(最新整理)化工原理课程设计说明书-NaOH水溶液三效并流加料蒸发装置的设计

1、（完整）化工原理课程设计说明书（完整）化工原理课程设计说明书-NaOH水溶液三效并流加料蒸发装置的设计（完整）化工原理课程设计说明书-NaOH水溶液三效并流加料蒸发装置的设计编辑整理：尊敬的读者朋友们：这里是精品文档编辑中心，本文档内容是由我和我的同事精心编辑整理后发布的，发布之前我们对文中内容进行仔细校对，但是难免会有疏漏的地方，但是任然希望（完整）化工原理课程设计说明书-NaOH水溶液三效并流加料蒸发装置的设计）的内容能够给您的工作和学习带来便利。同时也真诚的希望收到您的建议和反馈，这将是我们进步的源泉，前进的动力。本文可编辑可修改，如果觉得对您有帮助请收藏以便随时查阅，最后祝您生活愉快业

2、绩进步，以下为（完整）化工原理课程设计说明书-NaOH水溶液三效并流加料蒸发装置的设计的全部内容。(完整)化工原理课程设计说明书-NaOH水溶液三效并流加料蒸发装置的设计内蒙古工业大学课程设计任务书课程名称：化工原理学院：化工学院班级：化学工程与工艺092班学生姓名：袁海威学号：200920508050指导教师：张红霞一、题目：39。6kt/aNaOH溶液三效蒸发装置设计二、目的与意义通过本次课程设计，了解进行化学工程单元操作设计的基本内容，掌握设计的程序和方法，培养训练分析和解决工程实际问题的能力。树立正确的设计思想，培养实事求是、严肃认真、高度责任感的工作作风和严谨的科学态度，提高独立工作

3、能力。三、要求(包括原始数据、技术参数、设计要求、图纸量、工作量要求等)1、设计条件：NaOH溶液处理量：39.6kt/a；溶液浓度10%，温度30；完成液含NaOH浓度32%。每年按330天计算。2、课程设计内容和要求：(1)确定设计方案；(2)蒸发过程工艺计算；(3)蒸发器主要结构尺寸设计；(4)主要辅助设备选型；(5)蒸发过程工艺流程图绘制；(6)编制课程设计说明书。四、工作内容、进度安排12月26日查阅有关资料，进行课程设计准备，确定设计方案；12月27日12月30日进行蒸发过程工艺计算及其蒸发器主要结构尺寸设计；（完整）化工原理课程设计说明书-NaOH（完整）化工原理课程设计说明书-

4、NaOH水溶液三效并流加料蒸发装置的设计1112月31日1月3日主要辅助设备选型，绘制蒸发过程工艺流程简图；1月4日1月6日编制课程设计说明书。五、主要参考资料1高俊等。化工原理课程设计.呼和浩特：内蒙古大学出版社：2010：3192贾绍义，柴诚敬.化工原理课程设计。天津：天津大学出版社。2002：731003柴诚敬，张国亮.化工流体流动与传热。北京：化学工业出版社.2007：298327审核意见系（教研室）主任（签字）指导教师下达时间2011年：12月23日指导教师签字：2009级化工单元操作课程设计任务书一、设计题目NaOH水溶液三效并流加料蒸发装置的设计二、设计任务及操作条件1。处理能力

5、3.96X104吨/年NaOH水溶液2。设备形式中央循环管式蒸发器(完整)化工原理课程设计说明书-NaOH水溶液三效并流加料蒸发装置的设计3.操作条件(1)NaOH水溶液的原料液浓度为5%。完成液浓度为25%,原料液温度为第一效沸点温度,原料液比热为3.7KJ(kg),各效蒸发器中溶液的平均密度为：p1=1014kg/m3,p2=1060kg/m3,P1239kg/m3；(2)加热蒸气压强为500kPa(绝压)，冷凝器压强为15kPa(绝压)：(3)各效蒸发器的总传热系数：K1=i500w/(m2),K2=i000w/(m2),K3=600W/(m2);(4)各效蒸发器中页面的高度：1。5m；

6、(5)各效加热蒸气的冷凝液均在饱和温度下下排出，假设各效传热面积相等，并忽略热损失;(6)每年按330天计算，每天24小时运行.三、设计项目(1)设计方案简单，对确定的工艺流程及蒸发器形式进行简要论述；(2)蒸发器的工艺计算,确定蒸发器的传热面积；(3)蒸发器的主要结构尺寸设计；(4)绘制NaOH水溶液三效并流加料蒸发装置的流程及蒸发器设备工艺简图；(5)对本设计的评述目录（一）蒸发器的形式、流程、效数论证。.。（二）工艺计算。.（三）蒸发器主要工艺尺寸的设计计算。.。（四）设计感想.。.（五）设计图纸。.（完整）化工原理课程设计说明书-NaOH水溶液三效并流加料蒸发装置的设计（一）蒸发器的形

