蒸發水量4000kg-h中藥廠水提液濃縮系統節能改造技術畢業論文

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1、 本科畢業設計題 目： 中藥廠水提液濃縮系統節能改造技術 蒸發水量4000kg/h 專 業： 過程裝備與控制工程 班 級： 學生姓名： 指導教師： 論文提交日期： 論文答辯日期： 過程裝備與控制工程專業1201班學生：孫志娜畢業設計（論文）題目：中藥廠水提液濃縮系統節能改造技 術蒸發水量4000kg/h畢業設計（論文）內容：設計說明說一份； 繪制施工圖紙折合A0# 一張。畢業設計（論文）專題部分：蒸發器 起止時間：2016年3月1日2016年5月26日 指導教師： 簽字 年 月 日畢業設計（論文）任務書摘要隨著人們生活水平的提高，越來越重視藥物的使用，中藥因其毒副作用小、適合養生而備受關注，中

2、藥的的品質也越來越受到大家的關注。采用升膜蒸發器來獲取所需的中藥成品，已成為當今中藥成品的首選。本文是對采用升膜蒸發器系統的研究，主要是研究升膜蒸發器的設計。中藥是中華民族五千年傳統文化的瑰寶，是千百年醫療實踐的結晶，也是世界優秀文化的精華。我國中藥產業經過幾十年的發展，已具有一定的規模和研發能力，在中藥材、中藥飲片和劑型等方面取得了一定的成績。然而隨著人們生活水平的不斷提高，以及新的健康理念產生，國內市場對中藥的需求量迅速增長，競爭力的加強，中藥的發展面臨著巨大的挑戰和機遇。本系統為四效升膜蒸發器，擁有四個蒸發器和分離器，藥劑原液經過四個不同的蒸發器，蒸發溫度低，部分二次蒸汽經噴射式熱壓泵重

3、新吸入一效加熱器，熱量得到充分利用，蒸發溫度相對較低。濃縮比大，升膜式蒸發，使粘度較大的料液容易流動蒸發，不容易結垢，濃縮時間短，濃縮比可達到15。本設備可以實現全自動化生產，智能化系統管理，符合GMP標準要求。升膜蒸發器適宜處理蒸發量較大，熱敏性，粘度不大及易起沫的溶液，但不適于高粘度、有晶體析出和易結垢的溶液。在不同的蒸發器中達到相應的濃度，經過分離式分離，然后進入下一效升膜蒸發器，最后獲得所需要的藥劑濃度。升膜蒸發器的構成是液體根據虹吸泵的原理進入加熱管加熱，流入到分離器后液體與蒸汽分離開來，通過循環管流回到蒸發器，形成閉路循環，這種蒸發器又稱外循環蒸發器。與升膜蒸發器結構基本相同，主要

4、區別在于原料液是從加熱室的底部進入，料液進入加熱管后，受熱沸騰迅速汽化；蒸汽在管內迅速上升，料液受到高速上升蒸汽的帶動，沿管壁形成膜狀上升，并繼續蒸發。產生的蒸汽與液相共同進入蒸發器的分離室，汽液經充分分離，低溫位的蒸汽經壓縮機壓縮，溫度、壓力提高，熱焓增加，然后進入換熱器冷凝，以充分利用蒸汽的潛熱，液相則由分離室排出1。本系統達到了預定藥劑的濃度要求，生產效率較之前的降膜蒸發器有所提高，蒸發量也有所提高，升膜蒸發器適宜處理蒸發量較大，熱敏性，粘度不大及易起沫的溶液，但不適于高粘度、有晶體析出和易結垢的溶液，采用升膜蒸發器，蒸發效率更高，加上PLC控制系統，濃度精度控制更加精確，有很大的使用價

5、值，市場前景廣闊，實現了自動化的生產2。關鍵詞： 四效升膜蒸發器； 中藥； 蒸發效率； 濃度AbstractWith the improvement of peoples living standards, more and more emphasis on the use of drugs, traditional Chinese medicine because of its toxic side effects, and concern for the health and quality of Chinese medicine are increasingly being everyo

6、nes attention. Use rising film evaporator to obtain the desired end product of traditional Chinese medicine, Chinese medicine has become the first choice for the finished product. This article is the use of climbing film evaporator system research is to study the climbing film evaporator design. 5,0

