目录第一章前言 (2)§1.1 概述 (2)§1.1.1蒸发及蒸发流程 (2)§1.1.2 蒸发操作的分类 (2)§1.1.3 蒸发操作的特点 (2)§1.1.4蒸发设备—蒸发器 (3)§1.1.5蒸发设备的要求 (3)§1.1.6 蒸发设备的选型 (4)第二章蒸发器装置设计任务 (4)§2.1设计题目 (4)§2.2设计任务及操作条件 (4)§2.3设备型号 (5)第三章蒸发工艺设计计算 (5)§3.1各效蒸发量和完成液浓度的计算 (5)§3.2各效溶液沸点和有效温度差的确定 (6)§3.2.1各效由于溶液的蒸汽压下降所引起的温度差损失∆' (7)§3.2.2各效由于溶液静压强所因引起的温度差损失 (7)§3.2.3由经验不计流体阻力产生压降所引起的温度差损失 (8)§3.3加热蒸汽消耗量和各效蒸发水量的计算 (8)§3.4蒸发器的传热面积 (10)§3.5有效温差的再分配 (10)§3.5.1重新分配各效的有效温度差 (10)§35.2重复上述计算步骤 (11)§3.6计算结果列表 (13)第四章蒸发器工艺尺寸计算 (13)§4.1加热管的选择和管数的初步估计 (13)§4.1.1 加热管的选择和管数的初步估计 (13)§4.1.2 循环管的选择 (14)§3.1.3 加热室直径及加热管数目的确定 (14)§4.1.4 分离室直径与高度的确定 (14)§4.2 接管尺寸的确定 (15)§4.2.1 溶液进出 (15)§4.2.2 加热蒸气进口与二次蒸汽出口 (16)§4.2.3 冷凝水出口 (16)第五章蒸发装置的辅助设备 (16)§5.1气液分离器 (16)§5.2蒸汽冷凝器 (16)§5.2.1 冷却水量 (17)§5.2.2 计算冷凝器的直径 (17)§5.2.3 淋水板的设计 (17)§5.3泵的选型 (17)§5.3.1离心泵的选择 (17)§5.3.2预热器的选择 (18)第六章主要设备强度计算及校核 (18)第七章参考文献 (19)第八章课程设计心得 (20)符号说明希腊字母：c——比热容，KJ/(Kg.h) α――对流传热系数，Ｗ/m2.℃d——管径，m Δ――温度差损失，℃D——直径，m η――误差，D——加热蒸汽消耗量，Kg/h η――热损失系数，f——校正系数，η――阻力系数，F——进料量，Kg/h λ――导热系数，Ｗ/m2.℃g——重力加速度，9.81m/s2 μ――粘度，Pa.sh——高度，m ρ――密度，Kg/m3H——高度，m ∑――加和k——杜林线斜率φ――系数K——总传热系数，W/m2.℃L——液面高度，m 下标：1,2,3――效数的序号，0――进料的L——加热管长度，m n——第n效L——淋水板间距，m i――内侧n——效数m――平均p——压强，Pa o――外侧q——热通量，W/m2 p――压强Q——传热速率，W s――污垢的r——汽化潜热，KJ/Kg w――水的R——热阻，m2.℃/W w――壁面的S——传热面积，m2 W——蒸发量，Kg/ht——管心距，m W——质量流量，Kg/hT——蒸汽温度，℃上标：′：二次蒸汽的u——流速，m/s 上标：′：因溶液蒸汽压而引起的U——蒸发强度，Kg/m2.h 上标：〞：因液柱静压强而引起的V——体积流量，m3/h 上标：'〞：因流体阻力损失而引起的x——溶剂的百分质量,％第一章前言§1.1 概述§1.1.1 蒸发及蒸发流程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。

蒸发的目的是为了使溶液中的溶剂汽化，故溶剂应具有挥发性而溶液中的溶质则是不挥发的。

蒸发操作广泛用于浓缩各种不挥发性质的水溶液，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，用于获取固体产品。

