【正文】 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(shí)，不論單效或多效蒸發(fā)，其理論傳熱溫度差均為Δtr=TT′ 。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)：　?、僭诩訜嵴羝麎簭?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??；　?、诳梢哉舭l(fā)不耐高溫的溶液；　?、劭梢岳玫蛪赫羝驈U氣作為加熱劑；　?、懿僮鳒囟鹊停瑩p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)過程的兩個(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。3. 蒸發(fā)器的主要結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計(jì)。假設(shè)各效傳熱面積相等，并忽略熱損失。℃)K2=1500 W/(m2NaOH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/(m2f． 每年按330天計(jì)，每天24小時(shí)連續(xù)運(yùn)行。4. 主要輔助設(shè)備選型，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。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(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。 （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)的水分量來表示。提高傳熱溫度差的方法: 采用真空蒸發(fā)或選用高溫?zé)嵩?，如高溫?dǎo)熱油、熔鹽或用電加熱等。（二）加熱蒸汽的經(jīng)濟(jì)性蒸發(fā)過程是一個(gè)能耗較大的單元操作，通常把能耗也作為評(píng)價(jià)其優(yōu)劣的另一個(gè)重要評(píng)價(jià)指標(biāo)，或稱為加熱蒸汽的經(jīng)濟(jì)性，它的定義為1kg蒸汽可蒸發(fā)的水分量，即：提高加熱蒸汽的蒸汽性通?？梢赃x擇多效蒸發(fā)。蒸發(fā)裝置消耗大量蒸汽必隨之產(chǎn)生數(shù)量可觀的冷凝水。（熱泵蒸發(fā)）在單效蒸發(fā)中，二次蒸汽在冷凝器中冷凝除去，蒸汽的潛熱即完全除去，很不經(jīng)濟(jì)。對(duì)于沸點(diǎn)升高大的溶液的蒸發(fā)，熱泵蒸發(fā)器的經(jīng)濟(jì)程度大為降低。加熱室有多種多樣的形式，以適應(yīng)各種生產(chǎn)工藝的不同要求。有分為自然循環(huán)型和強(qiáng)制循環(huán)型兩類。這樣造成了混合液在管束中向上，在中央循環(huán)管向下的自然循環(huán)流動(dòng)。優(yōu)點(diǎn)：溶液循環(huán)好；傳熱效率高；結(jié)構(gòu)緊湊、制造方便、操作可靠。其加熱室像個(gè)懸筐，懸掛在蒸發(fā)器殼體的下部，可由頂部取出，便于清洗與更換。由于與蒸發(fā)器外殼接觸的是溫度較低的沸騰液體，故其熱損失較小。適于處理易結(jié)垢、有晶體析出、處理量大的溶液 。適于處理有晶體析出或易結(jié)垢的溶液 。其優(yōu)點(diǎn)是，傳熱系數(shù)大，利于處理粘度較大、易結(jié)垢、易結(jié)晶的物料。圖57 升膜式蒸發(fā)器圖57所示升膜式蒸發(fā)器，這種蒸發(fā)器的加熱管束可長(zhǎng)達(dá)3~10m。在常壓下，管上端出口速度以保持20~50m/s為宜。料液由加熱室頂部加入，經(jīng)液體分布器分布后呈膜狀向下流動(dòng)。（3）升降膜式蒸發(fā)器蒸發(fā)器由升膜管束和降膜管束組合而成，蒸發(fā)器的底部封頭內(nèi)有一隔板，將加熱管束分成兩部分。專為高粘度溶液的蒸發(fā)而設(shè)計(jì)。（三）其它蒸發(fā)器1 . 直接加熱蒸發(fā)器（浸沒燃燒式）將一定比例的燃燒氣與空氣直接噴入溶液中，燃燒氣的溫度可高達(dá)1200～1800℃，由于氣、液間的溫度差大，且氣體對(duì)溶液產(chǎn)生強(qiáng)烈的鼓泡作用，使水分迅速蒸發(fā)，蒸出的二次蒸汽與煙道氣一同由頂部排出。為此，彎曲的螺旋管將引起二次流，二次流被施加在沿管軸的流動(dòng)上，這此作用可促進(jìn)湍流并強(qiáng)化高粘情況下的熱傳遞。表51列出了常見蒸發(fā)器的一些重要性能，可供選型的參考。圖512為幾種除塵器的結(jié)構(gòu)示意圖。倘若二次蒸汽為需回收的有價(jià)值物料或會(huì)嚴(yán)重污染水源，則應(yīng)采用間壁式冷凝器。需要指出的是，蒸發(fā)器中的負(fù)壓主要是由于二次蒸汽冷凝所致，而真空裝置僅是抽吸蒸發(fā)系統(tǒng)泄漏的空氣、物料及冷卻水中溶解的不凝性氣體和冷卻水飽和溫度下的水蒸汽等，冷凝器后必須安真空裝置才能維持蒸發(fā)操作的真空度。這種加料的特點(diǎn)是前一效到后一效可自動(dòng)加料，后一效中的物料會(huì)產(chǎn)生自蒸發(fā)，可多蒸出部分水汽，但溶液的黏度會(huì)隨效數(shù)的增加而增大，使傳熱系數(shù)逐效下降，所以并流加料不適宜處理隨濃度增加而增加較高的物料。這種流程適用于處理易結(jié)晶物料。 工藝計(jì)算及主體結(jié)構(gòu)計(jì)算用試差法求解的具體計(jì)算采取以下步驟： 設(shè)各效蒸發(fā)量W1 ,W2，…和各效壓力p1，p2，…為初值。 根據(jù)各效壓力的初設(shè)值與計(jì)算出的溶液濃度xi，確定各效的溫度差損失Δi和溶液沸點(diǎn)Ti。一、物料衡算第一效，設(shè)溶質(zhì)在蒸發(fā)過程中不揮發(fā)，且蒸發(fā)過程是個(gè)定態(tài)過程，單位時(shí)間進(jìn)入和離開蒸發(fā)器的量相等，即水分蒸發(fā)量： 完成液的濃度： 式中： —原料液量，kg/h； —蒸發(fā)水量，kg/h； —原料液中溶質(zhì)的濃度，質(zhì)量分?jǐn)?shù)； —完成液中溶質(zhì)的濃度，質(zhì)量分?jǐn)?shù)。