7、00 years of Chinese medicine is a treasure of traditional culture, thousands of years of medical practice is the crystallization of the worlds best is the essence of culture. Traditional Chinese medicine industry after decades of development, already has a certain scale and research and development

8、capabilities, has made certain achievements in Chinese herbal medicine, Chinese medicine Pieces, and other aspects of the dosage form. However, with the continuous improvement of peoples living standards, and the new concept of health production, the rapid growth of the domestic market demand for tr

9、aditional Chinese medicine, strengthening the competitiveness of Chinese development is facing enormous challenges and opportunities.The four effect rising film evaporator, with four evaporation and separators, pharmaceutical dope through four different evaporator, the temperature is low, the second

10、 part of the steam jet by pressing the suction pump to a heater efficiency, heat is fully utilized, the relatively low evaporation temperature. Concentration ratio, rising film evaporation, the viscosity of the liquid material flow easily evaporate, not easy to scale, concentration time is short, co

11、ncentration ratio up to 1: 5. This equipment can be fully automated production, intelligent management system, in line with GMP standards. Rising film evaporator suitable for processing a large amount of evaporation, heat-sensitive, small and easy to frothing viscosity of the solution, but not suita

12、ble for high viscosity, there are crystal precipitation fouling and easy solution. To achieve the appropriate concentration in different evaporator after separation separation, then go to the next effect rising film evaporator, and finally obtain the desired concentration of the agent. Climbing film

13、 evaporator constituting the liquid into the heating tube pump according to the principles of the siphon, the liquid flows into the separator after the separated vapor, flows back through the circulation tube evaporator, to form a closed loop, which is also called outer evaporator circulation evapor

14、ator. And rising film evaporator structure is basically the same, the main difference is that the raw material liquid entering from the bottom of the heating chamber, feed liquid into the heating pipe, the heat boiling the rapid vaporization; steam rose rapidly in the tube, the material was being dr

15、iven by high-speed ascending vapor along rising wall formed into a film, and evaporation was continued. Steam generated by the liquid phase separation of the common into the evaporator chamber sufficiently vapor-liquid separation, cryogenic bit vapor compressed by the compressor, temperature, pressu

16、re increased enthalpy increases and then condensed into the heat exchanger, to take advantage of steam latent heat, the liquid is discharged by the separation chamber.The system has reached a predetermined concentration of the agent requirements, production efficiency falling film evaporator improve

17、d than before, evaporation also increased, rising film evaporator suitable for processing large amount of evaporation, not heat-sensitive, viscosity and easy to frothing solution, but not suitable for high viscosity, there are crystal precipitation fouling and easy solution, using the rising film ev

18、aporator, higher evaporation efficiency, coupled with PLC control system, the concentration of precision control more precise, there is great value, market prospects broad, automated production.Key words： apo Four-effect rising film evaporator; traditional Chinese medicine; Ev ration efficiency; Con

19、centration目 錄 第一章緒論 1 1.1 中藥產業的發展現狀 1 1.2 設計內容及采取方法 2 1.2.1 設計內容 2 1.2.2采取方法 2 第二章蒸發技術 4 2.1 蒸發技術 4 2.2 降膜蒸發器結構 5 2.3 降膜蒸發器的特點 5 第三章設計計算 7 3.1 物料衡算 7 3.1.1 熱壓泵的噴射系數 7 3.1.2 蒸發水量 7 3.2 熱量衡算 8 3.2.1 一效蒸發罐的熱量衡算 8 3.2.2 二效蒸發罐的熱量衡算 9 3.2.3 三效蒸發罐的熱量衡算 10 3.2.4 四效蒸發罐的熱量衡算 11 3.2.4 總熱量衡算 12 3.3 蒸發罐設計計算 13 3

20、.3.1 各效蒸發罐設計 13 3.3.2 周邊流量校核 15 3.3.3.蒸發罐筒體內徑 17 3.3.4 蒸發罐壁厚校核 18 3.4 各效預熱盤管的設計計算 23 3.4.1 一效預熱盤管 23 3.4.2 二效預熱盤管 25 3.4.3 三效預熱盤管 26 3.4.4 四效預熱盤管 27 3.4.4 筒體封頭的設計 28 3.5 分離器直徑和高度的設計 29 3.5.1 分離器直徑 30 3.5.2 分離室高度 30 3.5.3 分離器壁厚設計 30 3.5.4 分離器封頭的設計 31 3.6 熱能壓縮泵的設計 32 3.6.1 拉伐爾噴嘴的計算 33 3.6.2 泵體的基本尺寸 34

