【正文】 使其 p ↑， T ↑，然后再送回原來(lái)的蒸發(fā)器中作為加熱蒸汽，則其潛熱可得到反復(fù)利用。此冷凝液排出加熱室外可用以預(yù)熱料液，也可像圖 719 所示將冷凝水減壓，減壓至下一效加熱室的壓力。 （三）提高加熱蒸汽經(jīng)濟(jì)程度的其他措施 多效蒸發(fā)可以提高加熱蒸汽的經(jīng)濟(jì)程度，除此之外，還可以采用以下措施來(lái)提高生蒸汽的經(jīng)濟(jì)程度。 提高蒸發(fā)強(qiáng)度的途徑 （ 1） 提高傳熱溫度差 mt? 提高傳熱溫度差可提高熱源的溫度或降低溶液的沸點(diǎn)等角度考慮，工程上通常采用真空蒸發(fā)或高溫?zé)嵩磥?lái)實(shí)現(xiàn)。m WrDrtKAQ ???? ， 4 則 39。 間歇蒸發(fā)和連續(xù)蒸發(fā) 間歇蒸發(fā)有兩種操作方法： ① 一次進(jìn)料，一次出料 ② 連續(xù)進(jìn)料，一次出料 工業(yè)上大規(guī)模的生產(chǎn)過(guò)程通常采用的是連續(xù)蒸發(fā)。 其次，當(dāng)生蒸汽的壓力（溫度）和冷凝器的壓力（溫度）給定時(shí)，不論單效 3 或多效蒸發(fā)，其理論傳熱溫度 差均為 Δtr=T T′ 。考慮實(shí)際情況，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，不同效數(shù)時(shí)生蒸汽的經(jīng)濟(jì)性大致如下表： 表 11 生蒸汽經(jīng)濟(jì)性 W/D的經(jīng)驗(yàn)值 效數(shù) 單效 雙效 三效 四效 五效 W/D 正由于多效蒸發(fā)時(shí)生蒸汽的經(jīng)濟(jì)性較高，所以在蒸發(fā)大量水分時(shí)廣泛采用多效蒸發(fā)。多效蒸發(fā)中，第一個(gè)蒸發(fā)器蒸出的二次 蒸汽用作第二個(gè)蒸發(fā)器的加熱蒸汽，第二個(gè)蒸發(fā)器蒸出的二次蒸汽用作第三個(gè)蒸發(fā)器的加熱蒸汽，以此類推，串聯(lián)蒸發(fā)器的個(gè)數(shù)稱為效數(shù)。 減壓蒸發(fā)較常壓蒸發(fā) 具有如下優(yōu)點(diǎn)： 2 ① 在加熱蒸汽壓強(qiáng)相同的情況下，減壓蒸發(fā)時(shí)溶液的沸點(diǎn)低，傳熱溫差可以增大，當(dāng)傳熱量一定時(shí)，蒸發(fā)器的傳熱面積可以相應(yīng)地減??； ② 可以蒸發(fā)不耐高溫的溶液； ③ 可以利用低壓蒸汽或廢氣作為加熱劑； ④ 操作溫度低，損失于外界的熱量也相應(yīng)地減小。 料液在蒸發(fā)器中蒸濃達(dá)到要求后稱為完成液，從蒸發(fā)器底部放出，是蒸發(fā)操作的產(chǎn)品。 蒸發(fā)的基本流程 蒸發(fā)過(guò)程的兩個(gè)必要組成部分是加熱溶劑使水蒸氣汽化和不斷除去汽化的水蒸氣，前一部分在蒸發(fā)器內(nèi)進(jìn)行，后一部分在冷凝器完成。 。假設(shè)各效傳熱面積相等，并忽略熱損失?！?) K2=1500 W/(m2 NaOH 水溶液三效并流加料蒸發(fā)裝置的設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì) 單位 ： 設(shè)計(jì)者： 設(shè)計(jì)日期： 設(shè)計(jì) 任務(wù)書 一、 設(shè)計(jì)題目 NaOH 水溶液三效并流加料蒸發(fā)裝置的設(shè)計(jì) 二、 設(shè)計(jì)任務(wù)及操作條件 104噸 /年 NaOH 水溶液 蒸發(fā)器 a． NaOH 水溶液的原料液濃度為 10%(wt) ，溫度為 35℃，用預(yù)熱器加熱至第一效沸點(diǎn)溫度，再送進(jìn)蒸發(fā)器；完成液濃度為 40%(wt)?！?) K3= 750W/(m2 f． 