【正文】 有效溫差及其在各效的分配 （ 1）總有效溫差等于新鮮蒸汽與三效二次蒸汽的溫差與總的溫差損失之差，即 ∑△ t=T0TK∑△ ＇ ∑△ ＇＇ ∑△ ＇＇＇ = =℃ （ 2）各效傳熱量： 四川理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 蒸發(fā)過程工藝計(jì)算 22 一效： Q1= = = 二效： Q2== = 三效： Q3== = （ 3）蒸發(fā)器的傳熱系數(shù)取經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù) [2]： K1=1745W/（ m2K） K2=1163W/（ m2K） K3=930W/（ m2K） 由于 ∑△ t=Q1/K1A1+Q2/K2A2+Q3/K3A3 設(shè) 三效的傳熱面積相等比其 A1=A2=A3 則 ∑△ t=（ Q1/K1+Q2/K2+Q3/K3） /A 解之得 ： △ t1=℃ △ t2=℃ △ t3=℃ （ 4）各效溶液的沸點(diǎn)及各效的二次蒸汽溫度。 第二次迭代結(jié)果 （ 1）物料計(jì)算結(jié)果： 將 WL1=Wl1=代人公式算得： X1= F1=F/X1=表 310第一效的物料平衡 (單位： kg/h) 進(jìn)入蒸發(fā)系統(tǒng) 出蒸發(fā)系統(tǒng) 電解堿液 蒸發(fā)堿液 NaOH NaOH NaCl NaCl H2O H2O 洗滌 水量 蒸發(fā) 水量 析鹽量 合計(jì) 合計(jì) 四川理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 蒸發(fā)過程工藝計(jì)算 23 第二效濃度： X2= F2=F/X2= 表 311第二效的物料平衡 (單位： kg/h) 進(jìn)入蒸發(fā)系統(tǒng) 出蒸發(fā)系統(tǒng) 電解堿液 蒸發(fā)堿液 NaOH NaOH NaCl NaCl ?，F(xiàn)在定為 。 計(jì)算結(jié)果：得 X1= 則 F1=F/X1=其中： NaOH Fa1= = kg/h四川理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 蒸發(fā)過程工藝計(jì)算 18 NaCl Fs1 = = kg/h H2O Fw1 = = kg/h 析鹽量 Ws1=Fs Fs1== kg/h 蒸發(fā)水量 W1= FwFw1+ W1＇ =+= 表 37第一效的物料平衡 (單位： kg/h) 進(jìn)入蒸發(fā)系統(tǒng) 出蒸發(fā)系統(tǒng) 電解堿液 蒸發(fā)堿液 NaOH NaOH NaCl NaCl H2O H2O 洗滌 水量 蒸發(fā) 水量 析鹽量 合計(jì) 合計(jì) （ 2）第二效進(jìn)行物料衡算 ： 估算第二效的堿液的濃度為 X2=F/（ F1W2+ W2＇） =（ +） = 則可由下列關(guān)聯(lián)式算出 NaOH 的濃度： 由于其溶液的沸點(diǎn)〉 75 ℃ ，則采用： Xs2=++ 則 X2= 由于在蒸發(fā)過程中 NaCl 在溶液中始終處于飽和狀態(tài)，所以析鹽量為： Ws2= Fs1F/X2Xs2 = =核算堿液濃度： X2＇ =F/（ F1W2Ws2+W2＇） =（ +） = 假設(shè)相對誤差 Z=，若︳ X2＇ X2 ︳ /X2〉 Z，則重新設(shè) X2= X2＇，代入上式重復(fù)上述計(jì)算，直至誤差在允許范圍內(nèi)為止，算得二效的濃度和析鹽量。 Ⅰ效溶液沸點(diǎn)： t1=T0△ t1==158℃ Ⅰ效二次蒸汽溫度： T1=t1△ 1＇ △ 1＇＇ ==℃ Ⅱ效溶液沸點(diǎn)： t2=T11△ t2==℃ Ⅱ效二次蒸汽溫度： T2=t2△ 2＇ △ 2＇＇ ==℃ Ⅲ效溶液沸點(diǎn)： t3=T21△ t3==℃ 相應(yīng)的二次蒸汽壓強(qiáng)查《化工原理》得 P1＇ = P2＇ = 由于第三效的二次蒸汽的壓力知為 ，溫度為 ℃ 誤差條件：︳ P1＇ P1 ︳ /P1Z1 , ︳ P2＇ P2 ︳ /P2Z1 , ︳ WL1W1 ︳/W1Z2 , ︳ WL2W2 ︳ /W2Z2 , ︳ WL3W3 ︳ /W3Z2 ,Z、分別為計(jì)算精度，可以是 ，也可以是 。 