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強(qiáng)制內(nèi)循環(huán)蒸發(fā)器
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資料類(lèi)別
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化工建筑畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） |
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課程(專(zhuān)業(yè))
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化工 |
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關(guān)鍵詞
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芒硝|蒸發(fā)器 |
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適用年級(jí)
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大學(xué) |
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身份要求
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普通會(huì)員 |
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金 幣
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60 �。�金幣如何獲得？） |
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文件格式
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word |
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2012-05-01 12:36:00 |
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kj008 |
內(nèi)容簡(jiǎn)介：
畢業(yè)論文 強(qiáng)制內(nèi)循環(huán)蒸發(fā)器，說(shuō)明書(shū)共57頁(yè)，15714字。
引言
芒硝是一種分布很廣泛的硫酸鹽礦物。在干旱地區(qū)，�？梢砸�(jiàn)到由它們形成的鹽華及皮殼。鹽湖、鹽泉和干鹽湖是形成芒硝的地方。芒硝的晶體為短柱狀或針狀，一般這些晶體聚集在一起成塊狀、纖維團(tuán)簇狀。它們或無(wú)色或白色，具有玻璃光澤，入水即化。芒硝在干燥的環(huán)境下會(huì)失去水分而變成粉末狀，這時(shí)就稱(chēng)為無(wú)水芒硝。芒硝可以用來(lái)提取硫酸銨、硫酸鈉、硫酸及硫化鈉等化工原料，還是制造洗衣粉的重要原料。
蒸發(fā)器是通過(guò)加熱使溶液濃縮或從溶液中析出晶體的設(shè)備。主要有加熱室和蒸發(fā)室兩部分組成。加熱室向液體提供蒸發(fā)所需要的熱量，促使液體沸騰汽化；蒸發(fā)室是汽液兩相完全分離。加熱室中產(chǎn)生的蒸氣帶有大量的液沫，到了較大空間的蒸發(fā)室后，這些液體借自身凝聚或除沫器等的作用得以與蒸氣分離。通常除沫器設(shè)在蒸發(fā)室的頂部。
