蒸發(fā)器的結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)

1、蒸發(fā)器的結(jié)構(gòu)和設(shè)計(jì)姓名學(xué)號班級循環(huán)型（非膜式）蒸發(fā)器 膜式（單程型）蒸發(fā)器蒸發(fā)器的設(shè)計(jì)5蒸發(fā)器的選擇 5 蒸發(fā)工藝的設(shè)計(jì)計(jì)算 5 蒸發(fā)器的主要結(jié)構(gòu)工藝尺寸的設(shè)計(jì) 6 蒸發(fā)裝置的輔助設(shè)備的設(shè)計(jì) 8設(shè)計(jì)方 設(shè)結(jié)構(gòu)設(shè) 案確定蒸發(fā)器主要由加熱室及分離室組成。按加熱室的結(jié)構(gòu)和操作時(shí)溶液的流動(dòng)情況，可將工業(yè)中常用間接加熱蒸發(fā)器分為循環(huán)型（非膜式）和單程型（膜式）兩大類。、循環(huán)型（非膜式）蒸發(fā)器這類蒸發(fā)器的特點(diǎn)是溶液在蒸發(fā)器內(nèi)作連續(xù)的循環(huán)運(yùn)動(dòng)，以提高傳熱效果、緩 和溶液結(jié)垢情況。由于引起循環(huán)運(yùn)動(dòng)的原因不同，可分為自然循環(huán)和強(qiáng)制循環(huán)兩種 類型。前者是由于溶液在加熱室不同位置上的受熱程度不同，產(chǎn)生了密度差而引起

2、 的循環(huán)運(yùn)動(dòng)；后者是依靠外加動(dòng)力迫使溶液沿一個(gè)方向作循環(huán)流動(dòng)。（一）中央循環(huán)管式（或標(biāo)準(zhǔn)式）蒸發(fā)器。次蒸汽中護(hù)冊環(huán)芒式兩:與鼎貓枸主窯用.1（護(hù)虧和芯 百審曲 諏rt柩咸B力| I科號日瑋 A1&豐坍 戒" 世末中伺育一宜毎飪大薔子亙工作原理垣 廊胃液經(jīng)過垂直的加熱童面曲云id也、細(xì)借 氏羊位悻枳蒂坤受飆面積大T袈熱良妤.致便細(xì)管兩氏頂風(fēng)骨物匕泅甘內(nèi)小.主度墨促便洎 糧暉環(huán)，上的水汽冋上苗貝莊空股魁建粋 賦向達(dá)至嶺劇宿的目旳-氏蒂奩蘊(yùn)按室庭行1 令裔.二朮靜化上升潸磺址中蟲im環(huán)菅t降.如此保證料雀小黯殆址.和杜圭.（2）懸筐式蒸發(fā)器type evaporator二次蒸汽不凝

3、懸筐式蒸發(fā)器堰麓式泰發(fā)器basket 豎管式蒸發(fā)器的一種。 操作原理與中央循環(huán)管 式相同。液體循環(huán)發(fā)生 在外殼的內(nèi)壁與懸筐的 外壁之間的環(huán)隙中，因而 熱量損失較小°其特點(diǎn) 是加熱室可以取出，便于 清理沖但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，所需 材料較多占適于蒸發(fā)容 易結(jié)晶的溶液。二、膜式（單程型）蒸發(fā)器？上述各種蒸發(fā)器的主要缺點(diǎn)是加熱室內(nèi)滯料量大，致使物料在高溫下停留時(shí)間 長，特別不適于處理熱敏性物料。在膜式蒸發(fā)器內(nèi)，溶液只通過加熱室一次即可濃 縮到需要的濃度，停留時(shí)間僅為數(shù)秒或十余秒鐘。操作過程中溶液沿加熱管壁呈傳 熱一）?升膜蒸發(fā)器？（一）?升膜蒸發(fā)器？升膜蒸發(fā)器的結(jié)構(gòu)如圖所示，加熱室由單根或多根垂直管

