【正文】 （ H1CPWt1） = RD/R1 （ T0t1） /（ H1CPWt1） =（ T0t1） / R1=N1 同理： （ H1CPWt1） /（ H2CPWt2） = R1/R2 （ H2CPWt2） /（ H3CPWt3） = R2/R3 ②總的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： 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。 蒸發(fā)水量 對(duì)于第一效進(jìn)行熱量衡算。以及不同操作條件，制訂合理的液面高度，如對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)式自然循環(huán)蒸發(fā)器，一般把適宜的液位高度定在加熱室上花板以上 50 cm處。 生蒸汽壓力偏低，蒸發(fā) 器將不能維持良好的沸騰狀態(tài)，特別是對(duì)自然循環(huán)蒸發(fā)器，由于料液循環(huán)速度小，管內(nèi)傳熱系數(shù)將按循環(huán)速度的 次方而降低。這種流程的缺點(diǎn)是：后效溶液的濃度較前較大， 8 而沸點(diǎn)又較低，其粘度則相對(duì)較大，使后效蒸發(fā)器的傳熱系數(shù)較前效較小 查閱 相關(guān)資料后對(duì)各種蒸發(fā)流程做對(duì)比分析后知，順流蒸發(fā)時(shí)濃效液溫較低，對(duì)材質(zhì)要求較低，適合生產(chǎn) 3040%堿液的中小型企業(yè)。 生產(chǎn) 42%液堿，不宜采用三效逆流，由于一效需要采鹽，一效蒸發(fā)器是正壓操作罐，高溫高濃度堿，對(duì)泵的材質(zhì)及密封要求較高；若一效不采鹽，閃蒸效出料的結(jié)晶量就要超過(guò) 12%，會(huì)引起管道的嚴(yán)重堵塞。若增加有效總溫差，就需要壓力較高的蒸汽，因此效數(shù)也是由所供蒸汽的壓力來(lái)決定的。這就是多效蒸發(fā)的操作原理。 c. 刮板式蒸發(fā)器 ： 蒸發(fā)器外殼內(nèi)帶有加熱蒸汽夾套，其內(nèi)裝有可旋轉(zhuǎn)的葉片即刮板。溶液則被上升的蒸汽所帶動(dòng)，沿管壁成膜狀上升并繼續(xù)蒸發(fā)，汽、 6 液混合物在分離器內(nèi)分離，完成液由分離器底部排出，二次蒸汽則在頂部導(dǎo)出。強(qiáng)制循環(huán)蒸發(fā)器的傳熱系數(shù)也比一般自然循環(huán)的大。 其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是在加熱室上增設(shè)沸騰室。 ： 為了克服循環(huán)式蒸發(fā)器中蒸發(fā)液易結(jié)晶、易結(jié)垢且不易清洗等缺點(diǎn)，對(duì)標(biāo)準(zhǔn)式蒸發(fā)器結(jié)構(gòu)進(jìn)行了更合理的改進(jìn)，這就是懸筐式蒸發(fā)器。這種循環(huán)，主要是由溶液的密度差引起，故稱(chēng)為自然循環(huán)。 蒸發(fā)操作有單效蒸發(fā)和多效蒸發(fā)兩種方式。 （ 3）節(jié)約能源 蒸發(fā)時(shí)汽化的溶劑量較大，需要消耗較大的加熱蒸氣。真空蒸發(fā)有許多優(yōu)點(diǎn)： （ 1）、在低壓下操作，溶液沸點(diǎn)較低，有利于提高蒸發(fā)的傳熱溫度差，減小蒸發(fā)器的傳熱面積； （ 2）、可以利用低壓蒸氣作為加熱劑； （ 3）、有利于對(duì)熱敏性物料的蒸發(fā)； （ 4）、操作溫度低，熱損失較小。溶液在蒸發(fā)器內(nèi)因各處密度的差異而形成某種循環(huán)流動(dòng)，被濃縮到規(guī)定濃度后排出蒸發(fā)器外。