蒸發(fā)器也是一種間壁式熱交換設(shè)備。低溫低壓的液態(tài)制冷劑在傳熱壁的一側(cè)氣化吸熱，從而使傳熱壁另一側(cè)的介質(zhì)被冷卻。被冷卻的介質(zhì)通常是水或空氣，為此蒸發(fā)器可分為兩大類(lèi)，即1.冷卻液體（水或鹽水）的蒸發(fā)器，這種蒸發(fā)器又可分為臥式殼管式換熱器（制冷劑在管外蒸發(fā)的為滿(mǎn)液式，制冷劑在管內(nèi)蒸發(fā)的稱(chēng)干式），和立管式冷水箱。2.冷卻空氣的蒸發(fā)器，這種蒸發(fā)器有可分為兩大類(lèi)，一類(lèi)是空氣做自然對(duì)流的蒸發(fā)排管，如廣泛使用于冷庫(kù)的墻排管、頂排管，一般是做成立管式、單排蛇管、雙排U型管或四排U型管式等形式；另一類(lèi)是空氣強(qiáng)制流動(dòng)的冷風(fēng)機(jī)，冷庫(kù)中使用的冷風(fēng)機(jī)系做成箱體形式，空調(diào)中使用的通常系做成帶肋片的管簇，在這種的冷卻器中，制冷劑靠壓差、液體的重力或液泵產(chǎn)生的壓頭在管內(nèi)流動(dòng)，因?yàn)楸焕鋮s的介質(zhì)是空氣，空氣側(cè)的放熱系數(shù)很低，所有蒸發(fā)器的傳熱系數(shù)也很低。為了提高傳熱性能，往往是采取增大傳熱溫差、傳熱管加類(lèi)片或增大空氣流速等措施來(lái)達(dá)到目的。此外，還有冷卻固體物料的接觸式蒸發(fā)器。
蒸發(fā)器廣泛用于化工、輕工等行業(yè)。按操作壓力分常壓、加壓和減壓3種。按溶液在蒸發(fā)器中的運(yùn)動(dòng)狀況分有：①循環(huán)型。沸騰溶液在加熱室中多次通過(guò)加熱表面，如中央循環(huán)管式、懸筐式、外熱式、列文式和強(qiáng)制循環(huán)式等。②單程型。沸騰溶液在加熱室中一次通過(guò)加熱表面，不作循環(huán)流動(dòng)，即行排除濃縮液，如升膜式、降膜式、攪拌薄膜式和離心薄膜式等。③直接接觸型。加熱介質(zhì)與溶液直接接觸傳熱，如浸沒(méi)燃燒式蒸發(fā)室。蒸發(fā)裝置在操作過(guò)程中，要消耗大量加入蒸汽，為節(jié)省加入蒸汽，可采用多效蒸發(fā)裝置和蒸汽再壓縮蒸發(fā)器。
蒸發(fā)操作的特點(diǎn)：
工程上，蒸發(fā)過(guò)程只是從溶液中分離出部分溶劑，而溶質(zhì)仍留在液體中，因此，蒸發(fā)操作即為一個(gè)使溶液中的揮發(fā)性溶劑與不揮發(fā)性溶質(zhì)的分類(lèi)過(guò)程。由于溶劑的汽化速率取決于傳熱速率，故蒸發(fā)過(guò)程屬傳熱過(guò)程，蒸發(fā)設(shè)備為傳熱設(shè)備，但是，蒸發(fā)操作與一般傳熱過(guò)程比較，有以下特點(diǎn)：
1、 溶液沸點(diǎn)升高
由于溶液含有不揮發(fā)性溶質(zhì)，因此在相同溫度下，溶液的蒸汽壓比純?nèi)軇┑男�，也就是說(shuō)，在相同壓力下，溶液的沸點(diǎn)比純?nèi)軇┑母�，溶液濃度越高，這種影響越顯著。
2、 物料及工藝特性 物料在濃縮過(guò)程中，溶質(zhì)或雜志常在加熱表面沉積、析出晶體而形成垢層，影響傳熱；有些溶質(zhì)是熱敏性的，在高溫下停留時(shí)間過(guò)長(zhǎng)易變質(zhì)；有些物料具有較大的腐蝕性或較高的粘度等等。
3、 能量回收 蒸發(fā)過(guò)程是溶劑汽化過(guò)程，由于溶劑汽化潛熱很大，所以蒸發(fā)過(guò)程是一個(gè)大能耗單元操作。因此，節(jié)能是蒸發(fā)操作應(yīng)予考慮的重要問(wèn)題。
此次設(shè)計(jì)的強(qiáng)制內(nèi)循環(huán)蒸發(fā)器有加熱室、蒸發(fā)室、循環(huán)管等組成。循環(huán)管在加熱室內(nèi)部。葉輪在循環(huán)管內(nèi)部，在電動(dòng)機(jī)的帶動(dòng)下，通過(guò)軸、軸承、聯(lián)軸器等的作用，產(chǎn)生軸向力，使料液不斷地進(jìn)入加熱室加熱，再進(jìn)入蒸發(fā)室蒸發(fā)并進(jìn)行氣液分離，并不斷循環(huán)。蒸汽生成的冷凝水在加熱室的冷凝水出口流出。在加熱室設(shè)置了二次蒸汽出口，用于提高蒸汽的利用率。母液在蒸發(fā)器下部流出，進(jìn)入二效蒸發(fā)器。