4、組成，加熱管長徑之 比為100150，管徑在2550mm 之間。原料液經(jīng)預(yù)熱達(dá)到沸點(diǎn)或接近沸點(diǎn) 后，由加熱室底部引入管內(nèi)，為高速上升的二次蒸汽帶動(dòng)，沿壁面邊呈膜狀流動(dòng)、 邊進(jìn)行蒸發(fā)，在加熱室頂部可達(dá)到所需的濃度，完成液由分離器底部排出。二次蒸 汽在加熱管內(nèi)的速度不應(yīng)小于10m /s，般為2050m /s，減壓下可高達(dá)100160m /s或更高。？日-二決蕉弭;O報(bào)編液；罠推空：加黴厳孑 驀發(fā)寶j3-«W（二）？降膜蒸發(fā)器？若蒸發(fā)濃度或粘度較大的溶液，可采用降膜蒸發(fā)器，它的加熱室與升膜蒸發(fā)器 類似。原料液由加熱室頂部加入，經(jīng)管端的液體分布器均勻地流人加熱管內(nèi)，在溶 液本身的重力作用下，

5、溶液沿管內(nèi)壁呈膜狀下流，并進(jìn)行蒸發(fā)。為了使溶液能在壁 上均勻布膜，且防止二次蒸汽由加熱管頂端直接竄岀，加熱管頂部必須設(shè)置加工良 好的液體分布器?？谵\血俺自旳控劇靜it 3TH2|蒸發(fā)器的設(shè)計(jì)蒸發(fā)器的選擇隨著工業(yè)技術(shù)的發(fā)展，新型蒸發(fā)設(shè)備不斷出現(xiàn)。在工業(yè)中常用的間接加熱蒸發(fā) 器分別為循環(huán)型和單程型兩大類。循環(huán)型的蒸發(fā)器中有中央循環(huán)管式、懸框式、外 加熱式、列文式及強(qiáng)制循環(huán)管等，單程型的蒸發(fā)器有升膜式、降膜式、升 - 降膜式 等。我們要根據(jù)蒸發(fā)的操作條件及各項(xiàng)要求選擇合適的蒸發(fā)器。我們以中央循環(huán)管 式蒸發(fā)器為例。蒸發(fā)操作條件的確定主要指蒸發(fā)器加熱蒸汽的壓強(qiáng)（或溫度），冷凝器的操 作壓強(qiáng)（或溫度）的確

6、定，正確選擇蒸發(fā)的操作條件，對保證產(chǎn)品質(zhì)量和降低能耗 極為重要。二、 蒸 發(fā)工藝的設(shè)計(jì)計(jì)算多效蒸發(fā)工藝計(jì)算的主要依據(jù)是物料衡算、熱量衡算及傳熱速率方程。計(jì)算的 主要項(xiàng)目有：加熱蒸汽（生蒸汽）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，加熱蒸汽 的壓強(qiáng)和冷凝器中的壓強(qiáng)等。多效蒸發(fā)的計(jì)算一般采用試差法。（ 1） 根據(jù)工藝要求及溶液的性質(zhì)，確定蒸發(fā)的操作條件（如加熱蒸汽壓強(qiáng)及 冷凝器的壓強(qiáng)），蒸發(fā)器的形式、流程和效數(shù)。（2 ） 根據(jù)生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，初步估計(jì)各效蒸發(fā)量和各效完成液的濃度。（ 3） 根據(jù)經(jīng)驗(yàn)假設(shè)蒸汽通過各效的壓強(qiáng)降相等，估算各