7、式、流程、效数论证1。蒸发器的形式：中央循环管式2蒸发器的流程：三效并流加料3。效数论证:在工业中常用的加热方式有直接加热和间接加热。直接加热的优势是传热速率高，金属消耗量小。劣势是应用范围受到被蒸发物料和蒸发要求的限制；间接加热是热量通过间壁式换热设备传给被蒸发溶液而使溶液气化.一般工业蒸发多采用这类.间接加热蒸发器分为循环型和单程型两大类，循环型分为中央循环管式、悬挂筐式、外加热式、列文式及强制循环式；单程型有升膜式、降膜式、升降模式及刮板式。本次选用循环性的中央循环管式，因为此循环管结构简单、制造方便、操作可靠、投资费用较少等优点。蒸发器的类型一般有单效蒸发和多效蒸发，单效蒸发是蒸发装置

8、中只有一个蒸发器，蒸发时产生的二次蒸汽直接进入冷凝器不再利用;多效蒸发器是将几个蒸发器串联操作，使蒸汽的热能得到多次利用,蒸发器的串联个数称谓效数。多效蒸发器的效数受到经济和技术的限制.对于电解质溶液采用23个效数，对于非电解质可采用46个。根据情况本次采用多效蒸发器中的三效蒸发器。1多效蒸发器的流向一般有并流加料、逆流加料、分流加料和错流加料。（完整）化工原理课程设计说明书-NaOH水溶液三效并流加料蒸发装置的设计并流加料的优点如下溶液从压强和温度高的蒸发器流向压强和温度低的蒸发器，溶液可依靠效间的压差流动而不需泵送溶液进入温度和压强较低的下一效时处于过热状态，因而会产生额外的气化，得到较多

9、的二次蒸汽。完成液在末效排出，其温度最低,故总的热量消耗较低.缺点是:由于各效中溶液的浓度依次增高，而温度依次降低，因此溶液的黏度增加很快，使加热室的传热系数依次下降,这将导致整个蒸发装置生产能力的下降或传热面积的增加。由此可见并流加料流程只适用于黏度不大的料液的蒸发.逆流加料优点是:溶液浓度在各效中依次增高的同时，温度也随之增高,因而各效内溶液的黏度变化不大，这种流程适用于粘度随浓度和温度变化较大的溶液蒸发.缺点有：溶液在效间是从低压流向高压的，因而必须用泵输送。溶液在效间是从低温流向高温，每一效的进料相对而言均为冷液，没有自蒸发,产生的二次蒸汽量少于并流流程.完成液在第一效排出，其温度较高

10、,带走热量较多而且不利于热敏性料液的蒸发。2分流加料其特点是溶液不在效间流动。适用于蒸发过程中有结晶析出的情况，或要求得到不同浓度溶液的场合.错流加料流程中采用部分并流加料和部分逆流加料,以利用逆流合并（完整）化工原理课程设计说明书（完整）化工原理课程设计说明书-NaOH水溶液三效并流加料蒸发装置的设计（完整）化工原理课程设计说明书（完整）化工原理课程设计说明书-NaOH水溶液三效并流加料蒸发装置的设计3333流流程各自的优点.一般在末效采用并流，但操作比较复杂。综上所述,本次选用并流加料流程（完整）化工原理课程设计说明书-NaOH水溶液三效并流加料蒸发装置的设计（二）工艺设计1.估算各效蒸发

11、量和完成液浓度总蒸发量：3.96X104吨/年=3.96XW330:24=5000kg/hxW=F（1，）=5000 x（1-型）=3437。5kg/h0.32因并流加料，蒸发中无额外蒸汽引出,可设W1：W2：W3=1O0：1,1：1.2W=Wi+W2+W3=3o3W1解得W=3437=1041。67kg/h3.3W2=1041.67X1o1=1145.837kg/hFx0W3=1041o67X1o2=1250.004Fx05000 x0.1012650001041.67Fx%2=F_W3W=50。x0.1=0.1781250001041.671145.837JL乙%3=0.322o估算各效溶

