蒸發(fā)式中央循環(huán)管式蒸發(fā)器及氣液分離器設計方案(已修改)
2025-05-08 07:39 本頁面
【正文】 蒸發(fā)式中央循環(huán)管式蒸發(fā)器及氣液分離器設計方案第一章 設計方案的確定 蒸發(fā)操作條件的確定 蒸發(fā)是消耗大量加熱蒸汽且產(chǎn)生大量二次蒸汽的過程。被蒸發(fā)溶液存在允許范圍內(nèi)的最高溫度，根據(jù)節(jié)能原理，應充分利用二次蒸汽，作為后續(xù)過程的熱源。所以在加熱蒸發(fā)中應采用較高溫度的飽和蒸汽，通常所用飽和蒸汽溫度不超過180℃，超過時，設備費用和操作費用都會相應增加。所以加熱蒸汽壓強在400550kpa范圍之內(nèi)。本設計加熱蒸汽壓強選擇為450kPa(絕)。 冷凝器操作壓強的確定若一效采用較高壓強的加熱蒸汽，則末效采用常壓或加壓蒸發(fā)，此時末效產(chǎn)生的二次蒸汽具有較高溫度，可全部利用。各效操作溫度高時，溶液粘度低，傳熱效果好。若一效加熱蒸汽壓強低，末效采用真空操作，各效二次蒸汽溫度低，進入冷凝器冷凝消耗大量冷卻水，溶液粘度大，傳熱差。故冷凝器操作壓強為20kpa（絕）。 進料溫度的選擇進蒸發(fā)器料液溫度的高低直接影響蒸發(fā)器的傳熱情況和傳熱面積的大小，在實際生產(chǎn)中通常為了節(jié)約蒸汽用量和提高傳熱效果，在進入蒸發(fā)器之前利用可回收的低溫熱源將料液預熱到接近或者達到沸點狀態(tài)，得以實現(xiàn)節(jié)能。所以本設計選擇沸點進料。 蒸發(fā)器類型的確定蒸發(fā)器類型較多，根據(jù)以下原則進行選擇：1. 保證蒸發(fā)過程具有較大的傳熱系數(shù)，滿足生產(chǎn)工藝的要求；2. 生產(chǎn)能力大，能完善分離液沫，減緩傳熱壁面污垢形成；3. 結構簡單，操作、維修和清洗方便，造價低，壽命長；4. 適應蒸發(fā)物料的特殊工藝特性。根據(jù)以上原則與本次設計條件，選擇中央循環(huán)管式蒸發(fā)器。加熱室由垂直的加熱管束構成，管束中央直徑較大的管子，稱中央循環(huán)管，其截面積為加熱管束總截面積的40%100%。當殼程的管間通入蒸汽加熱時，加熱管內(nèi)單位體積的受熱面積大于中央循環(huán)管，所以兩管內(nèi)液體形成密度差，加熱管內(nèi)蒸汽的抽吸作用，使溶液在中央循環(huán)管下降，在加熱管內(nèi)上升連續(xù)自然流動。管內(nèi)的密度差越大，管子越長，循環(huán)速度越大。溶液的循環(huán)流動提高了沸騰表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)，增強蒸發(fā)過程。該蒸發(fā)器結構緊湊，傳熱較好，操作可靠，所以本設計選擇中央循環(huán)管式蒸發(fā)器。 蒸發(fā)效數(shù)的確定在多效蒸發(fā)中，前一效的二次蒸汽作為后一效的加熱蒸汽利用，可節(jié)省生產(chǎn)蒸汽的消耗量，充分利用熱能，生產(chǎn)中一般采用多效蒸發(fā)。由于經(jīng)濟和技術上的限制，效數(shù)不宜過多。為保證傳熱的正常進行，各效的有效傳熱溫差不小于610℃。本次設計中蒸發(fā)溶液10%NaOH為電解質(zhì)溶液，選擇效數(shù)為三效。 蒸發(fā)流程的確定多效蒸發(fā)的操作流程根據(jù)加熱蒸汽與料液的流向不同，可分為并流、逆流、平流、錯流四種。并流法（順流法），各效之間有比較大的壓強差，料液自動從前效進入后效，省去輸送物料泵。前效溫度高于后效溫度，料液從前效進入后效，處于過熱狀態(tài)，可產(chǎn)生自蒸發(fā)；并流法結構緊湊、操作簡便、應用廣泛。但由于后效比前效溫度低、濃度大，因而逐效料液的粘度增加，傳熱系數(shù)下降，并流法操作適用于溶液粘度、濃度變化不大的料液蒸發(fā)。逆流法，隨著料液濃度的提高，其溫度相應提高，使料液粘度增加較小，各效的傳熱系數(shù)相差不大，故可生產(chǎn)較高濃度的濃縮液。所以適用于粘度較大的料液蒸發(fā)，但由于設置效間料液輸送泵，動力消耗較大，操作也較復雜。此外對濃縮液在高溫時易分解的料液，不宜采用此流程。平流法，除可用于有結晶析出的料液外，還可用于同時濃縮兩種以上的不同水溶液。錯流法（混流法），其特點是兼有并，逆流的優(yōu)點而避免其缺點，但操作復雜，控制困難，應用不多。本設計選擇并流蒸發(fā)流程。 設計條件總述加熱蒸汽壓強為450kPa(絕)，冷凝器操作壓強為20kPa（絕），并流三效蒸發(fā)，沸點進料。
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