21、 3.6.3 擴壓室的設計計算 35 3.7 預熱器的設計 36 3.8 冷凝器的設計 37 3.8.1 熱量 38 3.8.2 冷凝器所需冷卻的熱量 38 3.8.3 冷凝器的結構設計 38 3.8.4 冷凝器封頭 39 3.8.5 冷凝器壁厚校核 39 3.9 管路設計計算 39 3.9.1 蒸汽矩形管道設計 40 3.9.2 物料管設計 40 3.9.3 上、下不凝氣管 41 3.9.4 冷凝水出口管 42 3.10 泵的設計與選擇 42 3.10.1 離心泵的設計與選擇 42 3.10.2 真空泵的選擇與設計 43 3.11 CIP局部清洗系統 43 3.11.1 CIP系統的簡介與應

22、用 43 第四章安裝前的準備要求與安裝注意事項 45 參考文獻 46 致 謝 47沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 第一章 緒論第一章 緒論1.1 中藥產業的發展現狀1 中藥是中華民族傳統文化中的瑰寶，在我國各族人民長期的生產生活實踐和與疾病作斗爭中逐步形成并不斷豐富發展，為中華民族的繁衍生息做出了重要貢獻。中醫藥和民族醫藥所承載的民族傳統和文化價值，所蘊含的人類對生命和健康的認識理念，所體現的預防、治療、保健、養生、康復等維護健康的綜合性療效，以及所采用的藥物、非藥物等多種診療方法，在提高防治疾病的效果、避免和減少化學藥物的毒副作用、降低醫療成本和費用、豐富衛生保健內涵等方面顯示出其特色與優

23、勢，深刻體現了以人為本、維護健康的衛生工作宗旨，是國特色醫藥衛生體系的重要組成部分，至今仍在維護人民健康中發揮著獨特作用。 近二十年來，我國中藥生產企業提取液的濃縮采用雙效、三效、四效蒸發器的居多，這兩種蒸發器為我國中藥產業改革原始的提取液蒸發濃縮方式，步入現代化工業生產的軌道，做出了很大貢獻，確實功不可沒。然而，這二種蒸發器應用到中藥生產，普遍存在二個先天性問題需要解決。(1)一效加熱溫度在110120，沸點8090左右，正處中藥溫度敏感區，造成提取液中熱敏性有效成分的破壞。(2)收膏方式是四效分別收膏后再混合，不僅操作困難，且浸膏比重不均勻。耗能大更是這一設備的不足。(1T水/1.2T蒸汽

24、，1T水蒸汽/34T冷卻水。)如果提取液雜質多，易產生結垢，傳熱效果急劇下降，耗能就更大。 當前中藥提取液的濃縮方式存在著諸多不合理之處，主要有幾點：（1）長時間的常壓濃縮，如敞口濃縮、常壓薄膜濃縮等，蒸發時間長、加熱溫度高、消耗能量大，藥物中的有效成分易被破壞、碳化而影響藥品質量，且設備易結垢，管道易堵塞；（2）水提取液直接用減壓設備濃縮時，由于提取液溫度高于減壓濃縮設備中藥液的沸騰溫度，藥液在設備中易引起瀑沸而跑料，影響產品質量和收得率。如果采用增多儲罐、自然或強制其降溫后再進行減壓濃縮，則不僅會增加儲罐的設備投資，增加能耗，而且藥液在貯存等待濃縮的過程中容易被污染、變質發酵、夏季尤甚；（

25、3）中藥乙醇提取液采用真空蒸發器回收溶劑，損失率較大，回收乙醇濃度較低，需要進一步濃縮才能再次利用。 隨著多學科技術在新產品開發中的綜合應用及分析技術的進步，中藥提取、純化、精制、干燥工藝有較大提高，尤其是單品種單一組分的提取、純化尤為突出。相比之下，裝備的開發有些滯后，這一點必須引起制藥裝備行業的高度重視，加強裝備與工藝的緊密配合，重視工程技術的研究與開發，盡快使科研成果轉為生產力。中藥現代化首先應是工藝技術的現代化，工藝技術的現代化離不開裝備的現代化，只有工藝與裝備緊密配合，才能真正實現中藥現代化。相信，伴隨著中藥現代化前進的步伐，中藥企業的制藥裝備一定會逐漸全面實現技術先進、高效、節能、

