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玉米化工用多效蒸发器的优化分析

作　者: 李咏梅
导　师: 马世君
学　校: 哈尔滨工业大学
专　业: 供热、供燃气、通风与空调工程
关键词: 降膜式蒸发器多效蒸发系统物料平衡热量平衡优化
分类号: TQ051.62
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 47次
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内容摘要

多效蒸发是过程工业最常用的操作单元之一,多效蒸发是将前一效蒸发器汽化的二次蒸汽通入后一效蒸发器的加热室作为后一效蒸发器的加热蒸汽,多效蒸发充分利用了各效二次蒸汽的汽化潜热,是相对节能的蒸发操作。多效蒸发应用在玉米化工厂的液体糖浆浓缩过程中,是将生蒸汽通入多效蒸发器加热液体糖浆,液体糖浆中的水分受热蒸发进而达到浓缩的目的。国内外关于多效蒸发的研究、应用的报告也发表了很多,但是对基于多效蒸发设计型问题求解的常规模拟与优化设计的研究多,而对基于多效蒸发操作型问题的求解的过程模拟与操作优化问题的研究很少。本文分析了降膜蒸发器的结构及其特点,并介绍了多效蒸发器的工作原理及在玉米化工企业中的应用,在液体糖浆浓缩工艺中利用管式降膜蒸发器,液体糖浆在管内流动蒸汽在壳程冷凝放热。根据中粮(公主岭)集团淀粉糖部液体糖浆的浓缩过程的工艺参数,首先估算其现在所运行的四效蒸发系统是否是最经济的;其次依据多效蒸发系统工艺过程列出其物料平衡式、热量平衡式、系统的温差损失以及系统的运行费用和设备费用的计算式;最后分析参数变量建立数学模型,利用拉格朗日乘子算法求取最优值。最后利用建立的数学模型计算中粮(公主岭)集团淀粉糖部液体糖浆的浓缩系统的优化前和优化后的年总费用,并进行敏感性分析。

全文目录

摘要  3-4
Abstract  4-7
第1章绪论  7-24
  1.1 课题背景及意义  7-12
  1.2 多效蒸发的研究现状及发展  12-22
    1.2.1 多效蒸发的常见流程与节能措施应用进展  12-16
    1.2.2 多效蒸发常规设计模型与优化算法研究进展  16-18
    1.2.3 多效蒸发操作模拟及操作优化研究进展  18-21
    1.2.4 对前人研究结果的分析与总结  21-22
  1.3 本课题的研究目的和主要研究内容  22-23
  1.4 本章小结  23-24
第2章降膜蒸发器的结构和原理分析  24-33
  2.1 降膜蒸发器的分类及其特点  24-28
    2.1.1 管式降膜蒸发器  24-25
    2.1.2 板式降膜蒸发器  25-28
  2.2 降膜蒸发器传热研究  28-30
  2.3 玉米化工用多效降膜式蒸发器  30-32
    2.3.1 材质的选择  30-31
    2.3.2 型式的选择  31
    2.3.3 流动空间的选择  31-32
  2.4 本章小结  32-33
第3章多效降膜蒸发系统的经济数学模型  33-53
  3.1 多效蒸发系统的工艺流程  33-35
  3.2 多效蒸发系统最佳效数的确定  35-37
  3.3 技术经济分析  37-40
    3.3.1 经济效果  37-38
    3.3.2 技术经济常用方法  38-40
  3.4 逆流多效蒸发系统的基本计算  40-45
    3.4.1 系统物料衡算  40-41
    3.4.2 系统热量衡算  41-42
    3.4.3 各效蒸发器传热面积的计算  42
    3.4.4 系统温差损失计算  42-43
    3.4.5 饱和水蒸汽比焓与汽化潜热的计算  43-44
    3.4.6 液体糖浆物性参数的计算  44
    3.4.7 多效蒸发系统的有效传热温差分配  44-45
  3.5 逆流多效蒸发系统经济数学模型的建立  45-51
    3.5.1 年生蒸汽费用J_1  46
    3.5.2 蒸发器年折旧维修费用J_2  46
    3.5.3 真空系统年费用J_ 3  46-47
    3.5.4 泵的设备年折旧费与溶液输送年动力费J_4  47
    3.5.5 优化模型的建立  47-48
    3.5.6 遗传算法及其特点  48-49
    3.5.7 拉格朗日乘子算法  49-51
  3.6 本章小结  51-53
第4章优化经济技术分析与应用算例  53-62
  4.1 逆流四效蒸发系统物料衡算  53-54
  4.2 逆流四效蒸发系统热量衡算  54-55
  4.3 多效蒸发系统的面积优化  55-58
  4.4 逆流多效蒸发系统优化结果  58-60
    4.4.1 优化前四效蒸发系统年总费用  58-59
    4.4.2 优化后四效蒸发系统年总费用  59-60
  4.5 敏感性分析  60-61
    4.5.1 敏感性分析的概念  60
    4.5.2 敏感度系数  60-61
    4.5.3 年折算费用影响因素的敏感性分析  61
  4.6 本章小结  61-62
结论  62-63
参考文献  63-69
致谢  69

玉米化工用多效蒸发器的优化分析

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