江南大學(xué)過程裝備課程設(shè)計指導(dǎo)書

1、過程裝備課程設(shè)計指導(dǎo)書一、 設(shè)計任務(wù)升膜式濃縮器零號總裝圖1張， 設(shè)計說明書1份（20頁以上）二、 參考書：1化工原理2化學(xué)工程設(shè)計手冊換熱濃縮3化工制圖4化工設(shè)備機械基礎(chǔ)課程設(shè)計指導(dǎo)書5食品工廠機械與設(shè)備6材料與零部件設(shè)計手冊上冊三、升膜式濃縮器的設(shè)計與計算1. 結(jié)構(gòu)和原理由多根垂直管束加熱器和一個蒸發(fā)分離室等組成，被濃縮液體從加熱管底部進入管內(nèi)，加熱蒸汽在管間傳熱及冷凝，將熱量傳給管內(nèi)料液。料液被加熱沸騰，便迅速汽化，所產(chǎn)生的二次蒸汽及料液在管內(nèi)高速上升，濃縮液被高速上升的二次蒸汽所帶動，沿管內(nèi)壁成薄膜上升，在此過程中繼續(xù)蒸發(fā)。這樣料液從加熱器底部至管子頂部出口處，逐漸被濃縮，濃縮液并以較

2、高的速度進入蒸發(fā)分離室，在離心力作用下與二次蒸汽分離，二次蒸汽從分離室的頂部經(jīng)水力噴射泵排出。為了保證物料有效地成膜狀上升，蒸汽的速度應(yīng)維持在一定的數(shù)值，如常壓下一般2030m/s，減壓下速度更高。因此，如果料液中蒸發(fā)的水量不夠，就難以達到所要求的汽速，即升膜式蒸發(fā)器不適用于較濃溶液的蒸發(fā)，它對粘度很大，易結(jié)晶，結(jié)垢的物料也不適用。物料在管束中分為預(yù)熱區(qū)，沸騰區(qū)和飽和區(qū)。沸騰區(qū)中成膜狀流動，其傳熱膜系數(shù)最大，而預(yù)熱區(qū)和飽和蒸汽區(qū)的傳熱膜系數(shù)則很小，因此希望膜狀流動段盡可能擴大，而預(yù)熱區(qū)和飽和蒸汽區(qū)則希望相對地縮短。接管：a. DN40PN6 進料口b. DN40PN6循環(huán)料口c. DN100P

3、N6蒸汽出口d. DN40PN6 蒸汽進口e. DN32PN6冷凝水出口f. DN150PN6二次蒸汽出口g. DN32PN6出料口h. DN80PN6視鏡i. DN32PN6破真空口j. DN80PN6燈光口k. DN150PN6手孔l. DN32PN6真空表接口2.設(shè)計計算方法（1） 傳熱膜系數(shù)設(shè)計計算的關(guān)鍵是確定傳熱系數(shù)，目前確定傳熱膜系數(shù)的主要方法是依靠實驗測得，第二種方法是利用有關(guān)準數(shù)方程計算傳熱膜系數(shù)。本次設(shè)計，根據(jù)參考書上推薦的值。（前人積累的經(jīng)驗或數(shù)據(jù)）（2） 二次蒸汽的汽速二次蒸汽的汽速必須足夠大才能使料液在管子內(nèi)壁拉成膜狀，并沿管壁上升。常壓下，水的最小成膜汽速約為10m/

4、s，在一定的范圍內(nèi)傳熱膜系數(shù)隨蒸汽速度的增加而增加，但汽速不能太高，汽速過高會使料液成霧狀噴出，破壞了膜狀上升，傳熱系數(shù)會明顯下降。對水溶液適宜的操作汽速常壓下 2030m/s在絕對壓力 50mmHg 為100160 m/s( 在不同的真空度下汽速不同，換算成常壓下2030m/s的范圍內(nèi)即可)（3） 換熱管（管束）管徑：1950，常用是19和25長徑比： 常壓 真空 料液不經(jīng)預(yù)熱而進入蒸發(fā)室和粘度大的料液，長徑比應(yīng)取大些。（4） 換熱面積和加熱蒸汽的消耗量水的蒸發(fā)量 kg/h 總傳熱 預(yù)熱：汽化：汽化潛熱熱損失：熱平衡：料液處理量 kg/h：進料溫度：某真空度下的汽化溫度。：加熱蒸汽的溫度：溶

5、質(zhì)的比熱：溶濟的比熱：溶液的質(zhì)量分率水溶液，為一定值，很小，可不計：冷凝潛熱(4) 設(shè)備尺寸計算取定管徑和管長管數(shù)二次蒸汽的體積 壓力不同，不同，如在常壓下，=0.5977 kg/m3在650mmHg的真空度下，=0.0997 kg/m3驗算二次蒸汽的汽速 分離室體積的計算在常壓下體積蒸發(fā)強度 換成該真空度下的體積蒸發(fā)強度，當二次蒸汽壓力 , , , 蒸發(fā)室的體積 修正系數(shù)輕化工與食品設(shè)備P124四、 化工設(shè)備結(jié)構(gòu)特點和圖示表達特點（一）化工設(shè)備的結(jié)構(gòu)特點化工設(shè)備的種類繁多，按使用場合及其功能可分為：容器、換熱器、塔器核反應(yīng)器四種典型的設(shè)備。而同一類型的設(shè)備中，視其結(jié)構(gòu)、形狀又各不相同。但認真