用物料計(jì)算的結(jié)果 并綜合考慮能耗和總費(fèi)用等問(wèn)題，對(duì)工藝過(guò)程進(jìn)行一定的改進(jìn)和優(yōu)化后，再 對(duì)設(shè)備的主要工藝尺寸進(jìn)行計(jì)算 ， 以達(dá)到設(shè)計(jì)的要求；對(duì)輔助設(shè)備進(jìn)行設(shè)計(jì)選型，選出適合的設(shè)備。 design and selection of auxiliary equipment to select the appropriate equipment. Finally, with control points to draw out the flow chart, see attached. Keywords: evaporator, threeway downstream, caustic soda evaporation 3 述 蒸發(fā)是采用加熱的方法，使含有不揮發(fā)性雜質(zhì)（如鹽類(lèi)）的溶液沸騰，除去其中被汽化單位部分雜質(zhì)，使溶液得以濃縮的單元操作過(guò)程。 按操作的方式可以分為間歇式和連續(xù)式，工業(yè)上大多數(shù)蒸發(fā)過(guò)程為連續(xù)穩(wěn)定操作的過(guò)程。 4 蒸發(fā)時(shí)間壁兩側(cè)分別為蒸氣冷凝和液體沸騰的傳熱過(guò)程，蒸發(fā)器也就是一種換熱器。 蒸發(fā)設(shè)備主要包括蒸發(fā)器，冷凝器和除沫器，工業(yè)上需要蒸發(fā)的物料有多種，它們的物性各不相同，為了適應(yīng)不同物料的加工要求，形成了多種形式的蒸發(fā)器。 由于生產(chǎn)要求的不同，蒸發(fā)設(shè)備有多種不同的結(jié)構(gòu)型式。這種蒸發(fā)器由于結(jié)構(gòu)緊湊、制造方便、傳熱較好及操作可靠等優(yōu)點(diǎn)，應(yīng)用十分廣泛。由于環(huán)隙面積約為加熱管總截面積的 100 至 150%，故溶液循環(huán)速度比標(biāo)準(zhǔn)式蒸發(fā)器為大，可達(dá) 。這種蒸發(fā)器的主要缺點(diǎn)是液柱靜壓頭效應(yīng)引起的溫度差損失較大，為了保持一定的有效溫度差要求加熱蒸汽有較高的壓力。 優(yōu)點(diǎn)：溶液停留時(shí)間短，故特別適用于熱敏性物料的 蒸發(fā)；溫度差損失較小，表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)較大。由于成膜機(jī)理不同于升膜式蒸發(fā)器，故降膜式蒸發(fā)器可以蒸發(fā)濃度較高、粘度較大（例如在 ～ ）、熱敏性的物料。由于重力、離心力和旋轉(zhuǎn)刮板刮帶作用，溶液在器內(nèi)壁形成下旋的薄膜，并在此過(guò)程中被蒸發(fā)濃縮，完成液在底部排出。隨著效數(shù)的增加，所節(jié)省的生蒸汽量 不斷減小，同時(shí)各效所分配到的有效溫差，隨著效數(shù)的增加而減小，生產(chǎn)能力和強(qiáng)度也不斷降低。 選擇合適的蒸汽壓力與經(jīng)濟(jì)效數(shù)，可以達(dá)到較好的經(jīng)濟(jì)效果。由于堿液與蒸汽為逆流流向，這樣可以使低粘度的堿液在低溫下沸騰，高濃度、高粘度的堿液在高溫下沸騰。二、三效蒸發(fā)器的鹽漿，分別送旋風(fēng)分離器增稠后，經(jīng)離心機(jī)分離氯化鈉結(jié)晶，再溶化 成回收鹽水送鹽水工序。所以將加熱蒸汽壓力作為控制值，然后調(diào)節(jié)蒸汽量是很必要的。 真空度由大氣冷凝器 下水排出溫度來(lái)調(diào)節(jié)， 下水溫度過(guò)高，真 空度難以保證．過(guò)低 時(shí)用水水量過(guò)多，則水耗上升?