【正文】 化工專業(yè)課程設計 中南民族大學化工專業(yè)課程設計學院： 化學與材料科學學院 專業(yè)：化學工程與工藝 年級：2011級 題目:KNO3水溶液三效蒸發(fā)工藝設計 學生姓名：** 學號：****** 指導教師姓名：*** 職稱: 教授 2014年 12 月 29 日化工專業(yè)課程設計任務書設計題目：KNO3水溶液三效蒸發(fā)工藝設計設計條件： 104 t/a KNO3水溶液；2. 設備型式 中央循環(huán)管式蒸發(fā)器；3. KNO3水溶液的原料液濃度為8%，完成液濃度為48%，原料液溫度為20℃，(kg. ℃)；4. 加熱蒸汽壓力為400kPa（絕壓），冷凝器壓力為20kPa(絕壓)；5. 各效加熱蒸汽的總傳熱系數(shù)：K1=2000W/（m2?℃）；K2=1000W/（m2?℃）；K3=500W/（m2?℃）；6. 各效加熱蒸汽的冷凝液均在飽和溫度下排出。各效傳熱面積相等，并忽略濃縮熱和熱損失，不計靜壓效應和流體阻力對沸點的影響；7. 每年按300天計，每天24小時運行；設計任務：1. 設計方案簡介：對確定的工藝流程進行簡要論述。2. 蒸發(fā)器和換熱器的工藝計算：確定蒸發(fā)器、換熱器的傳熱面積。3. 蒸發(fā)器的主要結構尺寸設計。4. 主要輔助設備選型，包括氣液分離器及換熱器等。5. 繪制KNO3水溶液三效蒸發(fā)裝置的流程圖及蒸發(fā)器設備工藝簡圖。姓名：班級：化學工程與工藝專業(yè)學號：指導教師簽字:目錄1 概述 1 蒸發(fā)簡介 1 蒸發(fā)操作的分類 1 蒸發(fā)操作的特點 42設計條件及設計方案說明 6 6 63. 物性數(shù)據(jù)及相關計算 7 8 9 10 10 11 124對本次設計任務的評價 17181 概述 蒸發(fā)簡介在化工、輕工、醫(yī)藥、食品等工業(yè)中，常常需要將溶有固體溶質的稀溶液加以濃縮，以便得到濃溶液（固體產(chǎn)品）或制取溶劑，例如硝酸銨、燒堿、抗生素、食糖等生產(chǎn)以及海水淡化等。工業(yè)上常用的濃縮方法是蒸發(fā)，蒸發(fā)是采用加熱的方法，使含有不揮發(fā)性雜質（如鹽類）的溶液沸騰，除去其中被汽化單位部分雜質，使溶液得以濃縮的單元操作過程?；どa(chǎn)中蒸發(fā)主要用于以下幾種目的：（1）獲得濃縮的溶液產(chǎn)品；（2）將溶液蒸發(fā)增濃后，冷卻結晶，用以獲得固體產(chǎn)品，如燒堿、抗生素、糖等產(chǎn)品；（3）脫除雜質，獲得純凈的溶劑或半成品，如海水淡化。進行蒸發(fā)操作的設備叫做蒸發(fā)器。蒸發(fā)器內(nèi)要有足夠的加熱面積，使溶液受熱沸騰。溶液在蒸發(fā)器內(nèi)因各處密度的差異而形成某種循環(huán)流動，被濃縮到規(guī)定濃度后排出蒸發(fā)器外。蒸發(fā)器內(nèi)部有足夠的分離空間，以除去汽化的蒸汽夾帶的霧沫和液滴，或裝有適當形式的除沫器以除去液沫，排出的蒸汽可回收熱量加以利用，或經(jīng)過冷凝器冷凝蒸發(fā)過程中經(jīng)常采用飽和蒸汽間壁加熱的方法，通常把作熱源用的蒸汽稱做一次蒸汽，從溶液蒸發(fā)出來的蒸汽叫做二次蒸汽。 蒸發(fā)操作的分類按操作的方式可以分為間歇式和連續(xù)式，工業(yè)上大多數(shù)蒸發(fā)過程為連續(xù)穩(wěn)定操作的過程。按操作壓力，蒸發(fā)可以分為常壓蒸發(fā)、加壓或減壓蒸發(fā)。真空蒸發(fā)有許多優(yōu)點：（1）在低壓下操作，溶液沸點較低，有利于提高蒸發(fā)的傳熱溫度差，減小蒸發(fā)器的傳熱面積；（2）可以利用低壓蒸氣作為加熱劑；（3）有利于對熱敏性物料的蒸發(fā)；（4）操作溫度低，熱損失較小。按二次蒸汽的利用情況可以分為單效蒸發(fā)和多效蒸發(fā)，倘若將加熱蒸汽通入一蒸發(fā)器，則液體受熱而沸騰，所產(chǎn)生的二次蒸汽，其壓力與溫度比較原加熱蒸汽（生蒸汽）為低。但此二次蒸汽仍可設法加以利用。最普遍的利用方法是將其當作加熱蒸汽，引入另一個蒸發(fā)器，只要后者的蒸發(fā)室壓力和溶液沸點均較原來蒸發(fā)器中為低，則引入的二次蒸汽仍能起到加熱作用。此時第二個蒸發(fā)器的加熱室便是第一個蒸發(fā)器的冷凝器，這就是多效蒸發(fā)的原理。將多個蒸發(fā)器這樣連接起來一同操作，即組成一個多效蒸發(fā)器。每一蒸發(fā)器稱為一效，通入生蒸汽的，稱為第一效，利用第一效的二次蒸汽為加熱蒸汽的稱為第二效，以此類推。由于各效（最后一效除外）的二次蒸汽都作為下一效蒸發(fā)器的加熱蒸汽，提高了生蒸汽的利用率，節(jié)省了生蒸汽用量，所以，在蒸發(fā)大量水分時，廣泛采用多效蒸發(fā)，常用的多效蒸發(fā)有雙效、三效或四效，有的多達六效。 多效蒸發(fā)按加料方式又可分為以下四種：① 溶液與蒸汽成并流的方法，簡稱并流法；② 溶液與蒸汽成逆流的方法，簡稱為逆流法；③ 溶液與蒸汽在有些效間成并流而在有些效間則成逆流，簡稱錯流法；④ 每一效都加入原料液的方法，簡稱平流法。以三效為例加以說明，當效數(shù)有所增減時，其原則不變。（1） 并流法圖1 三效蒸發(fā)并流加料流程并流法是工業(yè)中最常用的為并流加料法，如圖1所示，溶液流向與蒸汽相同，即第一效順序流至末效。因為后一效蒸發(fā)室的壓力較前一效為低，故各效之間可無須用泵輸送溶液，此為并流法的優(yōu)點之一。其另一優(yōu)點為前一效的溶液沸點較后一效的為高，因此當溶液自前一效至后一效內(nèi)，即成過熱