论文总字数：31863字

摘 要

当今世界面临着严峻的能源危机和环境危机。能源与环境的双重危机使得寻求清洁高效的能量转换技术成为人们共同关注的问题。而机械再压缩蒸发浓缩系统（MVR）因其热量倍增和提高能源有效利用率的特点，早已被认为是工业过程合理化和实现节能的最合适的基本途径之一，有助于缓解当今世界严峻的能源形势，而被广泛推广与应用。MVR蒸发系统是目前世界上最节能的蒸发浓缩系统，并广泛应用于食品工业，废水处理，海水淡化和化工过程等方面，具有环保、节能、系统简化等诸多优点。MVR原理是将蒸发器产生的二次蒸汽经过压缩机压缩，使其压力、温度上升，增加热焓之后，再作为蒸发器的热源使用，将二次蒸汽中的潜热得到充分利用，从而达到节能目的。

本次毕业设计的任务是设计开发蒸发量为100kg/h的MVR蒸发浓缩系统。设计中首先根据参考资料选定了MVR蒸发系统具体工艺流程，通过物料衡算和能量衡算确定需要的工艺条件，在此基础上得出工艺参数的测量方法。然后设计了系统中单体设备结构以及对仪表设备作了优化选型。最后与传统的多效蒸发器在经济效益和社会效益作了对比，突出了MVR蒸发系统的优越性。

关键词：机械蒸汽再压缩 节能 蒸发浓缩 工艺设计

Evaporation 100kg / h of mechanical recompression evaporation concentration system (MVR) design and development

Abstract

The world today is facing both severe energy crisis and environmental crisis. Fossil energy is nearly depleted and the total energy is shortage, which seriously constrains the rapid development of China's national economy and will also lead to the world economic crisis and the intensification of the conflict. Mechanical Vapor Recompression (MVR), which has been considered one of the most appropriate way of rationalization of industrial processes and energy-efficient for a long time, help to alleviate the severe energy situation in the world today, and was widely promoted and applications. because of its environmental acceptability, security, cheapness, easy to obtain, etc., MVR has been become the most energy-efficient evaporation. The Principle of MVR is that the secondary steam is compressed by compressor and its pressure, temperature and enthalpy are raised. Then the steam is used as the heat source. The latent heat in the secondary steam will be fully utilized and energy-saving purpose is achieved.

The graduation project task is to design and develop evaporation of 100kg / h of MVR concentrated by evaporation systems. First, reference designs based on selected MVR evaporation system specific process, by material balance and energy balance needed to determine the process conditions, process parameters measurements obtained on this basis. And then design the system architecture as well as individual equipment instrumentation optimized selection. Finally, with the traditional multi-effect evaporator in economic and social benefits were compared, highlighting the advantages of MVR evaporation system.

Key words: MVR;saving; concentrated by evaporation; process design.

目 录

摘 要 I

Abstract II

第一章 绪论 1

1.1 设计依据 1

1.2 指导思想 1

1.3 设计要求 1

1.4 设计范围 1

1.5 设计目标 1

第二章 MVR蒸发系统介绍 2

2.1 课题背景 2

2.1.1 能源与环境的严峻形势 2

2.1.2 MVR系统的推广 3

2.1.3 天然工质的提出 5

2.2 课题意义 5

2.3 国内外的研究与应用 6

2.3.1 国外研究现状 6

2.3.2 国内研究现状 9

2.4 本文设计的内容与目的 12

第三章 水蒸发MVR系统的初步建立与计算分析 13

3.1 水蒸发MVR系统模型 13

3.1.1 MVR系统原理 13

3.1.2 压缩机选择 14

3.1.3 蒸发室选择 16

3.1.4 气液分离器 17

3.2 蒸发量100kg/h工况下的MVR系统热力计算 19

3.2.1 压缩机吸气口的工况计算 19

3.2.2 压缩机排气口的工况计算 19

3.2.3 冷凝液排出口工况计算 20

3.2.4 物料进料口的工况计算 20

3.3 蒸发量100kg/h工况下的压缩机功率计算 20

3.4 蒸发量100kg/h工况下的蒸汽消耗量计算 21

第四章 MVR系统中单体结构的设计与计算 22

4.1 蒸发器的设计计算 22

4.1.1 换热面积的计算 22

4.1.2 筒体与封头的设计 23

4.1.3 折流挡板与拉杆的设计 24

4.1.4 接管与插口的设计 24

4.2 气液分离器的设计计算 25

4.2.1 气体流速计算 25

4.2.2 结构尺寸与设计 25

4.2.3 丝网的装配 25

4.2.4 筒体厚度计算 26

4.3 储罐的计算 26

4.3.1 原料罐的设计计算 26

4.3.2 浓缩罐的设计计算 27

4.3.3 冷凝液罐的设计计算 27

4.4 换热器的设计计算 28

4.5 仪表的选择与控制 29

4.5.1 泵的选择 29

4.5.2 阀门的选择 29

4.5.3 流量计的选择 29

4.5.4 温度仪表的选择 30

第五章 蒸发系统的节能效率 31

5.1 多效蒸发器的原理与应用 31

5.2 蒸发量100kg/h的三效蒸发器能耗计算 31

5.2.1 加热蒸汽消耗量 32

5.2.2 冷凝水消耗量 33

5.3 能源效率比较 33

第六章 车间布置设计 34

6.1 车间布置设计的任务和重要性 34

6.1.1 车间布置设计的任务 34

6.1.2 车间布置设计的重要性 34

6.2 车间布置设计的依据 34

6.3 车间布置设计的原则 34

6.4 车间布置设计的内容 35

结语 36

参考文献 37

致谢 39

第一章 绪论

1.1 设计依据

南京工业大学国际教育学院下达的毕业设计书。

1.2 指导思想

生物技术产业化装置是由若干个单元设备以系统的、合理的方式组织起来的整体。过程设计依据生物工艺条件，选择适当的原料，确定合理的经济和有效的安全途径，使之生产出符合质量标准的生物产品。

1.3 设计要求

（1）生物产品的数量和质量指标。

（2）必须进行工艺流程化和参数优化，达到使用资金、原材料公共设备和人员最优化。

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