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化工原理课程设计
（甘蔗糖厂四效真空蒸发装置）
说 明 书
学院：生物工程学院 班级：食品科学与工程0913班 姓名：赖秀华 学号：2009220073 指导老师：谢远红、王美贵、熊何建 设计时间：2011.12.26—2011.12.30
第一部分
一、 设计任务及原始数据
本次设计的任务是根据所提供的原始数据和要求设计甘蔗糖厂四效真空蒸发装置，确定蒸发器的型式及蒸发流程；进行工艺计算，确定蒸发器的传热面积及结构尺寸。通过设计初步掌握设计步骤和方法、学会参考资料、使用手册和图表、选用公式和数据、提高运算及文字表达的能力、培养树立起正确的设计思想，为以后设计工作打下基础。 （一）原始数据：
1、糖液原料处理量F:7800 kg/h
2、原料液的浓度Xo：16 %（质量分率） 3、完成液的浓度Xn：58 %（质量分率) 4、加热蒸汽压强：1.8×105pa 5、冷凝器压强：625 mmHg(真空度) （二）设计要求：
1、采用各效传热面积相等的蒸发器；
2、原料液采用沸点或低于沸点（5-10℃）进料； 3、加热蒸汽的冷凝液在饱和温度下排出； 4、各效均无抽气；
5、各效有效温度差不少于5-7℃； 6、加热管长度不得大于2m；
二、设备型式的选定
中央循环管式蒸发器结构紧凑，操作可靠，制造方便, 溶液循环好,传热效果好，有标准蒸发器之称,对于较粘的液体易结垢或在浓缩过程中会产生结晶的溶液都可采用，但溶液的循环速度较低，并且由于溶液的循环使蒸发器中溶液的浓度接近于完成液的浓度，溶液沸点高，传热温差小，影响传热。中央循环管式蒸发器的主体是加热室和分离室。加热室由直立的加热管束所组成，管束中间为一根直径较大的中央循环管。分离室是汽液分离的空间。此外,这种蒸发器的加热室不易清洗。中央循环管式蒸发器适用于处理结垢不严重,腐蚀性较小的溶液。
综上所述，考虑到本课程设计的蒸发对象为蔗糖溶液，适用于中央循环管式蒸发器，所以本实验的设备选用中央循环管蒸发器。
三、工艺流程及其说明
（一）工艺流程确定
根据甘蔗糖液的粘度不高的特性，采用并流法操作。并流加料法的优点为：后效蒸发室的压强要比前效的低，故溶液在效间的输送可以利用效间的压强差，而不必另外用泵。随着压强的降低，各效中溶液的沸点也随着降低，这样，糖汁便在温度较低的情况下进行蒸发，因而可减少蔗糖的转化和焦化，以及还原糖分解等有害影响。在并流加料法中，前一效的二次蒸汽作为后一效的加热蒸汽，后一效的加热室即为前一效的冷凝室此外，由于后效溶液的沸点比前效的低，故前效的溶液进入后效时，会因过热而自动蒸发，因而可以多产生一部分二次蒸汽。采用多效蒸发的目的是为了充分利用热能，减少生蒸汽的消耗，从而提高蒸发装置的经济性。但随效数的增多，虽然能够节约较多的生蒸汽，同时设备费用也随之增加，所以综合考虑采用四效。四效真空蒸发方案可使用蒸汽机的低压废气作为热源，第一效蒸汽压力比较低，各效真空度比较高。这样，糖汁便在温度较低的情况下进行蒸发，因而可减少蔗糖的转化和焦化，以及还原糖分解等有害影响。使用低压蒸汽作加热蒸汽，各效的二次蒸汽温度也相应较低，且又是四效，热损失比较小。且设备简单，投资小，操作管理简便。 （二）工艺流程图
第二部分
一、蒸发器工艺设计计算
（一）估算各效蒸发量和完成液浓度：
1、总蒸发水量W:
W=F（1-X0/X4）＝7800×(1-16%/58%)＝5648.3kg/h 2、各效浓度：
∵ 并流加料，蒸发中无额外蒸汽引出 ∴ W1: W2: W3: W4=1: 1.1: 1.2: 1.3
而W=W1+W2+W3+W4=4.6W1 ∴各效蒸发量：
W1=1227.9kg/h W2=1350.7kg/h W3=1473.5kg/h W4=1596.3kg/h ∴各效浓度：
X1=FX0/（F-W1）=7800×16%/（7800-1227.9）=19.0%
X2=FX0/（F-W1-W2）=7800×16%/（7800-1227.9-1350.7）=23.9% X3=FX0/（F-W1-W2-W3）
=7800×16%/（7800-1227.9-1350.7-1473.5）=33.3%
X4=FX0/（F-W1-W2-W3-W4）
=7800×16%/（7800-1227.9-1350.7-1473.5-1596.3）=58.0%
（二）估算各效溶液沸点和有效温度差：
1、各效二次蒸汽压强
按四效经验公式估算，则各效间平均压强差为：
ΔPi=(P1-Pk)/N=｛180-[(760-625)/760]×101.325｝/4=40.5 Kpa 则各效压强为：P1ˊ= P1-ΔPi=180-40.5=139.5 KPa
P2ˊ= P1-2ΔPi=180-2×40.5=99.0 KPa P3ˊ= P1-3ΔPi=180-3×40.5=58.5 KPa P4ˊ= P1-4ΔPi=180-4×40.5=18.0 Kpa