每年按 330 天計(jì)，每天 24 小時(shí)連續(xù)運(yùn)行。 ，包括預(yù)熱器、汽液分離器及蒸汽冷凝器。蒸發(fā)器實(shí)質(zhì)上是一個(gè)換熱器， 由加熱室和分離室兩部分組成，加熱室通常用飽和水蒸氣加熱，從溶液中蒸發(fā)出來(lái)的水蒸氣在分離室分離后從蒸發(fā)器引出，為了防止液滴隨蒸汽帶出，一般在蒸發(fā)器頂部設(shè)有氣液分離用的除沫裝置從蒸發(fā)器蒸出的蒸汽稱為二次蒸汽，在多效蒸發(fā)中，二次蒸汽用于下一效的物料加熱。 蒸發(fā)的 操作方法 根據(jù)各種物料的特性和工藝要求，蒸發(fā)過(guò)程可以采用不同的操作條件和方法。 但是， 減壓 蒸發(fā)也有一定的缺點(diǎn)，這主要是由于溶液沸點(diǎn)降低，黏度增大，導(dǎo)致總的傳熱系數(shù)下降，同時(shí)還要有減壓裝置 。 ① 多效蒸發(fā)的經(jīng)濟(jì)性 多效蒸發(fā)時(shí)，除末效外，各效的二次蒸汽都作為下一效蒸發(fā)器的加熱蒸汽加以利用，因而和單效相比，相同的生蒸汽量 D可蒸發(fā)更多的水量 W，亦即提高了生蒸汽的經(jīng)濟(jì)性 W/D。但上表也說(shuō)明，當(dāng)效數(shù)增加時(shí)， W/D 值雖然增加，但并不和效數(shù)成正比。這里， T 和 T′ 分別為加熱蒸汽和冷凝器處二次蒸汽的溫度。 蒸發(fā)器的生產(chǎn)強(qiáng)度與蒸汽的經(jīng)濟(jì)性 （一）蒸發(fā)器的生產(chǎn)能力與生產(chǎn)強(qiáng)度 蒸發(fā)器的生產(chǎn)能力 蒸發(fā)器的生產(chǎn)能力可用單位時(shí)間內(nèi)蒸發(fā)的水分量來(lái)表示。 mrtKSWU ??? 由上式可知，若蒸發(fā)操作的壓力一定，則二次蒸氣的汽化熱 r‘也可視為常數(shù)，因此，欲提高蒸發(fā)器的生產(chǎn)強(qiáng)度，主要途徑是提高總 傳熱系數(shù) K 和傳熱溫度差Δ tm（ T－ t1）。 （ 2）提高總傳熱系數(shù) 蒸發(fā)器的總傳熱系數(shù)主要取決于溶液的性質(zhì)、沸騰狀況、操作條件以及蒸發(fā)器的結(jié)構(gòu)等。 （ 額外蒸汽的引出） 在單效蒸發(fā)中，若能將二次蒸汽引出一部分，作為其他設(shè)備熱源加以利用（如用來(lái)預(yù)熱原料液），則對(duì)蒸發(fā)裝置來(lái)說(shuō)，能量消耗已降至最低限度，只是將加熱蒸汽轉(zhuǎn)變?yōu)闇囟容^低的二次蒸汽而已。使之用過(guò)熱產(chǎn)生自蒸發(fā)現(xiàn)象。 但是，要達(dá)到較好的經(jīng)濟(jì)效益，壓縮功的壓縮比不能太大，即二次蒸汽的壓力和溫度需提高的愈多，壓縮比愈大，愈不經(jīng)濟(jì)。此外，壓縮機(jī)的投資費(fèi)用較大，需要維修保養(yǎng)，這些缺點(diǎn)也在一定程度上限制了它的使用。 （一）循環(huán)型蒸發(fā)器 特點(diǎn)：溶 液在蒸發(fā)器中循環(huán)流動(dòng)，因而可以提高傳熱效果。蒸發(fā)器的加熱器由垂直管束構(gòu)成，管束中央有一根直徑較大的管子，稱為中央循環(huán)管，其截面積一般為管束總截面積的 40%～ 100%。密度差越大，加熱管越長(zhǎng)，循環(huán)速度越大。 適于處理結(jié)垢不嚴(yán) 重、腐蝕性小的溶液。操作時(shí)，溶液沿環(huán)隙下降而沿加熱管上升，形成自然循環(huán)。