計(jì)算結(jié)果如表 表 32計(jì)算數(shù)據(jù) 參數(shù) 一次計(jì)算 一次迭代 二次迭代 三次迭代 X1 Xs1 Ws1 X1＇ Z 四川理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 蒸發(fā)過程工藝計(jì)算 12 由于 〈 ，所以 X1= 則 F1=F/X1=其中： NaOH Fa1= = kg/h NaCl Fs1 = = kg/h H2O Fw1 = = kg/h 析鹽量 Ws1=Fs Fs1== kg/h 蒸發(fā)水量 W1= FwFw1+ W1＇ =+= kg/h 表 33第一效物料平衡 (單位 ： kg/h) 進(jìn)入蒸發(fā)系統(tǒng) 出蒸發(fā)系統(tǒng) 電解堿液 蒸發(fā)堿液 NaOH NaOH NaCl NaCl H2O H2O 洗滌 水量 蒸發(fā) 水量 析鹽量 合計(jì) 合計(jì) 第二效進(jìn)行物料衡算 估算第二效的堿液的濃度為 X2=F/（ F1W2+ W2＇） =（ +） = 則可由下列關(guān)聯(lián)式算出 NaOH 的濃度： 由于其溶液的沸點(diǎn)〉 75 ℃ ，則采用： Xs2=++ 則 X2= 由于在蒸發(fā)過程中 NaCl 在溶液中始終處于飽和狀態(tài)，所以析鹽量為： Ws2= Fs1F/X2Xs2 = = kg/h 核算堿液濃度 ： X2＇ =F/（ F1W2Ws2+W2＇） =（ +） = 假設(shè)相對誤差 Z=， 若︳ X2＇ X2 ︳ /X2〉 Z， 則重新設(shè) X2= X2＇， 代 入上式四川理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 蒸發(fā)過程工藝計(jì)算 13 重復(fù)上述計(jì)算，直至誤差在允許范圍內(nèi)為止，算得二效的濃度和析鹽量。由于真空度的逐步提高，二次蒸汽飽和溫度的降低幅度變大，因此，提高真空度能增加總有效溫度差。對于自然循環(huán)蒸發(fā)器，如液位過高，經(jīng)加熱室后過熱料液的閃蒸過程，可能大部分從沸騰室移至蒸發(fā)室，不能充分利用循環(huán)管中無汽泡料液與沸騰室中汽液混合物的重度差所提供的循環(huán)推動力，會降低循環(huán)速度。反之，則降低。 影響因數(shù) （ 1） 生蒸汽壓力 [4] 生蒸汽是電解堿液蒸發(fā)的熱源，較高的生蒸汽壓力可以使蒸發(fā)系統(tǒng)獲得較大的溫差，使裝置具有較大的生產(chǎn)能力。 三效順流流程 流程介紹 電解液 經(jīng)預(yù)熱后進(jìn)入一效蒸發(fā)器，自然循環(huán)加熱蒸發(fā)，濃縮后的堿液靠壓差順次過料到下一效，由三效出料至濃堿液貯槽 ，然后 再 進(jìn)行 冷 卻澄清。 并流流程的優(yōu)點(diǎn)是：后效蒸發(fā)室壓力較前效低，前效溶液可籍壓差流入后效，無需用泵輸送。 逆流加料流程的主要優(yōu)點(diǎn)是 ： 隨著溶液的濃度逐效提高，溶液 的溫度也在不斷的提高，因此各效的粘度比較接近，各效的傳熱系數(shù)也大致相同。 生 產(chǎn) 30%液堿，大多采用雙效順流，以及三效順流流程。從基建投資、能耗以及維修等綜合比較，裝置規(guī)模在日產(chǎn)燒堿 450 噸以上時(shí)才采用四效。 溫度差損失是限制效數(shù)的主要因素。但在實(shí)際蒸發(fā)內(nèi)由于存在上述因素，則多效蒸發(fā)時(shí)，便達(dá)不到上述的經(jīng)濟(jì)性。此外，其處理量很小且制造安裝要求高 四川理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 工藝流程的確定 7 選定工藝流程 電解堿液蒸發(fā)常在多效蒸發(fā)裝置中進(jìn)行，采用多效蒸發(fā)器的目的，是為了減少加熱蒸汽的耗量。料液由蒸發(fā)器上部沿切線方向加入（亦有加至與刮板同軸的甩料盤上的）。溶液不循環(huán)帶來好處有：（ 1）溶液在蒸發(fā)器中的停留時(shí)間很短，因而特別適用于熱敏性物料的蒸發(fā)；（ 2）整個溶液的 濃度，不象循環(huán)型那樣總是接近于完成液的濃度，因而這種蒸發(fā)器的有效溫差較大。 b. 降膜式蒸發(fā)器 ： 降膜式蒸發(fā)器和升膜式蒸發(fā)器的區(qū)別在于，料液是從蒸發(fā)器的頂部加入，在重力作用下沿管壁成膜狀下降，并在此過 程中蒸發(fā)增濃，在其底部得到濃縮液。常用的加熱管直徑為 25～ 50mm，管長和管徑之比約為 100～ 150。 （ 2）單程型蒸發(fā)器 特點(diǎn)：溶液以液膜的形式一次通過加熱室，不進(jìn)行循環(huán)。在這種蒸發(fā)器中，溶液的循環(huán)主要依靠外加的動力，用泵迫使它沿一定方向流動而產(chǎn)生循環(huán)。另外，這種蒸發(fā)器的循環(huán)管的截面積約為加熱管的總截面積的 2～ 3 倍，溶液循環(huán)速度可達(dá) 至 3 m/s 以上，故總傳熱系數(shù)亦較大。 ： 上述的自然循環(huán)蒸發(fā)器，其循環(huán)速度不夠大，一般均在 。溶液沿加熱管中央上升，而后循著懸筐式加熱室外壁與蒸發(fā)器內(nèi)壁間的環(huán)隙向下流動而構(gòu)成循環(huán)。這是循環(huán)式蒸發(fā)器的共同缺點(diǎn)。 為了使溶液有良好的循環(huán)，中央循環(huán)管的截面積一般為其它加熱管總四川理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 概述 5 截面積的 40～ 100%；加熱管高度一般為 1～ 2m；加熱管直徑在