3、脱除杂质获得纯净的溶剂或半成品。

蒸发过程中经常采用饱和蒸汽间壁加热的方法，通常把作热源用的蒸汽称为一次蒸汽，从溶液蒸发出来的蒸汽叫做二次蒸汽。

§1.1.2蒸发操作的分类按操作方式可分为连续式或间歇式，工业上大多数蒸发过程为连续稳定操作过程。

按二次蒸汽的利用情况可以分为单效蒸发和多效蒸发，若产生的二次蒸汽不加利用，直接经冷凝器冷凝后排出，这种操作称为单效蒸发。

若把二次蒸汽引至另一操作压力较低的蒸发器作为加热蒸汽，并把若干个蒸发器串联组合使用，这种操作称为多效蒸发。

多效蒸发中，二次蒸汽的潜热得到了较为充分的利用，提高了加热蒸汽的利用率。

按操作压力可以分为常压、加压和减压蒸发。

在加压蒸发中，所得到的二次蒸气温度较高，可作为下一效的加热蒸汽加以利用。

因此，单效蒸发多为真空蒸发；多效蒸发的前效为加压或常压操作，而后效则在真空下操作。

§1.1.3 蒸发操作的特点从上述对蒸发过程的简单介绍可看出：常见的蒸发，实质上是在间壁两侧分别有蒸汽冷凝和液体沸腾的传热过程。

所以，蒸发器也就是一种换热器。

然而，与一般的传热过程相比，蒸发需要注意以下特点。

(1)沸点升高蒸发的物料是溶有不挥发性的溶质的溶液，又乌拉尔定律可知；在相同温度下，其蒸汽压较纯溶剂为低，因此，在相同压力下，溶液的沸点就高于纯溶剂的沸点。

当加热蒸汽温度一定时，蒸发溶液时的传热温度差就比蒸发纯溶剂时为小，而溶液的浓度越大，这种影响也越显著。

(2)节约能源蒸发时汽化的溶剂量较大，需要消耗较大的加热蒸汽。

(3)物料的工艺特性蒸发的溶液本身具有某些特性，例如有些物料在浓缩时可能结垢或者析出结晶；有些热敏性物料在高温下易分解变质等。

如何根据物料的这些特性和工艺要求，选择适宜的蒸发方法和设备，也是蒸发所必须考虑的问题。

4蒸发设备—蒸发器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气，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，和使二次蒸气全部冷凝的冷凝器。

减压操作时还需真空装置。

兹分述如下：由于生产要求的不同，蒸发设备有多种不同的结00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，接近完成液的浓度且操作稳定。

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(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。

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。

但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。

A升膜式蒸发器B降膜式蒸发器C刮板式蒸发器5 蒸发设备的要求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：1、设备的材料消耗少，制造、安装方便合理；2、设备的检修和清洗方便，使用寿命长；3、有足够的机械强度。

6 蒸发设备的选型本次设计要求采用的是三效中央循环管式蒸发器：在选型时应考虑的主要因素有：1、料液的性质；2、工程技术要求，如处理量、蒸发量，安装现场的面积和高度、连续或间歇生产等；3、利用的热源的冷却的情况；4、物料的黏度随蒸发过程中溶液温度、浓度的变化情况等。

结构和原理：其下部的加热室由垂直管束组成，中间由一根直径较大的中央循环管。

当管内液体被加热沸腾时，中央循环管内气液混合物的平均密度较大；而其余加热管内气液混合物的平均密度较小。

在密度差的作用下，溶液由中央循环管下降，而由加热管上升，做自然循环流动。

溶液的循环流动提高了沸腾表面传热系数，强化了蒸发过程。

这种蒸发器结构紧凑，制造方便，传热较好，操作可靠等优点，应用十分广泛，有"标准蒸发器之称。

为使溶液有良好的循环，中央循环管的截面积，一般为其余加热管总截面积的40%～100%；加热管的高度一般为1～4m；加热管径多为25～75mm之间。

但实际上，由于结构上的限制，其循环速度一般在0.4～0.5m/s以下；蒸发器内溶液浓度始终接近完成液浓度；清洗和维修也不够方便。

第二节蒸发装置设计任务§2.1设计题目NaOH水溶液蒸发装置是设计§2.2设计任务及操作条件1）设计任务处理量（Fo）：34000（Kg/h）料液浓度（Xo）：12% 质量分率产品浓度（X3）; 50% 质量分率加热蒸汽温度（T1s）： 175.1 ℃。

末效冷凝器的温度T3s: 60.1 ℃。

2）操作条件加料方式：三效并流加料原料液温度： 25℃。

各效蒸发器中溶液的平均密度：加热蒸汽压强：850KPa （绝压）冷凝器压强为： 20KPa （绝压）各效蒸发器的总传热系数：K1 =3100W*m2 K-1 K2 =2400W*m2 K-1K3=1600W*m2 K-1 传热面积相等§2.3设备型号：中央循环管式蒸发器第三章 蒸发工艺设计计算图1 三效并流蒸发器§3.1 各效蒸发量和完成液浓度的计算三效蒸发的工艺计算的主要依据是物料衡算和、热量衡算及传热速率方程。

计算的主要项目有：加热蒸气的消耗量、各效溶剂蒸发量以及各效的传热面积。

计算的参数有：料液的流量、温度和浓度，最终完成液的浓度，加热蒸气的压强和冷凝器中的压强等。

蒸发器的设计计算步骤多效蒸发的计算一般采用试算法：（1） 根据工艺要求及溶液的性质，确定蒸发的操作条件（如加热蒸气压强及冷凝器的压强），蒸发器的形式、流程和效数。

（2） 根据生产经验数据，初步估计各效蒸发量和各效完成液的浓度。

（3） 根据经验假设蒸气通过各效的压强降相等，估算个效溶液沸点和有效总温差。