氢氧化钠溶液蒸发浓缩的管道设计_化工原理课程设计(编辑修改稿)

氢氧化钠溶液蒸发浓缩的管道设计_化工原理课程设计(编辑修改稿)内容摘要：

式， 而 我们也从这一过程中学习和熟悉了这些专业工具书的 使用 方法。 而这一技巧 对以后的工作 有着 非常巨 大的帮助。 所以说 ， 这次课程设计 对 我们 在 以后的工作中能够 有 出色表现打下了坚实的基础，也 加强 了我们自己的 钻研精神和 解决问题的 能力。 这次 课程设计 是 我们 将 课堂理论 知识运用到 实际生产的一次尝试。 课程设计 这一 平台 给了我们 独立思考 的 空间和自由发挥所学 知识的机会 ，这 对加深 我们所学知识的理解 有着很大的 帮助。 在这次 课程设计中我们自己操作，验证自己所学的理论知识，并在此基础上灵活设计出自己的一套生产方案， 这一过程 培养了我们 严谨思考的习惯 和在实际工作中灵活应变的能力。 总之 ， 此次课程计是理论联系实际的桥梁，让我体会到了工程实际问 题的复杂性，了解到了课程设计的基本内容，掌握了课程设计的主要程序和方法，培养了我解决实际问题的能力，也让我养成实事求是、严肃认真、高度负责的工作态度。 在氢氧化钠溶液的浓缩过程中 ,先把稀的碱液用较高温度的水加热到接近沸点 ,在用蒸发器将其中多余的水分蒸发掉 ,达到实际生产中所需的浓度。 考虑到在整个生产过程中料液都是在流动且原料液与完成液的浓度相差较大，一个换热器和一个蒸发器可能满足不了实际生 2 产要求，所以在设计中采用多个换热器和多个蒸发器。 多效蒸发是目前工业生产中浓缩溶液的常 用装置。 随着科学技术的不断发展和节能降耗的需求，前期蒸发过程中如果将产生的蒸汽直接排向外界，不仅浪费了蒸汽，造成热能损失，而且其中夹杂的不良气体又会污染空气。 多效蒸发器能够很好的利用二次蒸汽，使二次蒸汽作为下一个蒸发器的热源，这不仅节经济合理、节约能源，而且减少了废气的排放，减轻了对环境的影响。 蒸发器中产生的冷凝水具有很高的温度，可以合理设计管道，把生成的冷凝水用于给换热器中的料液进行加热。 对于清洗管程和壳程的管道设计，我们尽量共用管道，以减少管道的成本。 本次课程设计的主要任务是将 10%的氢氧化钠溶液加热蒸发浓缩至 50%，年产 30 万吨。 设计任务包括管路设计、换热器设计以及蒸发器设计三个部分，而我负责的是管路设计。 在主要的输送管路和铺筑管路中的计算包括管路的直径、流量和能量损失，根据计算结果选择泵的类型，根据泵的性能指标和实际生产要求得出泵的安装高度。 设计管路中包括换热器的清洗，换热器包括管程和壳程，在设计清洗管路时要把清洗管程和清洗壳程的管路分开，还要考虑到一次清洗和分别清洗的情况，要求设计的管路实际可行，总长最短，清洗效果最佳。 从经济的角度考虑，要求管路中尽可能的减少阀门和接头的数量。 由于生产任务是连续 24 小时生产，所以所选管材必须内疲劳，管路必须易检修、易清洗和能替换。 本次设计中的生产料液是氢氧化钠溶液，是具有腐蚀性的碱液，所以所选管材可以选用耐腐蚀的无缝不锈钢管。 、管材及其型号 从《化学化工物性数据手册》查得氢氧化钠溶液在 20℃ ， 1atm时的物性数据为： ρ =1109 Kg/h μ = Pa S 年产 30万吨 50%的氢氧化钠溶液，一年工作 330天，每天连续 24小时工作，则完成液按小时算的产量是： hKg / 103 8  3 则 10%的原料液的质量流量为： hKg /%10 %  换算为体积流量是： sm / 3 因为稀的氢氧化钠溶液与水的流速范围相差不大，可取 ν =，之后再经过核算求取 ν。 则： md   由于输送的是稀碱液，所以输送管路都用耐腐蚀的铸铁管，其主要参数 如下： 表 51 所选管道参数 项目 参数 型号 公称直径 /mm 壁厚 /mm 内径 /mm GB/T14976 200 8 184 重新核算流速，即： m/ 2   生产时需要将氢氧化钠溶液输送到距离液面高度为 7m 的第一效蒸发器入口，以储液槽的液面为 11’面，出口管的内侧为 33’面。 草图如下： 图 61 在 11’和 33’截面之间运用伯努利方程： 4  fhgPgZHegPZ  32331211 2g2 式中： Z1=0 Z3=7m P1=P3=1atm ν 1=0 ν 3= 因此方程简化为：   fff hhhgZHe 2233  只要算出系统的总能量损失 ∑ hf ，就可以算出泵的压头。 总能量损失∑ hf 的计算 gd llh ef 22    表 61 阀门和弯头的个数及当量长度 90 ͦ标准弯头 标准三通 全开闸阀 底阀 截止阀 个数 4 10 1 1 1 当量长度 /m 局部阻力系数 ξ 总当量长度ml e  总局部阻力系数  取管壁的相对粗糙度 ε =,则管壁的相对粗糙度为 d 雷诺数  dR e 查表得摩擦系数 λ = 设管长为 50m 则： mh f ) ( 2  每一个换热器间的能量损失是 20KPa，则： 5 202020h 39。 f  泵的确定 由以上计算的到泵的理论压头： H 泵的实际压头是理论压头的 到 倍，所以： 39。 e  最终选择耐腐蚀泵 F5030 表 62 耐腐蚀泵 F5030 的参数 项目 参数 项目 参数 泵的型号 50F30 轴功率 kw 流量 L/s 50 电机功率 kw 扬程 m 30 效率 % 44 转速 r/min 6500 允许吸上真空度 m 6 泵的最大允许安装高度的确定 如泵的工作草图 61 所示，在面 11’和 22’之间列。