蒸發(fā)器的結(jié)構(gòu)與設(shè)計

1、f蒸發(fā)器的結(jié)構(gòu)和設(shè)計姓名學(xué)號班級精心整理ZX 7TFF I:ri-i ri-i»石Fl I LL-* dD j?r-TTM-m-Z :r Xn m蒸發(fā)器的結(jié)構(gòu)2蒸發(fā)器的結(jié)構(gòu)2循環(huán)型（非膜式）蒸發(fā)器2膜式（單程型）蒸發(fā)器3、.嚴(yán)/'-"I 尹 if循環(huán)型（非膜式）蒸發(fā)器2膜式（單程型）蒸發(fā)器3/ ZL<-% Jr，Xzi厶-/ ! j蒸發(fā)器的設(shè)計5蒸發(fā)器的選擇5蒸發(fā)工藝的設(shè)計計算5蒸發(fā)器的主要結(jié)構(gòu)工藝尺寸的設(shè)計6/ /蒸發(fā)裝置的輔助設(shè)備的設(shè)計8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)和操作時溶液的流動情況，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）

2、和單程型（膜式）兩大類。一、循環(huán)型（非膜式）蒸發(fā)器這類蒸發(fā)器的特點是溶液在蒸發(fā)器內(nèi)作連續(xù)的循環(huán)運動，以提高傳熱效果、緩和溶液結(jié)垢情況。由于引起循環(huán)運動的原因不同，可分為自然循環(huán)和強制循環(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)生了密度差而引起的循環(huán)運動；后者是依靠外加動力迫使溶液沿一個方向作循環(huán)流動。（一hr,昇中央循環(huán)管式（或標(biāo)準(zhǔn)式）蒸發(fā)器。中央循壞管式披發(fā)器絡(luò)構(gòu)主怎由力口熱堂和議發(fā)'宜兩団分構(gòu)蹴加熱瑩由垂點芒條細應(yīng)， 造束中間有一臣徑較大的造子"旦.1：作原埋淘；原料減經(jīng)過垂成的加熱笹査進行加趣*細險 內(nèi)垃僅悸積潢悴曼熱面租大，堡熱龔奸，藏康細匍旳汽潢

3、混合物比相管內(nèi)小.理庭差促使濬 碾活壞，襪面上的水汽向上部魚莊空間迅逋就發(fā)從而迭到濃縮的目的汽號在蒸發(fā)室進行二次杯懸筐式蒸發(fā)器膜式（單程型）蒸發(fā)器（2）懸筐式蒸發(fā)器懸筐式蕪發(fā)器basket type evaporaior豎管式蒸發(fā)器的一種。操作原理與中央循環(huán)管 式相同白液體循環(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 是加熱室可以取出，便于 清理。但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，所需 材料較多。適于蒸發(fā)容 易結(jié)晶的溶液。上述各種蒸發(fā)器的主要缺點是加熱室內(nèi)滯料量大，致使物料在高溫下停留時間長，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，停留時間

4、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)熱達到沸點或接近沸點 后，由加熱室底部引入管內(nèi)，為高速上升的二次蒸汽帶動，沿壁面邊呈膜狀流動、 邊進行蒸發(fā)，在加熱室頂部可達到所需的濃度，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100160m /s或更高。氏二次蒸汽; a敢擁？Sb d 加熱蒸汽t &黑 ijhF*空*1加熱室辛2- 蒸發(fā)室3- 分離器口若蒸發(fā)濃度或粘度較大

5、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，溶液沿管內(nèi)壁呈膜狀下流，并進行蒸發(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出，加熱管頂部必須設(shè)置加工良好的液體分布器。2|蒸發(fā)器的設(shè)計一、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)1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)的操作條件及各項要求選擇合適的蒸發(fā)器。我們以中央

6、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（或溫度），冷凝器的操作壓強（或溫度）的確定，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)計計算多效蒸發(fā)工藝計算的主要依據(jù)是物料衡算、熱量衡算及傳熱速率方程。計算的 主要項目有：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，加熱蒸汽的壓強和冷凝器中的壓強等。多效蒸發(fā)的計算一般采用試差法（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（如加熱蒸汽壓強及冷凝器的壓強），蒸發(fā)器的形式、流程和效數(shù)。（2）根據(jù)生產(chǎn)經(jīng)驗數(shù)據(jù)，初步估

7、計各效蒸發(fā)量和各效完成液的濃度。（3）根據(jù)經(jīng)驗假設(shè)蒸汽通過各效的壓強降相等，估算各效溶液沸點和有效總溫差。（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算結(jié)

8、果，主要是傳熱面積。我們選取的中央循環(huán)管式蒸發(fā)器的計算方法如下：(1 )加熱管通常選用 mm5.225 x©, mm5.238馮，mm5.357 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)計加熱管選用 mm5.238 X© 長度為3 m的無縫鋼管。由下式估算所需管數(shù):二 do L - 0.11433.14 0.038 3-0.1=414根精心整理2式中 S蒸發(fā)器的傳熱面積，m；d°加熱管的管徑，m ；L 加熱管長度，m因加熱管固定在管板上，考慮到管板厚度占據(jù)的傳

9、熱面積，計算n時的管長用(L-0.1 ) m。為完成傳熱任務(wù)所需的最小實際管數(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面積的40 %100 %，若以表示D1循環(huán)管內(nèi)徑，貝心=(0.4 1) n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1.25-1.5倍目前在換熱器設(shè)計中，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)

10、的管心距則為定值。表3-1三角形排列時加熱管直徑與管心距的關(guān)系加熱管外徑d0,19253857mm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：先計算管束中心線上管束 nc，管子按正三角形排列時，n = 1.1. n管子按正方形排列時,n =1.19 n式中n總加熱管數(shù)m3(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)體積強度有關(guān)。分離室體積的計算式：3600 U3式中V分離室的體積，m ；W 某效蒸發(fā)器的二次蒸汽流量，kg/h ；P 某效蒸發(fā)器的二次蒸汽密度，kg/m3 ；.°、1i3 3、U蒸發(fā)體積強度，m /(m s)，即每立方米分離室每秒鐘產(chǎn)生的二次蒸汽33量，一般允許值為1.11.5m /(m S)。四、蒸發(fā)裝置的輔助設(shè)備的設(shè)計蒸發(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，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)二次蒸汽為有價值的產(chǎn)品需要