【正文】 總表 10 部件名稱 部件參數(shù) 尺寸 加熱室 傳熱面積 S /m2 中央循環(huán)管直徑 D2/mm Φ 400 10 管板直徑 D1/mm Φ 1100 14 加熱管根數(shù) 208 管間距 t/mm 54 加熱管長(zhǎng)度 L/m 加熱管直徑 /mm Φ 42 3 蒸發(fā)室 直徑 D3/mm Φ 1100 14 高度 H/m 各種接管 進(jìn)料管直徑 d1/mm Φ 54ⅹ 3 出料管直徑 d1/mm Φ 54ⅹ 3 二次蒸汽出口管直徑 d2/mm Φ 180 5 冷凝水出口管直徑 d3/mm Φ 38 3 生蒸汽進(jìn)口管直徑 d4/mm Φ 127 4 第 三 部 分 輔助設(shè)備的選擇 蒸發(fā) 裝置的輔助沒備主要有：氣液分離器、蒸汽冷凝器、真空系統(tǒng) （ 氣液分離器 除去蒸汽中所夾帶的液滴。 由于填料式除霧器的比表面積大，且效率高，所以選用填料式除沫設(shè)備。 （ 蒸汽冷凝器 冷凝最后一效出來的二次蒸汽 選用工業(yè)使用最多的干式逆流高位冷凝器作為蒸汽冷凝設(shè)計(jì)計(jì)算基礎(chǔ)。 （ 真空系統(tǒng) 維持最后一效真空度為 680— 710mmHg 為宜 由于本設(shè)計(jì)最后一效真空度為 635mmHg，要求并不高，但為了安全起見，選用一般的水噴射真空泵（ 600— 650mmHg）。 第 四 部 分 設(shè)計(jì)過程分析討論： 本次課程設(shè)計(jì)了四效蒸發(fā)器，蒸發(fā)器各效的操作壓強(qiáng)依次降低，各效的加熱蒸汽溫度及溶液的沸點(diǎn)也依次降低，所以提供的新鮮加熱蒸汽壓強(qiáng)較高，這些特點(diǎn)在設(shè)計(jì)過程中得到的結(jié)果可以得到驗(yàn)證。并流加料蒸發(fā)操作流程設(shè)計(jì)相對(duì)比較簡(jiǎn)單，四效并流加料流程由四個(gè)蒸發(fā)器構(gòu)成，并流的特點(diǎn)決定了其不需要另外用 11 泵，而且會(huì)產(chǎn)生自蒸發(fā)，效率較高的優(yōu)點(diǎn)。但是在實(shí)際生產(chǎn)過程中由于溶液組成逐漸升高，溫度卻降低，導(dǎo)致傳熱系數(shù)逐漸下降，從得到的數(shù)據(jù)可以看出這種情況在后二效中尤為嚴(yán)重。 在蒸發(fā)操作中，為保證傳熱的正 常進(jìn)行，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，必須確保各效有效溫度差 △ ti不得少于 57℃ ，因?yàn)楫?dāng)有效溫差小于 5℃ 時(shí)，有可能使蒸發(fā)過程無法進(jìn)行，大于 57℃ 時(shí)，則可以維持料液在泡狀沸騰階段。本次設(shè)計(jì)初次計(jì)算所得的各效有效溫度差 △ ti符合要求。 在進(jìn)行傳熱面積的衡算時(shí)，各效傳熱系數(shù) K值的取值要特別注意，尤其是前兩效求得的 K 值可能沒有落在經(jīng)驗(yàn)數(shù)值范圍內(nèi)，此時(shí)需在經(jīng)驗(yàn)數(shù)值范圍內(nèi)取一 K值來取代第一次通過經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算得到的傳熱系數(shù)值。各效的各個(gè)參數(shù)多數(shù)是由查表或經(jīng)驗(yàn)值得來，也有的是通過經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算得到，而一些結(jié)構(gòu)的選取也是為了簡(jiǎn)化設(shè)備，故 與實(shí)際多少有出入，采用這種方法可以抵消部分誤差。在進(jìn)行各效溫度差損失的計(jì)算時(shí)，從計(jì)算結(jié)果可以看出各效溫度差損失逐級(jí)增大，蒸發(fā)強(qiáng)度隨之增大。越到后效溫度差損失越大，這種溫度差損失來源于溶液蒸汽壓下降和管內(nèi)液柱靜壓強(qiáng)，這種現(xiàn)象可能與后效壓強(qiáng)和溫度逐漸降低有關(guān)。