26、高收率、生產自動化、控制智能化，充分體現“GMP”內涵的新局面1.2 設計內容及采取方法1.2.1 設計內容 節能型中藥廠中藥水提取液蒸發系統設計，蒸發水量4000kg/h。技術參數；為中藥浸出液初始溫度為15，初始固形物含量為0.05，濃縮終了固形物含量為35。本設計采用的是多效蒸發，設計效數為四效，料液經預熱器預熱后，再通過各效盤管預熱，最終達到超沸點進料。蒸發所需要的熱量是通過熱壓泵將一效產生的二次蒸汽和鍋爐的生蒸汽混合后得到。1.2.2采取方法 多效蒸發裝置的設計程序一般為： （1）根據溶液的性質及工業要求確定蒸發的操作條件、蒸發器形式和蒸發操作的流程及最佳效數等； （2）根據物料衡算

27、及熱量衡算計算加熱蒸汽消耗及各效蒸發量； （3）求出各效傳熱量和傳熱有效溫度差，確定傳熱系數，從而計算各效的熱傳面積； （4）根據傳熱面積和選定的加熱管直徑和長度，計算加熱管數；確定管新和排列方式，計算加熱室的外殼直徑； （5）確定蒸發器的工藝尺寸，包括接管、連接方式、法蘭、人孔和視鏡的標準； （6）確定二次蒸汽冷凝器結構并計算冷凝器的工藝尺寸及其他附屬設備的計算或選型； （7）真空系統計算及真空泵的選型； （8）繪制工藝流程圖及蒸發器裝備圖和編寫設計說明書。47沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 第二章 蒸發技術第二章 蒸發技術2.1 蒸發技術 使含有不揮發溶質的溶液沸騰汽化并移出蒸汽，從而使

28、溶液中溶質組成提高的單元操作稱為蒸發，所采用的設備稱為蒸發器。蒸發操作廣泛應用于化工、石油化工、制藥、制糖、造紙、深冷、海水及原子能等工業中。 工業上采用蒸發操作主要達到以下目的： （1）直接得到經濃縮后的液體產品，例如稀燒堿溶液、各種果汁、牛奶的濃縮等。 （2）制取純凈溶劑，例如海水蒸發脫鹽制取淡水。 （3）同時制備濃溶液和回收溶劑，例如中藥生產中酒精浸出液的蒸發。 被蒸發的溶液可以是水溶液，也可以是其他溶劑的溶液，而化學工業中主要以蒸發水溶液為主。蒸發中的熱源常采用新鮮的飽和的水蒸汽，又稱生蒸汽。從溶液中蒸發出去的蒸汽稱為二次蒸汽。 根據分類角度的不同，可以將蒸發操作分類如下： （1）單效

29、蒸發與多效蒸發。 （2）加壓蒸發、常壓蒸發、和減壓蒸發。 （3）間歇蒸發和連續蒸發。 蒸發過程的實質是傳熱壁面一側的蒸汽冷凝與另一側的溶液沸騰間的傳熱過程，溶劑的汽化速率由傳熱速率控制，故蒸發屬于熱量傳遞過程，但又有別于一般傳熱過程，因為蒸發過程具有下述特點： （1）傳熱性質 傳熱壁面一側的加熱蒸汽進行冷凝，另一側為溶液進行沸騰，故蒸發過程屬于壁面兩側流體均有相變化的恒溫傳熱過程。 （2）溶液沸點的改變 含有不揮發溶質的溶液，其蒸汽壓較同溫度下溶劑（即純水）的低，換言之，在相容壓強下，溶液的沸點高于純水的沸點，故當加熱蒸汽一定時，蒸發溶液的傳熱溫度差要小于蒸發水的溫度差。溶液組成越高這種現象越

