【正文】 使其 p ↑， T ↑，然后再送回原來的蒸發(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)嵩磥韺?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，不論單效 3 或多效蒸發(fā)，其理論傳熱溫度 差均為 Δtr=T T′ ?？紤]實(shí)際情況，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，不同效數(shù)時生蒸汽的經(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)時生蒸汽的經(jīng)濟(jì)性較高，所以在蒸發(fā)大量水分時廣泛采用多效蒸發(fā)。多效蒸發(fā)中，第一個蒸發(fā)器蒸出的二次 蒸汽用作第二個蒸發(fā)器的加熱蒸汽，第二個蒸發(fā)器蒸出的二次蒸汽用作第三個蒸發(fā)器的加熱蒸汽，以此類推，串聯(lián)蒸發(fā)器的個數(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)時溶液的沸點(diǎn)低，傳熱溫差可以增大，當(dāng)傳熱量一定時，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)過程的兩個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 設(shè)計 單位 ： 設(shè)計者： 設(shè)計日期： 設(shè)計 任務(wù)書 一、 設(shè)計題目 NaOH 水溶液三效并流加料蒸發(fā)裝置的設(shè)計 二、 設(shè)計任務(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，每天 24 小時連續(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，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。但上表也說明，當(dāng)效數(shù)增加時， 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)能力可用單位時間內(nèi)蒸發(fā)的水分量來表示。 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（如用來預(yù)熱原料液），則對蒸發(fā)裝置來說，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，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，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，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 阻力小；循環(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間長，對熱敏性物料不利。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)計液體分布器。 適于處理濃縮過程中粘度變化大的溶液、廠房有限制的場合。汽化的二次蒸汽在加熱管上端無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)操作時產(chǎn)生的二次蒸汽，在分離室與液體分離后，仍夾帶大量液滴，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合。各效的操作壓力可按各效壓差相等計算，即取相鄰兩效間的壓差相等計算。 應(yīng)用傳熱速率方程式，計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? ， ℃