在后效的計(jì)算中為了保證有足夠的傳熱所需的有效溫度差，因而采用高真空度的四效蒸發(fā)，這樣糖汁便在溫度較低的情況下進(jìn)行蒸發(fā)，因而可減少蔗糖的轉(zhuǎn)化和焦化，以及還原糖的分解等不利的影響。 在設(shè)計(jì)蒸發(fā)器時(shí)，第一次估算所得的各效蒸發(fā)量 W是按比例分配所得，且后效的 W值 均比前一效的高，但是后面兩次計(jì)算的前三效的二次蒸汽的量 W成逐漸增大的趨勢(shì)，第四效卻比第三效的低，因?yàn)槿芤悍悬c(diǎn)是隨著溶液組成的增大而降低的，二次蒸汽的溫度也是逐漸下降的，這也可能導(dǎo)致蒸發(fā)量減少，不過仍在誤差允許的范圍內(nèi)。 為了充分利用所有的加熱面，使傳熱面都均勻傳熱，必須改善蒸汽的分布，采用的方法有：增加蒸汽入口管數(shù)，合理布置管口位置。在管群之間安裝擋板，使蒸汽在加熱室內(nèi)循一定的路徑通過。加熱室內(nèi)加熱管分布常采用正三角形分布，最省面積，曲折的通道還有助于傳熱。加熱室內(nèi)應(yīng)留下一定空位不安裝管子，以便形成蒸汽 通道。管間距離也應(yīng)適當(dāng)，以利于傳熱。對(duì)于一定管長(zhǎng)的管子，根據(jù)公式可知管間距是固定的，且加熱管的規(guī)格固定，管子數(shù)取決于傳熱面積，不同數(shù)據(jù)得出的傳熱面積不同，所以管子數(shù)也不同，對(duì)一中央循環(huán)管蒸發(fā)器可以增加或減少加熱管數(shù)來滿足工藝要求。 在制糖工業(yè)中，所采用的效蒸發(fā)器是不等面積的，這樣可以得到比較合適的傳熱溫度分布。如按等面積設(shè)計(jì)，雖然設(shè)計(jì)，制造，安裝等較方便，但因?yàn)榈谝恍У挠行囟炔钶^小，降低了第一效的蒸發(fā)強(qiáng)度。若按傳熱面積總和為最小原則設(shè)計(jì)，則輪換操作時(shí)，由于各效傳熱面積不等會(huì)影響二次蒸汽的合理分配和使用 。所以應(yīng)盡可能照顧到各處用汽的需要又使各效的規(guī)格盡可能統(tǒng)一。一般根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，確定各效沸點(diǎn)，然后計(jì)算各效傳熱面積。 這次課程設(shè)計(jì)，計(jì)算比較復(fù)雜，多處用到內(nèi)差法，畫圖也比較復(fù)雜，任何一步的細(xì)微的錯(cuò)誤都有可能對(duì)整個(gè)設(shè)計(jì)將會(huì)產(chǎn)生很大的誤差。 因此要養(yǎng)成認(rèn)真，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶W(xué)習(xí)態(tài)度，還要有耐心計(jì)算每一步。在畫圖過程中，為了充分利用所有加熱面積，使傳熱面都均勻傳熱，要增加蒸汽入口管數(shù)，合理布置管口位置是最重要的。過大或過小都不行。且在管群之間安裝檔板，是蒸汽在加熱室內(nèi)有一定的路徑通過。 這次課程設(shè)計(jì)，是 初次綜合運(yùn)用了所學(xué)的各種知 識(shí)進(jìn)行的一次設(shè)備設(shè)計(jì)的基本訓(xùn)練，通過設(shè)計(jì)初步了解工程設(shè)計(jì)的基本內(nèi)容，掌握了設(shè)計(jì)步驟和方法、 12 學(xué)會(huì)了查閱資料、選用公式和數(shù)據(jù)、提高運(yùn)算、制圖及文字表達(dá)的能力，為以后設(shè)計(jì)工作打下基礎(chǔ)。 附 錄： 參考文獻(xiàn) 《化工原理課程設(shè)計(jì)》 天津大學(xué)化工原理教研究室編 《機(jī)械零件與材料》 《化工過程與設(shè)備課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書》 集美大學(xué)編 《化工原理》 天津大學(xué)化工原理教研室主編 《食品工程原理》 無錫輕工學(xué)院編