6、分析，可從結(jié)構(gòu)上找到一些共同的特點。（1） 從形體上分析，設(shè)備的殼體由回轉(zhuǎn)體組成。筒身為圓筒。（2） 尺寸相差懸殊：設(shè)備的總體尺寸和局部尺寸相比，往往相差懸殊，特別是塔器，有的塔高幾十米，而塔徑僅有1-2米，壁厚還不足1/50米。（3） 設(shè)備的開孔和接管口較多：為滿足化工工藝要求，有進出物料口，儀表接口），在設(shè)備殼體和封頭上，往往有較多的開孔和管口，以備安裝各種零部件和連接接管。（4） 大量采用焊接結(jié)構(gòu)：絕大多數(shù)化工設(shè)備都是承壓設(shè)備，除強度和穩(wěn)定性要求外，還要有嚴格的氣密性，焊接結(jié)構(gòu)是滿足兩者的最理想的結(jié)構(gòu)。筒體本身、筒體與封頭、管口、支座、人孔和手孔的連接都采用焊接。（5） 廣泛采用標準化、

7、通用化、系列化的零部件。（二）化工設(shè)備圖的內(nèi)容和要求(1) 一組視圖 表達設(shè)備的主要結(jié)構(gòu)形狀和零部件之間的裝配關(guān)系。而且這組視圖符合“機械制圖國標的規(guī)定”。(2) 四類尺寸 為設(shè)備制造、裝配、安裝檢驗提供的尺寸數(shù)據(jù)有：表示設(shè)備總體大小的總體尺寸；表示規(guī)格大小的特型尺寸；表示零部件之間裝配關(guān)系的裝配尺寸；表示設(shè)備與外界安裝關(guān)系的安裝尺寸。(3) 管口符號和管口表 設(shè)備上的管口都有專門的用途，都應(yīng)注明，常用英文字母順序編號，并把管口的有關(guān)數(shù)據(jù)和用途等內(nèi)容標注在專門列出的管口表中。管口表符號公稱尺寸連接尺寸、標準連接面形式用途或名稱 a25pN6DN25,HG5012-58凹凸面進氣口b400

8、15;300人孔c 40pN6DN40,HG5012-58平面d20G3/4”1020寬度402525第一行高度12其余高度8(4) 零部件編號及明細表 把組成設(shè)備的所有零部件依次編號，并把零部件的名稱、規(guī)格、材料、數(shù)量、彈重以及有關(guān)圖好或標準號填入明細表內(nèi)。(5) 技術(shù)特性表 用表格的形式列出設(shè)備的主要工藝特性，如操作壓力、溫度、物料名稱和設(shè)備的容積等。名稱指標設(shè)計壓力設(shè)計溫度物料名稱容積焊縫系數(shù)受壓元件的材質(zhì)其它40設(shè)計壓力指表壓，若為絕對壓力則應(yīng)注名“絕壓”二字；每行高8，寬40(6) 技術(shù)要求 常用文字說明的形式，提出設(shè)備在制造、檢驗、安裝、材料表面處理、包裝和運輸?shù)确矫娴囊蟆?)

9、按哪一標準進行制造試驗和驗收常壓設(shè)備 JB2881-80GB150-98GB151-982) 焊接要求以什么形式焊接，焊條的牌號，焊縫的結(jié)構(gòu)形式3) 焊接質(zhì)量的檢測要求4) 整體壓力試驗的要求：水壓氣密性試驗5) 管口的方位（即以哪個視圖為準）6) 油漆要求7) 其它特殊的要求（如拋光要求，是粗拋還是鏡拋）(7) 標題欄 常放在圖樣的右下角，有規(guī)定的格式，用以填寫設(shè)備的名稱、主要規(guī)格、制圖比例、設(shè)計單位、圖樣編號以及設(shè)計制圖、校核和審定人員的簽字。（8）其它需要說明的問題 如圖樣目錄、附注、修改表等內(nèi)容。（三）化工設(shè)備圖的表達特點化工設(shè)備圖的特點完全是由化工設(shè)備的結(jié)構(gòu)特點決定的。（1） 基本視

10、圖的配置因為設(shè)備的基本形體多由回轉(zhuǎn)體組成，所以用兩個視圖就可以表示它的主體，對于高大的直列設(shè)備，常用主視圖表達軸面形體，且全剖，用俯視圖表示徑向形體。（2） 多次旋轉(zhuǎn)的表達方法在設(shè)備的殼體園周上有結(jié)構(gòu)和方位不同的管口和零部件，為了在同一主視圖上反映真實形狀和位置，常按機械制圖中旋轉(zhuǎn)視圖的方法，假想地將其經(jīng)過多次旋轉(zhuǎn)，正好旋到能在主視圖的投影面上能反映其真實形狀和位置為止，再畫下它的視圖。化工設(shè)備圖中采用多次旋轉(zhuǎn)畫法，允許不作標注，其周向方位以管口方位圖為準。（3） 局部放大的表達方法由于設(shè)備總體和安裝其上的零部件尺寸相差懸殊，按總體尺寸選定的繪圖比例，往往無法將其局部結(jié)構(gòu)表達清楚。所以在化工設(shè)備圖中，往往較多地運用局部放大來表達局部結(jié)構(gòu)的詳情。這種放大圖的畫法和機械制圖中局部放大圖的畫法和要求相同。（4） 夸大的表達方法設(shè)備的壁厚墊片擋板等零件，因為繪圖比例比較小，這些小尺寸的零件即使采用了局部放大但仍嫌不夠清楚，可采用不按比例的夸大畫法。（5） 管口方位的表達方法一般在設(shè)備的俯（左）視圖上表示該設(shè)備的管口方位，并要注明方文尺寸，還要在技術(shù)說明欄目中注明“管口的方位以俯（左）視