【正文】 效數(shù)的主要因素。 并流流程的優(yōu)點是：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。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。 計算結(jié)果：得 X1= 則 F1=F/X1=其中： NaOH Fa1= = kg/h 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 合計 （ 2）第二效進行物料衡算 ： 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〉 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︳ P1＇ P1 ︳ /P1Z1所以進行重新計算 .則重新設(shè) P1=P1＇ , P2=P2＇ , W1=Wl1,W2=Wl2, W3=WL3 代入前面式開始重復(fù)上述計算，直至誤差全部在允許范圍內(nèi)為止。 因此本設(shè)計選用加熱蒸汽壓力為 ，進料溫度為第一效沸點。從而提高了傳熱系數(shù)，減少了設(shè)備的加熱面積，減少了投資。因此最佳效數(shù)要通過經(jīng)濟衡算決定。但因液 膜在管內(nèi)分布不易均勻，傳熱系數(shù)比升膜式蒸發(fā)器的較小，仍不適用易結(jié)晶或易結(jié)垢的物料。此外，設(shè)備龐大，消耗的材料多，需要高大的廠房等。但是由于結(jié)構(gòu)上的限制，循環(huán)速度不大。 蒸發(fā)器是由加熱室和分離室兩部分構(gòu)成。 按二次蒸汽的利用情況可以分為單效蒸發(fā)和多效蒸發(fā)，若產(chǎn)生的二次蒸汽不加利用，直接經(jīng)冷凝器冷凝后排出，這種操作稱為單效蒸發(fā)。本設(shè)計通過對整個蒸發(fā)過程進行總物料衡算，各效物料衡算，溫差損失計算，熱量衡算，并進行多次迭代后達到一定的誤差要求后算得各效的傳熱面積。 按操作壓力可以分為常壓、加壓或真空蒸發(fā)。二次蒸汽進入冷凝器冷凝后直接排除。此外，設(shè)備的清洗和維修也不夠方便，所以這種蒸發(fā)器難以完全滿足生產(chǎn)的要求。循環(huán)速度的大小可通過泵的流量調(diào)節(jié)來控制，一般在。其主要缺點是：對進料負荷的波動相當(dāng)敏感，當(dāng)設(shè)計或操作不適當(dāng)時不易成膜，此時，對流傳熱系數(shù)將明顯下降 。蒸發(fā)裝置中效數(shù)越多，溫度差損失越大，當(dāng)出現(xiàn)總溫度差損失等于或大于有效總溫度差時，蒸發(fā)操作就無法進行了。此外，后效較前效低，溶液自前效流入后效時，由于過熱而發(fā)生 自蒸發(fā)，從而蒸發(fā)更多的溶液。 根據(jù)不同型式的蒸發(fā)器。 計算得： 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 合計 （ 3）第三效作物料衡算 ： 進入蒸發(fā)器的物料：其中： NaOH kg/h NaCl H2O 洗滌水量 kg/h 離開蒸發(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 合計 （ 4）溫差損失計算 ： 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 ： 常壓下溶液的沸點升高為 : △ 0＇ =+ 算得 △ 01＇ = △ 02＇ = △ 03＇ = 二次蒸汽壓力下沸點升高的修正系數(shù)為 : f=(T＇ +273)2/R 二次蒸汽壓力下溶液沸點升高為 : △＇ =f△ 0＇ 則 △ 1＇ =℃ △ 2＇ =℃ △ 3＇ =℃ ③各效溶液的沸點 ： 蒸發(fā)器內(nèi)溶液的沸點等于蒸發(fā)室二次蒸汽溫度加上沸點升高值，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=沸點進料 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 對于第一效進行熱量衡算?，F(xiàn)在定為 。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。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。隨著效數(shù)的增加，所節(jié)省的生蒸汽量 不斷減小，同時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)能力和強度也不斷降低。由于成膜機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。這種蒸發(fā)器的主要缺點是液柱靜壓頭效應(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。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，應(yīng)用十分廣泛。 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。 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)過程為連續(xù)穩(wěn)定操作的過程。用物料計算的結(jié)果 并綜合考慮能耗和總費用等問題，對工藝過程進行一定的改進和優(yōu)化后，再 對設(shè)備的主要工藝尺寸進行計算 ， 以達到設(shè)計的要求；對輔助設(shè)備進行設(shè)計選型，選出適合的設(shè)備。真空蒸發(fā)有許多優(yōu)點： （ 1）、在低壓下操作，溶液沸點較低，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）、有利于對熱敏性物料的蒸發(fā)； （ 4）、操作溫度低，熱損失較小。 蒸發(fā)操作有單效蒸發(fā)和多效蒸發(fā)兩種方式。 ： 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，對標(biāo)準(zhǔn)式蒸發(fā)器結(jié)構(gòu)進行了更合理的改進，這就是懸筐式蒸發(fā)器。強制循環(huán)蒸發(fā)器的傳熱系數(shù)也比一般自然循環(huán)的大。 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。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決定的。這種流程的缺點是：后效溶液的濃度較前較大， 8 而沸點又較低，其粘度則相對較大，使后效蒸發(fā)器的傳熱系數(shù)較前效較小 查閱 相關(guān)資料后對各種蒸發(fā)流程做對比分析后知，順流蒸發(fā)時濃效液溫較低，對材質(zhì)要求較低，適合生產(chǎn) 3040%堿液的中小型企業(yè)。以及不同操作條件，制訂合理的液面高度，如對于標(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。進入蒸發(fā)器熱量： 新鮮蒸汽帶入熱量： D0H0 料液帶進熱量： （ FCp0Cpw/X0Cpw） T0 洗滌水帶入熱量： WCpwT0 Cpo、 Cpw 查《化工工藝手冊》分別為 kJ/（ kg. ℃ ）、 kJ/（ kg. ℃ ） 出蒸發(fā)器的熱量： 二次蒸汽帶出