12、液的沸点和有效温度差设各效间压强降相等，则总压强为：Zap=PP=600-15=585kPa1k各效间的平均压强差为Zapap.=-=585=195kPa33由各效的二次蒸汽压强，从书中查的相应的二次蒸汽温度和比汽化焓列于下表中:（完整）化工原理课程设计说明书-NaOH水溶液三效并流加料蒸发装置的设计4、f效数参数123二次蒸汽压强p,ikPa40521015二次蒸汽温度T,i（即下一效加热蒸汽温度）143。8121.453.5二次蒸汽的比汽化焓ri,kj/kg（即下一效加热蒸汽的比汽化焓）2137。22200.82370各效由于溶液的蒸汽压下降所引起的温度差损失“根据各效的二次蒸汽温度T；（

13、亦即相同压强下水的沸点）和各效完成液的浓度,.，由NaOH水溶液的杜林线图查的各效溶液的沸点tAi分别为：A,i1,1=151,1=150t=130A,2tA,3=78则各效由于溶液的蒸汽压下降所引起的温度差损失为TOC o 1-5 h za=tT=150143.8=6。21A,11A=t=130-121。4=8。62A,22a=t-T=7853。5=24。5 HYPERLINK l bookmark93 3A,33所以zA=6.2+8。6+24。5=39.3（完整）化工原理课程设计说明书-NaOH（完整）化工原理课程设计说明书-NaOH水溶液三效并流加料蒸发装置的设计（完整）化工原理课程设计

14、说明书-NaOH水溶液三效并流加料蒸发装置的设计各效由于溶液静压强所引起的温度差损失A根据p根据p=P+rgm2P=405X103+m,1P=210X103+m,21123X9.81XP=405X103+m,1P=210X103+m,22U65.5x吧x至=224。3X103Pa=224。3kPaP=15X103+127L5x9,81x25=30.59X103Pa=30。59kPam,3根据各效溶液的平均压强，由书中查得对应的饱和温度为:T=145。39T=123.88t=69。11TOC o 1-5 h zm,1m,2m,3从而得A=TT=145。39143。8=1。591m,11A=T_T

15、=123.88121.4=2。482m,22A=tT=69.1153.5=15。613m,33所以2A=A+A+A=1.59+2。4+15。61=19.6123(3)由于流体阻力产生压强降所引起的温度差损失根据经验取A=Z=A111=1123所以Za=A+A+A11=3Za=Za+工A+Za=39。3+19.6+3=61。9(4)各效溶液的沸点和有效总温度差溶液的沸点/1=T1+A1=143.8+6.2+1.59+1=152。59t=t+A=121.4+8。6+2。48+1=133.48222t3=T3+A3=53。5+24。5+15.61+1=94。61有效总温度差工At=TT)EAik=(

16、158.8653.5)-61.9=43。463.加热蒸汽消耗量和各效蒸发水量的初步计算第一效的焓衡量式为：DrFcGt)W=nii+p,001iirr11因沸点进料，故t0=tiDrW=niiiir,i3=0。98-0.7X(%ix0)=0.98-0。7X(0。126-0.1)=0。96182086xD(a)Wi=0-9618XF5=0。9215di(a)第二效的焓衡量式为:Wr(FcWc)Ct)i2+P,0ipWi2rr22(完整)化工原理课程设计说明书-NaOH水溶液三效并流加料蒸发装置的设计n2=0。980.7XC12-)=0.98-0.7X(0.178-0。126)=0。9436查表得

17、W2=0.9436c=4。187kj/(kg)p,W1一2137.2xW(5000 x3.74.187xW)(152.59133.48)一2200.81+2200d8=0.8819W1151.58(b)第三效的焓衡量式为:一Wr(Fc-Wc-Wc)(tt)一W=n23+p,01PW；2p,W22333厂r33n=0。980.7X(1312)32=0。980。7X(0。320。178)=0。8806=0.88查表得c=4.187kj/(kg)p,W22200.8xW(5000 x3.74.187xW4.187xW)(133.4894.6)一2+1223702370=0。88(0。9286W+30

18、3.420.06867W0.06867W)乙JL乙=0.7573W+267.19-0。06047W21+W+W3=3437。5kg/h乙J联立(a)、(b)、(c)、(d)式，解得(c)(d)D1=1265.95kg/h（完整）化工原理课程设计说明书-NaOH（完整）化工原理课程设计说明书-NaOH水溶液三效并流加料蒸发装置的设计（完整）化工原理课程设计说明书-NaOH水溶液三效并流加料蒸发装置的设计叱=1166。57kg/h吗=1180。38kg/hW3=1090.55kg/h4。估算蒸发器的传热面积S=QiiKATiiQ1=Diri=1265。95X2086=733547。69wQ2=ri