30、顯著。 （3）溶液性質 有些溶液在蒸發過程中有晶體析出、易結垢和生泡沫，高溫下易分解或聚合；溶液的粘度在蒸發過程中逐漸增大，腐蝕性逐漸加強。 （4）泡沫夾帶 二次蒸汽中常夾帶大量液沫，冷凝前必須設法除去，否則不但損失物料，而且會污染冷凝設備。 （5）能源利用 蒸發時產生大量二次蒸汽，如何利用他的潛熱，是蒸發操作重要考慮的關鍵之一。232.2 降膜蒸發器結構 降膜蒸發是將料液自降膜蒸發器加熱室上管箱加入，經液體分布及成膜裝置，均勻分配到各換熱管內，在重力和真空誘導及氣流作用下，成均勻膜狀自上而下流動。流動過程中，被殼程加熱介質加熱汽化，產生的蒸汽與液相共同進入蒸發器的分離室，汽液經充分分離，蒸汽

31、進入冷凝器冷凝（單效操作）或進入下一效蒸發器作為加熱介質，從而實現多效操作，液相則由分離室排出。 降膜蒸發器主要組成及各自的作用如下： （1）殺菌器：殺滅乳中的致病菌、酶類。 （2）冷凝器：冷凝二次蒸汽，同時預熱原奶，進行熱回收。 （3）蒸發罐：利用蒸汽將乳中的水分在真空狀態下蒸發。 （4）分離室：將乳中蒸發出來的二次蒸汽與濃縮乳分離。 （5）熱壓泵：利用生蒸汽將二次蒸汽高效率的進行再壓縮，供一效蒸發器使用。 （6）水環真空泵：為蒸發室提供一定的真空度使蒸發操作連續進行。 （7）物料泵：采用自吸式衛生泵，輸送物料。 （8）冷凝水泵：輸送冷凝水。 （9）出料泵：導出物料。 （10）冷卻水泵：輸送

32、冷卻水。2.3 降膜蒸發器的特點 優點： （1）物料一次通過受熱時間短，可防止熱分解，提高奶粉復原性，易于熱敏性物料； （2）連續操作，設備有效時間利用率高； （3）蒸發與預熱都在小溫差下進行，因而不易結焦，易于清洗也易于二次蒸氣再壓縮和多效流程操作； （4）由于可多效操作及二次蒸發再壓縮等原因，熱能消耗少； 缺點： （1）設備較高，要求高層廠房； （2）要求工作蒸汽壓力較高且穩定； （3）設備投資較高。沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 第三章 設計計算第三章 設計計算3.1 物料衡算3.1.1 熱壓泵的噴射系數 ,絕壓為0.039 Mpa；【5】 ,絕壓為0.070 Mpa； =1.0Mpa

33、計算熱壓泵噴射系數： 式中： 高壓引射蒸汽與其絕壓絕熱膨脹到吸入低壓汁汽壓力時的焓值差 低壓吸入汁汽由其絕壓絕熱濃縮到混合蒸汽的絕壓時的焓值差 查焓熵圖得： 128 25，則 3.1.2 蒸發水量 總蒸發水量： Kg/h 為保證設備可靠，將總蒸發水量擴大到10： Kg/h 總蒸發水量： Kg/h Kg/h 式中： 中草藥浸出液入料濃度，0.05 中草藥浸出液出料濃度，35% 原料液流量（Kg/h） W 總蒸發量（Kg/h） 總蒸發量W應等于各效蒸發量總和： 式中： 一效蒸發量（Kg/h） 二效蒸發量（Kg/h） 三效蒸發量（Kg/h） 四效蒸發量（Kg/h）3.2 熱量衡算3.2.1 一效蒸發

34、罐的熱量衡算一效蒸發罐示意圖：FFhL(70)D1hg(89)0.03D1hg(89)FhL(65)0.02D1hg(89)(FW1)hL(68)D1hL(89)W1hg(68)圖31 效蒸發罐示意圖 式中： 65時汽體的焓值，272.59Kj/Kg 68時液體的焓值，285.15Kj/Kg 68時液體的焓值，2624.56 Kj/Kg 70時汽體的焓值，292.97Kj/Kg 89時液體的焓值，2658.48 Kj/Kg 89時液體的焓值，372.736 Kj/Kg 代入數值得： 整理得： （1）3.2.2 二效蒸發罐的熱量衡算D2hg(68)(FW1)FhL(65)D1hL(89)0.03