，F(xiàn)在定為 。 由于︳ P1＇ P1 ︳ /P1Z1 所以進(jìn)行重新計(jì)算 .則重新設(shè) P1=P1＇ , P2=P2＇ , W1=Wl1,W2=Wl2, W3=WL3 代入前面式開(kāi)始重復(fù)上述計(jì)算。 計(jì)算得： 則 X2= F2=F/X2=其中 NaOH Fa2 = = NaCl Fs2 == kg/h H2O Fw2 = （ ） =則蒸發(fā)水量為： 19 W2=Fw1Fw2+ W2＇ =+ = kg/h 第二效列物料平衡表 ： 表 38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 H2O H2O 洗滌 水量 蒸發(fā) 水量 析鹽量 合計(jì) 合計(jì) （ 3）第三效作物料衡算 ： 進(jìn)入蒸發(fā)器的物料：其中： NaOH kg/h NaCl H2O 洗滌水量 kg/h 離開(kāi)蒸發(fā)器的堿液： 其中： NaOH kg/h NaCl kg/h H2O 蒸發(fā)水量為： W3=+= kg/h 析鹽量為： Ws3== kg/h 第三效的 物料平衡如表： 20 表 39第三效的物料平衡 (單位： kg/h) 進(jìn)入蒸發(fā)系統(tǒng) 出蒸發(fā)系統(tǒng) 電解堿液 電解堿液 NaOH NaOH NaCl NaCl H2O H2O 洗滌 水量 蒸發(fā) 水量 析鹽量 合計(jì) 合計(jì) （ 4）溫差損失計(jì)算 ： ①估算各效二次蒸汽壓力 ： 根據(jù)《化工原理》查得 P1=(絕 ) T1＇ =℃ r1＇ =P2=(絕 ) T2＇ =℃ r2＇ =P3=(絕 ) T3＇ =℃ r3＇ =②溶液中因溶質(zhì)濃度引起的溫度損失 ： 常壓下溶液的沸點(diǎn)升高為 : △ 0＇ =+ 算得 △ 01＇ = △ 02＇ = △ 03＇ = 二次蒸汽壓力下沸點(diǎn)升高的修正系數(shù)為 : f=(T＇ +273)2/R 二次蒸汽壓力下溶液沸點(diǎn)升高為 : △＇ =f△ 0＇ 則 △ 1＇ =℃ △ 2＇ =℃ △ 3＇ =℃ ③各效溶液的沸點(diǎn) ： 蒸發(fā)器內(nèi)溶液的沸點(diǎn)等于蒸發(fā)室二次蒸汽溫度加上沸點(diǎn)升高值，則 I效： tL= T1＇ +△ 1＇ +△ 1＇＇ =++2=℃ II 效： t2= T2＇ +△ 2＇ +△ 2＇＇ =++2=℃ III 效： t3= T3＇ +△ 3＇ +△ 3＇＇ =++2=℃ （ t1t2） / R2=N2 （ t2t3） / R3 =N3 考慮熱損失，溶液濃縮熱等都記入熱損失中，故取熱利用系數(shù)為 [3]η=～：取經(jīng)驗(yàn)值為 η1= η2=η3=η= 一效蒸發(fā)水量為： Wl1=[D RD/R1 +（ FCp0/X0Cpw+W1ˊ） Cpw N1] η1 同理二、三效蒸發(fā)水量為： Wl2=[ Wl1R1/R2 +（ FCp0/X0CpwWl1+W2ˊ） Cpw N2] η 2 Wl3=[ Wl2R2/R3 +（ FCp0/X0Cpw Wl1 Wl2+ W3ˊ） Cpw N3] η 3 21 由于 R0/R1= R1/R2=R2/R3=沸點(diǎn)進(jìn)料 N1=0 N2=（ ） /= N3=（ ） /= 將其數(shù)代入前面的式子得： Wl1= Wl2=[ Wl1R1/R2 +（ FCp0/X0Cpw+W1ˊ） Cpw N2] η 2 Wl3=[ Wl2R2/R3 +（ FCp0/X0Cpw Wl1 Wl2+ W3ˊ） Cpw N3] η 3 解之上述方程組的： D=Wl1=Wl2=Wl3=（ 5）熱量衡算 ： ①蒸發(fā)水量 對(duì)于第一效進(jìn)行熱量衡算。 表 34計(jì)算數(shù)據(jù)