19、=1166.57X2137。2=692553。72wQ=w?r?=1180.38X2200。8=721605.64wJ乙乙At=T-t=158。86-152.59=6.27iii竺=T-L=T-f=143.8-133.48=10。32222i2.。At3=T-t=T2-t=121.4-94。61=26。79S=iQiKAii733547.691800 x6.27=64996m?Q2692553.72KAt=1200 x10.32=55923m?22Q721605.64=K=600 x26.79=44-893m233误差估算1-Smin/Smax0.0564.996所以需调整各效的有效温度差5。

20、重新分配各效的有效温差SAt+SAt+SAtS=112233t064.996x6.27+55.923x10.32+44.893x26.79S一6.27+10.32+2.679=50.42m2r二SiAt64.996xiSi=-50426.72-8-08A/=02At55.923xio32_方2=3042X10.32一11.45AtS3At44.893-T3Atq=x26.79=2385S350.4223.856.重复上述计算步骤（1）由所求得的各效蒸汽量.求各效溶液的浓度。他们分别为：xFx05000 x0.iFW=5000-1166.57=0.1304ix_Fx05000 x0.1F-W-W

21、=5000-1166.57-1180.38=0.188512x_0.253（2）计算各效溶液沸点因末效完成液浓度和二次蒸汽压强不变，各种温度差损失可视为恒定,故末效溶（完整）化工原理课程设计说明书-NaOH水溶液三效并流加料蒸发装置的设计液的沸点/3不变。则第三效加热蒸汽温度（即第二效二次蒸汽温度）为：TOC o 1-5 h z HYPERLINK l bookmark50 T=T=t+At3233=94。61+23.85=118.46由第二效的二次蒸汽温度T及%。查杜林线图得第二效溶液的乙广128。8,且由于22A,2静压强引起的温差损失A及由于流体阻力引起的温差损失A可视为不变，故第二效溶

22、液的沸点为：t=t+A+A”2A,222=128。8+2。48+1=132.2810同理T=T=t+At2122=132。28+11。45=143.73t=TAt=158.86-8.08=150.7811温差重新分配后各效温度情况如下：,效数参数、123加热蒸汽温度Ti，158。86143.73118。46温度差At,18.0811.4523。85溶液沸点ti,150.78132.2894。61蒸汽的比汽化焓rkj/kgi，2133o52209.22373o5比热容cp,KJ(kg)4o1874o187（3）各效的焓恒算3=0.980.7义(5-X0)=0。98-0.7X(0013040。1)

23、=0。9587Dr=n-L-L1r1=0.9587X2086xD2133.5=0.9587X2086xD2133.51=0.9374d(a)%=0o98-007X(%=0o98-007X(%1)221=0o98-0o7X(0.1885001304)=0.939311Wr12r2(Fc-Wc)(t-1)一+P,01PW112r2=0。93932133.5=0。93932133.5x%+(5000 x3.74.187x%)(150.78-132.28)-2209.22209.2=0o9393(0o966W1+155。090。0351W1)(b)=0。874W1+145.67(b)”=0。98-0.

24、7X(13%2)32=0.980o7X(0.32-0o1885)=0.888一Wr(Fc-Wc-Wc)G-1)一W=n23+P,01PW12p,W22333厂r33(完整)化工原理课程设计说明书(完整)化工原理课程设计说明书-NaOH水溶液三效并流加料蒸发装置的设计、(完整)化工原理课程设计说明书(完整)化工原理课程设计说明书-NaOH水溶液三效并流加料蒸发装置的设计、吗=0。8882209xW(5000 x3.74.187xW4.187xW)(132.2894.6)2_+122373吗=0。888=0.888(0.931W+293。61-0。0665W0.0665W)212（c）（d）=0.

