万吨工业废水处理蒸发装置设计毕业论文
2022-02-11 07:02
论文总字数：19320字
摘 要
双效蒸发器是强化传热的蒸发设备。它是降膜蒸发器与水平管蒸发器结合的组合式蒸发设备。双效蒸发器具有体积小、传热效率高、介质停留时间短、便于生产过程的连续化等优点。在蒸发结晶、冷却分馏、脱水脱臭等方面得到广泛应用。
双效蒸发器进行第一效蒸发时是将料液从降膜蒸发器的顶部加入，料液浓度经过一效蒸发由11%蒸发至17.5%，二效蒸发料液浓度由17.5%蒸发至46%。在流动过程中，一效蒸发器的二次蒸汽作为二效蒸发器的加热介质，提高了传热效率，节省了生蒸汽。液相从分离室排出，完成双效蒸发。
课题主要内容为设计一套处理量为1388.9kg/h、介质为氯化钙的双效蒸发器。在查阅相关物性参数的基础上，进行蒸发器的工艺计算，确定一效、二效的传热面积，分别为33.2㎡及31.8㎡，选用换热管；管程介质工业废水具有一定的腐蚀性质，换热管材料选用S30408不锈钢。并对汽液分离器、液体再分布器、冷凝器、降膜管、丝网除沫器等辅助设备进行选型。运用SW6软件对管板、筒体、封头等主要受压元件进行强度校核。运用CAD共绘制降膜蒸发器装配图、水平管蒸发器装配图等6张A1图纸。
关键词：降膜蒸发器 水平管蒸发器 双效蒸发
Abstract
Double effect evaporator is an evaporator with enhanced heat transfer. It is a combined evaporator with falling film evaporator and horizontal tube evaporator. The dual-effect evaporator has the advantages of small volume, high heat transfer efficiency, short media residence time, and convenient continuous production process. It is widely used in evaporation crystallization, cooling fractionation, deodorization and deodorization.
The double effect evaporator designed in this paper is to add the material liquid from the top of the falling film evaporator for the first effect evaporation. In the process of flow, the material liquid after adequate heating and evaporation, the steam produced together with the liquid into the separation of the falling film evaporator chamber, gas-liquid separation, before the effect of the secondary steam into the next effect as the heating medium, so as to realize double operation, saves raw steam dosage, and improve the heat transfer efficiency. The liquid phase is discharged from the separation chamber.
A set of double effect evaporator with flow rate of 1388.9kg/h and medium of calcium chloride. The design content includes parameter consulting related physical parameters, process calculation of evaporator and heat transfer area determination of each effect. According to the requirements of heat exchange pipe and heat exchange area, the required heat exchange area is 28.87m2, and the nominal diameter of the heat exchanger is 600mm. For the design of heat exchange tube, because consider monitor for industrial wastewater, has certain corrosion properties, so the selection of heat exchange tube, stainless steel (S30408), horizontal tube evaporator structure design with falling film evaporator. Selection of main auxiliary equipment, including vapor-liquid separation chamber and condenser, etc. SW6 software was used for strength check in the checking part. There are 6 A1 drawings.was drawed.
KEYWORDS: Falling film evaporator ; Horizontal tube evaporator ; Double effect evaporation.
目录
摘要 I
Abstract II
第一章 绪论 1
1.1 课题背景 1
1.2 国内外发展现状 1
1.3 设计内容 1
第二章 双效蒸发器工艺计算 3
2.1 各效蒸发量及氯化钙溶液完成液液浓度估算 3
2.1.1 双效蒸发器的总蒸发量计算 3
2.2 双效蒸发溶液沸点和有效温度差的确定 4
2.2.1 计算第一效蒸发水量W1第二效蒸发水量W2 5
2.2.2 分配有效温差计算传热面积 6
2.3 重新计算降膜蒸发器和水平管蒸发器的加热面积 7
2.4 计算结果列表 8
2.5 本章小结 9
第三章 降膜蒸发器结构设计与强度计算 10
3.1 降膜蒸发器设计参数 10
3.2 降膜蒸发器尺寸确定 10
3.3 换热管选择 10
3.4 壳体与管板的连接结构 11
3.5 折流板 11
3.6 膨胀节 12
3.7 蒸发室 12
3.8 进出口管径 12
3.9 加热蒸汽进口直径 13
3.10 辅助设施设计 13
3.11 强度计算 14
3.12 本章小结 15
第四章 水平管蒸发器结构设计 16
4.1 设计参数 16
4.2 换热管 16
4.3 壳体与管板的连接结构 17
4.4 辅助设施设计 17
4.5 强度校核 17
4.6 本章小结 18
第五章 经济核算 20
5.1 计算设备的质量 20
5.2 原材料质量 20
5.3 材料费 20
5.4 经费 21
5.5 换热器价格 21
5.6 本章小结 21
第六章 总结与展望 22
参考文献 23
致谢 25
绪论
课题背景
降膜蒸发器经过长时间的研究与发展已经有了巨大的进展[1][2]。降膜蒸发器在19世纪便已经出现，直到20世纪50年代才得到广泛应用与发展[3]。陆续发展了三效、四效等多效降膜蒸发器。如今，在乳品和制药行业新近问世的MVR蒸发技术得到了广泛应用[4]。从事研究开发与制造蒸发器的专家与从业者们一直在不懈努力，以期获得更加节能高效，以及更加环保的蒸发器。
国内外发展现状
目前的蒸发器行业呈现出日益繁荣的局面。各种新型的蒸发器不断面世，如在化工行业中得到很好应用的可倾式夹层锅[5][6]。这种蒸发器的特点是结构简单，价格相对低廉，操作清洗较为方便。但是缺点是能耗高，处理量小，尤其对环境污染大[7]。还有真空浓缩锅、盘管真空浓缩锅等。但是目前国内化工行业中应用较为广泛的还是外循环蒸发器，因为它具有蒸发效率高、设备清洗方便、能够连续操作等优点[8]。近几年在制药和乳品行业得到广泛应用的MVR技术，是目前蒸发器行业中较为先进的蒸发技术，MVR蒸发器之所以能够在制药与食品行业得到广泛应用是因为其蒸汽的来源与传统蒸发器不同，较之更为清洁[9][10]。
设计内容
本文设计的是一套年产万吨的双效蒸发器，其中主体设备为一台降膜蒸发器和一台水平管蒸发器。设计前查阅了关于蒸发器的相关文献，确定相关的设计参数。通过计算求得一效蒸发面积为33.2㎡，二效蒸发面积为31.8㎡。蒸发器的公称直径由换热管和换热面积共同决定，取600mm.其加热管选。排列方式为三角形排列。折流板选用弓形折流板，折流板间距为300mm。本次设计中考虑管程与壳程物料温差，故设置膨胀节进行管板计算，膨胀节按标准选取[11][12]。，取H=2.0m，计算得D=0.977m，取分离室直径为1000mm。通过计算取进料管通径30mm，考虑适当裕量，进出口接管尺寸选择DN40。
加热蒸汽的进口直径为0.0836m 取适当裕量，并考虑接管壁厚，加热蒸汽进口公称直径取DN100，接管通径符合要求。出口直径为0.114m 取二次蒸汽出口公称直径取DN150，接管通径符合要求。然后再选定各种辅助设备。水平管蒸发器的结构设计参照降膜式蒸发器。
双效蒸发器工艺计算
双效蒸发器的工艺流程如图2.1所示。
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