強(qiáng)制內(nèi)循環(huán)蒸發(fā)器是依靠外加力使液體進(jìn)行循環(huán)。它的加熱室有臥式和立式兩種結(jié)構(gòu)，液體循環(huán)速度大小由電動(dòng)機(jī)及傳動(dòng)機(jī)構(gòu)進(jìn)行調(diào)節(jié)，這種蒸發(fā)器適用于易結(jié)晶、易結(jié)垢溶液的濃縮，主要缺點(diǎn)是能耗較大。根據(jù)分離室循環(huán)料液進(jìn)出口地位置不同，它又可分為正循環(huán)強(qiáng)制蒸發(fā)器及逆循環(huán)強(qiáng)制蒸發(fā)器，循環(huán)料液進(jìn)口位置上部的稱(chēng)為正循環(huán)，反之為逆循環(huán)。逆循環(huán)強(qiáng)制蒸發(fā)器具有更多優(yōu)點(diǎn)。
提高生產(chǎn)能力可以通過(guò)增加傳熱面積、提高總傳熱系數(shù)或傳熱溫差來(lái)實(shí)現(xiàn)。
增大總傳熱系數(shù)是提高蒸發(fā)器生產(chǎn)強(qiáng)度的主要途徑�？倐鳠嵯禂�(shù)取決于對(duì)流傳熱系數(shù)和污垢熱阻。在蒸發(fā)器的設(shè)計(jì)和操作中，必須及時(shí)排除蒸汽中的不凝氣，并要定時(shí)清洗蒸發(fā)器。
傳熱溫差主要取決于加熱蒸汽和冷凝汽中二次蒸汽的壓強(qiáng)。加熱蒸汽的壓強(qiáng)越高，其飽和溫度也越高。但是加熱蒸汽壓強(qiáng)常受工廠的供汽條件所限。若提高冷凝器的真空度，使溶液的沸點(diǎn)降低，也可以加大溫度差。但這樣因溶液的沸點(diǎn)降低，使粘度增高，導(dǎo)致沸騰傳熱系數(shù)下降。
蒸發(fā)裝置的操作費(fèi)用主要是汽大量水分所需消耗的能量。通常將每1kg加熱蒸汽所能蒸發(fā)的水量稱(chēng)為蒸汽的經(jīng)濟(jì)性，或用溶液中蒸發(fā)出1kg水所需消耗的生蒸汽的量表示蒸汽的利用率，生蒸汽利用率是蒸發(fā)操作是經(jīng)濟(jì)的主要標(biāo)志。在單效蒸發(fā)中，若物料的水溶液先預(yù)熱至沸點(diǎn)后加入蒸發(fā)器，忽略生蒸汽與產(chǎn)生的二次蒸汽的汽化潛熱的差異，不計(jì)熱損失。則每1kg加熱蒸汽可汽化1kg水。實(shí)際上，由于有熱損失等原因，蒸汽利用率小于1.在大規(guī)模工業(yè)蒸發(fā)中，蒸發(fā)大量的水分必然會(huì)消耗大量的加熱蒸汽。作為工程技術(shù)人員，必須設(shè)法盡量節(jié)省加熱蒸汽的消耗量，以提高蒸汽的消耗量，以提高生蒸汽的利用率，采用以下措施可以達(dá)到次目的的：
① 利用二次蒸汽的潛熱
② 利用冷凝水的顯熱（如預(yù)熱原料液）
利用二次蒸汽的潛熱的最普通的方法是多效蒸發(fā)，即將前一效的二次蒸汽引入后一個(gè)蒸發(fā)器作為加熱蒸汽，這樣后一效的加熱它就成為前一效二次蒸汽的冷凝器，由于各效（除最后一效外）的二次蒸汽都作為下一效蒸發(fā)器的加熱蒸汽，這就提高了生蒸汽的利用率。
但是效數(shù)增多，設(shè)備的生產(chǎn)強(qiáng)度降低，而加熱蒸汽經(jīng)濟(jì)性提高，因此，必須合理選擇效數(shù)以便設(shè)備費(fèi)和操作費(fèi)之和最少。
本次設(shè)計(jì)的蒸發(fā)器為32kt/a芒硝加工Ⅰ-Ⅱ效內(nèi)強(qiáng)制循環(huán)蒸發(fā)器。因?yàn)�，本蒸發(fā)器也采用多效蒸發(fā)，并且效數(shù)適中，使得蒸汽利用率比較高，而且它還能夠減少能源消耗，提高生產(chǎn)率，降低生產(chǎn)成本；次蒸發(fā)器的循環(huán)管在加熱室內(nèi)部，因此它比外強(qiáng)制循環(huán)蒸發(fā)器占地面積小了許多；采用耳式支座支撐，使它的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于制造。
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