25、7677W+260.73-0。0591（c）（d）21WWW3=3437。5JL乙J12（完整）化工原理课程设计说明书-NaOH（完整）化工原理课程设计说明书-NaOH水溶液三效并流加料蒸发装置的设计（完整）化工原理课程设计说明书-NaOH（完整）化工原理课程设计说明书-NaOH水溶液三效并流加料蒸发装置的设计（完整）化工原理课程设计说明书-NaOH水溶液三效并流加料蒸发装置的设计联立（a）、（b）、（c）、（d）得D1=1252.76kg/h叱=1174。34kg/hW=1172.05kg/hW3=1091。11kg/h核对,12及相对误差均小于0。05故计算的值W符合W（4）计算蒸发器的传

26、热面积Q1=D1r1=1252.76X2086=725904,82WQ2=W1r1=1174，34X2133O5=695959.55WQ=Wr?=1172.05X2209。2=719248。02WJ乙乙At1=T1t1=151。7139。2=12.5At=T-t=T-t=18.522212.At3At3二T-t二T332-t3=31。2Q725904.82S一丁/1=4。qim2KAt=1800义8.08=49。91SQ695959.55-Kir=1200X11.45=50-65m222SQ719248.02KAt=600X23.85=50。26m33误差估算1-Smin/Smax0.0549

27、.911-=0.01460.055065误差结果合理cS+S+SS=123349.91+49.91+50.65+50.263=50.277计算结果列表J、效数、参数、123冷凝器加热蒸汽温度Ti,158.86143.73118。4653.5操作压强P:,kPai418。77224。29136.5715溶液沸点ti,150.78132。2894。61完成液浓度Xi,%13.0418.8532蒸发水量Wi,kg/h1174。341172.051091.11生蒸汽量J，kg/h1252。76传热面积Si，m249。9150.6550。26（完整）化工原理课程设计说明书-NaOH水溶液三效并流加料蒸发

28、装置的设计（三）蒸发器主要工艺尺寸的设计计算1加热管的选择和管数的初步估计1加热管的选择和管数的初步估计选用d0=38x25mm规格的无缝钢管，长度为L=3m估算管子数nSn=-d(L-0.1)0=158.555=158.53.14x38-1000 x(3-0.1)2循环管的选择2循环管的选择内径d.的计算公式i兀D2=(0.41)nnd2i40整理得:d0,(0.41)n,.!.一.一.一.一一一因为n和n相差不大，所以统一用一种规格的循环管。D=38x、。8x159=429mm3加热室直径和加热管数目的确定3加热室直径和加热管数目的确定（1）管心距离：加热管外径dmm1925385770管

29、心距t,mm253248(完整)化工原理课程设计说明书-NaOH水溶液三效并流加料蒸发装置的设计根据上表可以确定，外径是38mm所对应的t=48(2)计算管数中心线上管数1正三角形：=1.1*n2(n为奇数)cc1=1.1X1592=1315(3)初估加热室内径D=t(n-1)+2b(b=(11.5)d)ic0=48x(13-1)+2x1.2x38=667.2mm(4)作图，见第2张草图4分离室直径与高度的确定分离室体积的计算公式(U(U=2m3/(m3s)V=3600 xpUW117434V=:=0.0747m33600 xpU3600 x2.183x2V=W21172.050154m336

30、00XpU3600X1.056x2.W109111V=3二攻91,1二1595m33600 xpU3600 x0.095x2.因为v3体积最大，所以选择1.595m3由体积确定直径（完整）化工原理课程设计说明书-NaOH（完整）化工原理课程设计说明书-NaOH水溶液三效并流加料蒸发装置的设计（完整）化工原理课程设计说明书-NaOH（完整）化工原理课程设计说明书-NaOH水溶液三效并流加料蒸发装置的设计冗V=_D2H4取H=2D解得H=2。02mD=1.01m5接管尺寸的确定流体进出口接管的内径计算公式dd=蒸发器的主要接管有溶液进出口、冷凝水进出口、加热蒸汽进口与二次蒸汽出口（1）溶液进口第一

31、效10%NaOH密度为p=1109kg/mW5000V甘=1109x3600=000125m3/Sd=：4:05=0.023m、：3.14x3第二效“_W5000-1174.34V=/=1136x3600=0。000935m3/S7：4x0.000935d=0.0199mT：3.14x3(完整)化工原理课程设计说明书-NaOH水溶液三效并流加料蒸发装置的设计第三效W5000-1174.34-1172.05s_1194x3600=0.000617m3/S7：4x0.000617d=:=0.0162m3.14x3因为第一效管子最大，所以选择。024m(2)溶液的出口第一效W5000-1174.34V=方=1136x3600=0.000935m3/S7：4x0.000935d=:=0.0199m3.14x3第二效W5000-1174.34-1172.05s_1194x3600=0.000617m3/S7,4x0.000617d=0.0162m3.14x3第三效5000-1174.341172.05-1091.111349x3600=0.000322m3/S(3)冷凝水进出口7；4x0.000322d=:=0.0117