這樣有利于液體在器內(nèi)的循環(huán)，循環(huán)速度可達(dá) 。 優(yōu)點(diǎn)：流動(dòng) 阻力?。谎h(huán)速度高；傳熱效果好；加熱管內(nèi)不易堵塞。為提高循環(huán)速度，可用循環(huán)泵進(jìn)行強(qiáng)制循環(huán)，如圖 410 所示。 （二）單程型蒸發(fā)器（膜式蒸發(fā)器） 循環(huán)型蒸發(fā)器的共同特點(diǎn)蒸發(fā)器內(nèi)料液的滯留量大，物料在高溫下停留時(shí)間長(zhǎng)，對(duì)熱敏性物料不利。被濃縮的液體經(jīng)汽液分離即排出蒸發(fā)器。 不適用于：高粘度，易結(jié)晶、結(jié)垢的溶液。為使溶液在加熱管內(nèi)壁形 成均勻液膜，且不便二次蒸汽由管上端竄出，須良好地設(shè)計(jì)液體分布器。 適于處理濃縮過(guò)程中粘度變化大的溶液、廠房有限制的場(chǎng)合。汽化的二次蒸汽在加熱管上端無(wú)夾套部分被旋刮板分去液沫，然后由上部抽出并加以冷凝，濃縮液由蒸發(fā)器底部放出。不適于處理不能被燃燒氣污染及熱敏性的溶液。為獲得高的蒸發(fā)比，這類蒸發(fā)器在高溫度差下和單程操作。 蒸發(fā)器的輔助設(shè)備 （一） 除沫器（汽液分離器） 蒸發(fā)操作時(shí)產(chǎn)生的二次蒸汽，在分離室與液體分離后，仍?shī)A帶大量液滴，尤其是處理易產(chǎn)生泡沫的液體，夾帶更為嚴(yán)重。 （二）冷凝器和真空裝置 1. 冷凝器 冷凝器的作用是冷凝二次蒸汽。后一種冷凝 器一般均在負(fù)壓下操作，這時(shí)為將混合冷凝后的水排出，冷凝器必須設(shè)置得足夠高，冷凝器底部的長(zhǎng)管稱為大氣腿。 三效蒸發(fā)工藝流程 采用多效蒸發(fā)的目的是為了 減少新鮮蒸氣用量，具體方法是將前一效的二次蒸氣作為后一效的加熱蒸氣。這種加料的特點(diǎn)是各效中的傳熱系數(shù)較均勻，適于處理黏度隨溫度變化較大的物料。兼有并、逆流的優(yōu)點(diǎn)，但是 操作復(fù)雜，適于料液粘度隨濃度顯著增加的場(chǎng)合。各效的操作壓力可按各效壓差相等計(jì)算，即取相鄰兩效間的壓差相等計(jì)算。 應(yīng)用傳熱速率方程式，計(jì)算各效所需的傳熱面積 Ai。1111 TTFcrWrD ??? 即 39。 第二效，同第一效， )()( 121139。12))((1 r TTcWFcrWW W ????η 2 三、 傳熱速率方程 第一效， )( 111111 TTAKrDQ s ??? 第二效， )( 22,2239。39。 Q 為蒸發(fā)器加熱室的傳熱速率，稱為蒸發(fā)器的熱負(fù)荷，根據(jù)加熱室的熱量衡算求得，如果忽略加熱室的熱損失，則 Q即為加熱蒸汽冷凝放出的熱量。339。i? ， ℃ （即下一效加熱蒸汽溫度） 二次蒸汽的比汽化焓 39。1? ＝ 1,At 39。3? ＝ 3,At 39。1? ＝ 1,mT 39。3? ＝ 3,mT 39。1? ＋ 39。1? ＝ 39。3? ＝ 1℃ 所以 ??39。39。39。3T ＋ 3? ＝ ＋ ＋ ＋ 1＝ ℃ 有效總溫度差 17 ??t ＝ ? ? ???? 39。221,10,39。3 3233)( 21rttcWcWFcrrWW WpWpp? h 3? ＝ （ 3x 2x ） ＝ （ 4019）＝ 查表得 ?2,Wpc (kg1222 tTtTt ????? ＝ ＝ ℃ 339。3 tSSt ??? ＝?? ℃ 20 （ 1） 由所求得的各效蒸汽量。3339。39。239。12 ttTT ???? ＝ +=℃ 21 由 39。139。it? ， ℃