7、效溶液沸點(diǎn)和有效總 溫差。（ 4） 根據(jù)蒸發(fā)器的焓衡算，求各效的蒸發(fā)量和傳熱量。（5 ） 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，重新分配有效溫度差，重復(fù)步驟（3）至（ 5），直到所求得各效傳熱面積相等為止。三、蒸 發(fā)器的主要結(jié)構(gòu)工藝尺寸的設(shè)計(jì)中央循環(huán)管式蒸發(fā)器主體分為加熱室和分離室，加熱室由直立的加熱管束組成，管束中間為一根直徑較大的中央循環(huán)管；分離室是汽液分離的空間。其主要結(jié) 構(gòu)尺寸包括：加熱室和分離室的直徑和高度；加熱管和循環(huán)管的規(guī)格，長度及在花 板上的排列方式等。這些尺寸的確定取決于工藝計(jì)算結(jié)果，主要是傳熱面積。 們選取的中央循環(huán)管式蒸發(fā)器的計(jì)算方法如下：(1)

8、加熱管通常選用X,X,X等幾種規(guī)格的無縫鋼管，長度一般為2-6m。管子長度的選擇應(yīng)根據(jù)溶液結(jié)垢的難易程度，溶液的起泡性和廠房的高度等因素綜合考慮。本次設(shè)計(jì)加熱管選用X©長度為3 m的無縫鋼管。S143n 二414由下式估算所需管數(shù)：d。 L 0.13.14 0.038 3 0.1屮根式中 S蒸發(fā)器的傳熱面積,d° 加熱管的管徑，m；L 加熱管長度,因加熱管固定在管板上，考慮到管板厚度占據(jù)的傳熱面積，計(jì)算n時(shí)的管長用()m。為完成傳熱任務(wù)所需的最小實(shí)際管數(shù)n只有在管板上排列加熱管后才能確定。(2) 循環(huán)管的截面積是根據(jù)使循環(huán)阻力盡量減少的原則來考慮的。其截面積可以取加熱管總截

9、面積的40 %100 %，若以表示 D1循環(huán)管內(nèi)徑，則：d22-(0.4 1)n d；44對于加熱面積小的蒸發(fā)器，應(yīng)取較大的的百分?jǐn)?shù)。(3) 加熱室的內(nèi)徑取決于加熱管和循環(huán)管的規(guī)格、數(shù)目及在管板上的排列方 式。加熱管在管板上的排列方式有三角形、正方形、同心圓等，目前以三角形居多。管心距t為相鄰兩管中心線之間的距離，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)值已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化，管子規(guī)格確定后，相應(yīng)的管心距則為定 值。表3-1三角形排列時(shí)加熱管直徑與管心距的關(guān)系加熱管外徑d°，mm19253857管心距t,mm25324870加熱室內(nèi)徑和加熱管數(shù)采用作圖法來確定，具體做法是：先計(jì)

10、算管束中心線上管束 nc，管子按正三角形排列時(shí)，n 1.1 n管子按正方形排列時(shí)，nc 1.19 n式中n總加熱管數(shù)(4) 分離室的直徑和高度取決于分離室的體積，而分離室的體積又與二次蒸汽的體積流量及蒸發(fā)體積強(qiáng)度有關(guān)。V分離室體積的計(jì)算式：3600式中V分離室的體積,W某效蒸發(fā)器的二次蒸汽流量,kg/h ；某效蒸發(fā)器的二次蒸汽密度,kg/m3 ；3U 蒸發(fā)體積強(qiáng)度，m1 1 1 5汽量，一般允許值為I1.5/(m3 m3 /(ms)3,即每立方米分離室每秒鐘產(chǎn)生的二次蒸s)O四、蒸發(fā)裝置的輔助設(shè)備的設(shè)計(jì)？蒸發(fā)裝置的輔助設(shè)備主要包括氣液分離器與蒸汽冷凝器。(1)氣液分離器蒸發(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分離，但為了 防止有用的產(chǎn)品損失或污染冷凝液體，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，故氣液分離器又稱為捕沫器或除沫器。其類型很多，設(shè)置在 蒸發(fā)器分離室頂部的有簡易式、慣性式及網(wǎng)式除沫器等，在蒸發(fā)器外部的有折流 式、旋流式及離心式除沫器等。2）蒸汽冷凝器汽冷凝器的作用是用冷卻水將二次蒸汽冷凝。當(dāng)二次蒸汽為有價(jià)值的產(chǎn)品需要 回收或