35、D2hg(68)FhL(55)0.02D2hg(68)(FW1W2)hL(60)(D1D2)hL(68)W2hg(60) 二效蒸發罐示意圖：WWW圖32 二效蒸發罐示意圖 式中： 55時液體的焓值，230.75 Kj/Kg 60時汽體的焓值，2608.9 Kj/Kg 60時液體的焓值，251.65 Kj/Kg 65時液體的焓值，272.59 Kj/Kg 68時液體的焓值，2624.56 Kj/Kg 68時汽體的焓值，285.15 Kj/Kg 89時液體的焓值，372.736 Kj/Kg 代入數值得： 整理得： （2） 3.2.3 三效蒸發罐的熱量衡算 三效蒸發罐示意圖：D3hg(60)(FW1

36、W2)hL(60)FhL(55)(D1D2)hL(68)0.03D3hg(60)FhL(45)0.02D3hg(60)(FWi)hL(52)DihL(60)W3hg(52)圖33 三效蒸發罐示意圖 式中： 45時液體的焓值，188.95 Kj/Kg 52時汽體的焓值，2598.21 Kj/Kg 52時浸出液的焓值，218.12 Kj/Kg 55時浸出液的焓值，230.75 Kj/Kg 60時蒸汽的焓值，2608.9 Kj/Kg 60時浸出液的焓值，251.65 Kj/Kg 68時浸出液的焓值，285.15 Kj/Kg 代入數值得： 整理得 （3） 3.2.4 四效蒸發罐的熱量衡算 四效蒸發罐示

37、意圖：D4hg(45)(FWi)FhL(45)DihL(60)0.03D4hg(52)FhL(35)0.02D4hg(52)(FWi)hL(44)DihL(52)W4hg(44) 圖34 四效蒸發罐示意圖 式中： 35時液體的焓值，151.47 Kj/Kg 442時汽體的焓值，2580.43 Kj/Kg 44時浸出液的焓值，184.77 Kj/Kg 45時浸出液的焓值，188.95Kj/Kg 52時蒸汽的焓值，2598.21 Kj/Kg 52時浸出液的焓值，218.12 Kj/Kg 60時浸出液的焓值，251.65 Kj/Kg 代入數值得： 整理得 （4）3.2.4 總熱量衡算 （5） 因為：

38、 ； ； 由（1）、（2）、（3）、（4）、（5）四個方程聯立得 =1840.12Kg/h =2103.03Kg/h =897.62Kg/h =996.09Kg/h =831.13Kg/h =849.66Kg/h =831.13Kg/h =845.57Kg/h 比例符合要求。3.3 蒸發罐設計計算3.3.1 各效蒸發罐設計3.3.1.1 一效蒸發罐 傳熱量 KJ/h 傳熱系數 w/m2oc=5400 KJ/hm2oc 各效溫差均為： 傳熱面積 m2 傳熱面積 m2，降膜蒸發器加熱管長徑比為125250，選用的不銹鋼管，管長8m。則管數： 根3.3.1.2 二效蒸發罐 傳熱量 KJ/h 各效傳熱

39、系數： w/m2oc=5040KJ/hm2oc 各效溫差均為： 換熱面積為： m2 傳熱面積m2，降膜蒸發器加熱管長徑比為125250，選用的不銹鋼管，管長8m。 則管數： 根 3.3.1.3 三效蒸發罐 傳熱量 KJ/h 傳熱系數： w/m2oc=4680KJ/hm2oc 各效溫差均為： 換熱面積為： m2 傳熱面積 m2，降膜蒸發器加熱管長徑比為125250，選用的不銹鋼管，管長8m。 則管數： 根 3.3.1.4 四效蒸發罐 傳熱量 KJ/h 傳熱系數： w/m2oc=4320KJ/hm2oc 各效溫差均為： 換熱面積為： m2 傳熱面積 m2，降膜蒸發器加熱管長徑比為125250，選用

