006,000 悬筐式 6003,000真空浓缩设备的设计说明书- 8 -外加热室式（自然循环） 1,2006,000 蛇管式 3502,300外加热室式（强制循环） 1,2007,000通过上表按经验数据取：降膜式 KmhkJK21/350蒸发器加热面积： 211.53094SmTQ第 6章工艺尺寸计算6.1 加热器的尺寸根据常用化工单元设备设计162、164 页，采用 382.5mm 不锈钢管，管长 L=4 m （根）128403.15n01 LdS式中 S传热面积， ；m加热管直径， m；0L管子长度，m 。取管间距为 1.25 的同心圆排列：Hd同心圆数 根数 同心圆直径1 6 mtn8.9014.3/576/D1 2 12 528.9023 18 t .34 25 mD8374.4 5 31 t .05.283756 37 6.06在 185.8280.8 之间的管板内，加一根 200mm 中央抽气管，所以排列总管数为 130 根。 蒸发室加热面积： 2I .5340.13Sm真空浓缩设备的设计说明书- 9 -加热室壳体直径的计算： ebtD21式中 D壳体直径，m；t 管间距，m；b 沿直径方向排列的管子数e 最外层管中心到壳体内壁的距离，取 mdeH5.47382.15.管子在管板上的排列间距： mdH473825.1.t中心排列管子数： （根）26b内径 etDB .6.5.4711 根据常用化工单元设备设计163 页取外壳壁厚 =10mm外径 mB5.637102.61H将外径圆整到 700mm6.2 蒸发室直