40、的不銹鋼管，管長8m。 則管數： 根 3.3.2 周邊流量校核 一效： Kg/hm，不需要分程 一效管子排列如圖所示：7圖35 一效排管示意圖 二效： Kg/hm，不需要分程 二效管子排列如圖所示：【8】 圖36 二效排管示意圖 三效： Kg/hm，需要分程。 分為兩程：第一程30根，第二程31根 第一程： Kg/hm，分層后符合要求。 三效管子排列如圖所示：圖37 三效排管示意圖 四效： Kg/hm，需要分程。 分為三程：第一程23根，第二程22根，第二程21根 第一程： Kg/hm分層后符合要求。四效管子排列如圖所示：圖38 三效排管示意圖3.3.3.蒸發罐筒體內徑 （1）一效殼體內徑的計

41、算： 根據計算得知一效的換熱管數為113根。因此筒體的內徑有以下公式計算得出：筒體的內徑： 管心距，脹接法（換熱管的外徑） 橫過管束中心線的管數，按照正三角形布管其中表示管數 管束中心線上最外層管中心線到殼體內壁的距離 mm 根據計算得到筒體小端和大端的直徑： 小端內徑：620+70=690； 圓整到700 大端內徑：700+64+64=828； 圓整到900 （2）二效殼體內徑的計算（同上）： 小端內徑：463+70=533； 圓整到600 大端內徑：600+64+64=728； 圓整到800 （3）三效殼體內徑的計算（同上）： 小端內徑：466+70=536； 圓整到600 大端內徑：60

42、0+64+64=728； 圓整到800 （4）四效殼體內徑的計算（同上）： 小端內徑：483+70=553； 圓整到600 大端內徑：600+64+64=728； 圓整到8003.3.4 蒸發罐壁厚校核3.3.4.1 一效蒸發罐 （1）大端： 假設厚度取mm。 大端外徑mm 臨界長度： mm 3056 mm 大圓筒的長度按黃金分割得到： m 由于故該圓筒屬于短圓筒。 壁厚較核： 筒體計算長度： mm 根據圖算法，由過程設備設計頁圖46上查得彈性模量 則 Mpa 0.1Mpa 所以所取壁厚滿足要求。 （2）小端： mm mm 臨界長度： mm 4944mm 故該圓筒屬于短圓筒。 壁厚較核： 筒體

43、外徑： mm 筒體計算長度： mm 根據圖算法，由過程設備設計頁圖46上查得 則 Mpa 0.1Mpa 所以所取壁厚滿足要求。3.3.4.2 二效蒸發罐 （1）大端： 假設厚度取mm。 大端外徑m 臨界長度： mm 3056 mm 故該圓筒屬于短圓筒。 壁厚較核： 筒體外徑： 筒體計算長度： mm 根據圖算法，由過程設備設計頁圖46上查得 則 Mpa 0.1Mpa 所以所取壁厚滿足要求。 （2）小端： m mm 臨界長度： mm 4944 mm 故該圓筒屬于短圓筒。 壁厚較核： 筒體外徑： mm 筒體計算長度： mm 根據圖算法，由過程設備設計頁圖46上查得 則 Mpa 0.1Mpa 所以所取

44、壁厚滿足要求。3.3.4.3 三效蒸發罐 （1）大端： 假設厚度取 mm。 大端外徑 m 臨界長度： mm 3056 mm 故該圓筒屬于短圓筒。 壁厚較核： 筒體外徑： 筒體計算長度： mm 根據圖算法，由過程設備設計頁圖46上查得 則 Mpa 0.1Mpa 所以所取壁厚滿足要求。 （2）小端： m mm 臨界長度： mm 4944 mm 故該圓筒屬于短圓筒。 壁厚較核： 筒體外徑： 筒體計算長度：mm 根據圖算法，由過程設備設計頁圖46上查得 則 Mpa 0.1Mpa 所以所取壁厚滿足要求。3.3.4.4 四效蒸發罐 （1）大端： 假設厚度取 mm。 大端外徑 m 臨界長度： mm 3056

45、 mm 故該圓筒屬于短圓筒。 壁厚較核： 筒體外徑： 筒體計算長度： mm 根據圖算法，由過程設備設計頁圖46上查得 則 Mpa 0.1Mpa 所以所取壁厚滿足要求。 （2）小端： m mm 臨界長度： mm 4944 mm 故該圓筒屬于短圓筒。 壁厚較核： 筒體外徑： 筒體計算長度：mm 根據圖算法，由過程設備設計頁圖46上查得 則 Mpa 0.1Mpa 所以所取壁厚滿足要求。3.4 各效預熱盤管的設計計算 已知各效預熱器傳熱系數：w/m2oc=5400KJ/hocm23.4.1 一效預熱盤管 熱流體進出溫度： ； 。 冷流體進出溫度： ； 。 物料流量： Kg/h。 傳熱量： 對數平均溫差

46、： 傳熱面積： m2 選用不銹鋼管，則預熱盤管長為： m 單圈預熱盤管的面積： mm m2 一效預熱盤管的圈數： 圈 取整： 圈 盤管高度： 取節距： mm 盤管高度： mm3.4.2 二效預熱盤管 熱流體進出溫度： ； 。 冷流體進出溫度： ； 。 物料流量： 。 傳熱量： KJ/h 對數平均溫差： 傳熱面積： m2 選用不銹鋼管，則預熱盤管長為： m 單圈預熱盤管的面積： m2 一效預熱盤管的圈數： 圈 取整： 圈 盤管高度： 取節距： mm 盤管高度： mm3.4.3 三效預熱盤管 熱流體進出溫度： ； 。 冷流體進出溫度： ； 。 物料流量： Kg/h 。 傳熱量： KJ/h 對數平均

47、溫差： 傳熱面積： m2 選用不銹鋼管，則預熱盤管長為： m 單圈預熱盤管的面積： m2 一效預熱盤管的圈數： 圈 取整： 圈 盤管高度： 取節距： mm 盤管高度： mm3.4.4 四效預熱盤管 熱流體進出溫度： ； 。 冷流體進出溫度： ； 。 物料流量： Kg/h 。 傳熱量： KJ/h 對數平均溫差： 傳熱面積： m2 選用不銹鋼管，則預熱盤管長為： m 單圈預熱盤管的面積： m2 一效預熱盤管的圈數： 圈 取整： 圈 盤管高度： 取節距： mm 盤管高度： mm3.4.4 筒體封頭的設計 一效筒體封頭 選擇標準橢圓封頭，查化工設備設計簡明設計手冊得：K=1 Di/2hi=2 小端封頭

48、：hi = Di /4=700/4=175 mm 大端封頭：hi = Di /4=900/4=225 mm 標準橢圓的封頭壁厚為5 mm 二效筒體封頭 選擇標準橢圓封頭，查化工設備設計簡明設計手冊得：K=1 Di/2hi=2 小端封頭：hi = Di /4=600/4=150 mm 大端封頭：hi = Di /4=800/4=200 mm 標準橢圓的封頭壁厚為4 mm 三效筒體封頭 選擇標準橢圓封頭，查化工設備設計簡明設計手冊得：K=1 Di/2hi=2 小端封頭：hi = Di /4=600/4=150 mm 大端封頭：hi = Di /4=800/4=200 mm 標準橢圓的封頭壁厚為4

49、mm 四效筒體封頭 選擇標準橢圓封頭，查化工設備設計簡明設計手冊得：K=1 Di/2hi=2 小端封頭：hi = Di /4=600/4=150 mm 大端封頭：hi = Di /4=800/4=200 mm 標準橢圓的封頭壁厚為4 mm 一效蒸發罐示意圖：圖39 三效蒸發罐3.5 分離器直徑和高度的設計3.5.1 分離器直徑 式中：=0.44 一效蒸發溫度為68，查表得： Kg/m3 Kg/m3 m3/s m3/s m3.5.2 分離室高度 當高徑比為1.4時， m 取 m3.5.3 分離器壁厚設計 假設厚度取mm。 mm 臨界長度： mm 1700 mm 故該圓筒屬于短圓筒。 壁厚較核： 筒體外徑： 筒體計算長度： 根據圖算法，由過程設備設計頁圖46上查得 則 Mpa 0.1Mpa 所以所取壁厚滿足要求。 通過對后兩效的計算得知，二效和三效的分離器按照一效地規格生產即可滿足生產要求。3.5.4 分離器封頭的設計 一效筒體封頭 選擇標準橢圓封頭，查化工設備設計簡明設計手冊得：K=1 Di/2hi=2 封頭高度：hi = Di /4=1049/4=262.5 mm 封頭直