【文章內容簡介】 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。 即加熱蒸氣走向與并流相同，而物料走向則與并流相反。這種加料的特點是各效中的傳熱系數較均勻，適于處理黏度隨溫度變化較大的物料。 即加熱蒸氣走向與 并流相同，但原料液和完成液則分別從各效 11 中加入和排出。這種流程適用于處理易結晶物料。 本流程的特點是在各效間兼用并流和逆流加料法。兼有并、逆流的優(yōu)點，但是 操作復雜，適于料液粘度隨濃度顯著增加的場合。 由于本次設計所處理的物料為燒堿溶液，才用一般的并流操作即可。 工藝 流程 圖 工藝計算及主體結構計算 三效蒸發(fā)工藝計算 三效蒸發(fā)器設計流程 用試差法求解的具體計算采取以下步驟： 設各效蒸發(fā)量 W1 ,W2，…和各效壓力 p1， p2，…為初值。各效蒸發(fā)量的初值可按各效蒸發(fā)量相等的 原則確定，也可以根據具體蒸發(fā)過程的經驗數據確定。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。 根據各效蒸發(fā)量的初值，應用物料衡算就確定各效溶液溶液濃度 xi。 根據各效壓力的初設值與計算出的溶液濃度 xi，確定各效的溫度差損失Δ i和溶液沸點 Ti。 應用熱量衡算，解出加熱蒸汽用量 D 與各效蒸發(fā)量 W1 ,W2，…。 應用傳熱速率方程式，計算各效所需的傳熱面積 Ai。 檢驗各效蒸發(fā)量的計算值和初設值是否相等，各效傳熱面積是否相等，如果不相等，重設初值，重新計算。 一、 物料衡算 第一效，設 溶質在蒸發(fā)過 程中不揮發(fā)，且蒸發(fā)過程是個定態(tài)過程，單位時間進入和離開蒸發(fā)器的量相等，即 110 )(x xWFF ?? 水分蒸發(fā)量： )1( 10xxFW ?? 12 完成液的濃度： 101 WFFxx ?? 式中： F — 原料液量， kg/h； W — 蒸發(fā)水量， kg/h； 0w — 原料液中溶質的濃度，質量分數； 1w — 完成液中溶質的濃度，質量分數。 第二效，同第一效， 22111)()x( xWWFWF ???? 完成液的濃度： 2112 )( WWF xWFx ???? 二、 熱量衡算 第一效， 對蒸發(fā)器作熱量衡算， 當加熱蒸汽在飽和溫度下排出時， )( 01039。1111 TTFcrWrD ??? 即 39。1 010111 )(r TTFcrDW ??? 式中 D — 加熱蒸汽消耗量， kg/h； r — 加熱蒸汽的 冷凝熱 ， J/kg； 39。— 水的汽化熱 ， J/kg ； 0c — 原料液的 平均質量熱容 ， J/（ kg K） ； T— 溫度，（℃） 考慮到稀釋熱和熱損失，需要引入熱利用系數η，則： 39。1 010111 )(r TTFcrDW ???η 1 溶液稀釋熱越大，η越小，對于 NaOH 溶液，可以利用下列經驗公式計算： η = x 13 其中Δ x 為溶液在蒸發(fā)器中濃度的增高值，以質量分數表示。 第二效，同第一效， )()( 121139。2239。11 TTcWFrWrW ???? 39。2 011039。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。112 TTAKrW s ??? 其中 sT 為熱蒸汽的冷凝溫度， 2,sT 為來自第一效的二次蒸汽在第二效的冷凝溫度， )( 39。39。39。39。39。39。12, ??????? Ts 四、 傳熱面積計算 miii TK QA ?? 其中， K為蒸發(fā)器的加熱室傳熱系數， mT? 為加熱室兩側的平均溫差。 Q 為蒸發(fā)器加熱室的傳熱速率，稱為蒸發(fā)器的熱負荷，根據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。 DrhHDQ cs ??? )( 設計計算 總蒸發(fā)量： F= 104 噸 /年 = 104247。 330247。 24=3157kg/h 14 ) (3157)1(10 ?????? xxFW 因并流加料，蒸發(fā)中無額外蒸汽引出，可設 Ｗ 1: Ｗ 2: Ｗ 3＝ :: Ｗ＝Ｗ 1＋Ｗ 2＋Ｗ 3＝ 1 解得： Ｗ 1＝ ＝ Ｗ 2＝ ＝ Ｗ 3＝ ＝ 861kg/h 完成液的濃度 ： 101 ?? ???? WF Fxx 2102 ??? ????? WWF Fxx ?x 設各效間壓強降相等，則總壓強為： ??? ＝ ?????? kkPa 各效間的平均壓強差為 i?? ＝ ?????kPa 于是二次蒸汽壓強： kPakPakPa17739。339。239。1?????? 各效的二次蒸汽壓強，從書中查的相應的二次蒸汽溫度和比汽化焓列于下表中： 15 4 效數 參數 1 2 3 二次蒸汽壓強 39。i? ， kPa 177 二次蒸汽溫度 39。i? ， ℃ （即下一效加熱蒸汽溫度） 二次蒸汽的比汽化焓 39。ir ，kj/kg(即下一效加熱蒸汽的比汽化焓 ) 2155 2215 2370 (1)各效由于溶液的蒸汽壓下降所引起的溫度差損失 39。? 根據各效的二次蒸汽溫度 39。i? （亦即相同壓強下水的沸點）和各效完成液的濃度 ix ，由 NaOH 水溶液的杜林線圖查的各效溶液的沸點 iAt, 分別為 : 1,At ＝ ℃ 2,At ＝ ℃ 3,At ＝ ℃ 則各效由于溶液的蒸汽壓下降所引起的溫度差損失為 39。1? ＝ 1,At 39。1T ＝ ＝ ℃ 39。2? ＝ 2,At 39。2T ＝ ＝ ℃ 39。3? ＝ 3,At 39。3T ＝ ＝ ℃ 所以 ?? ＝ ＋ ＋ ＝ ℃ (2)各效由于溶液靜壓強所引起的溫度差損失 39。? 根據 m? ＝ 239。 gl??? 16 得 1,m? ＝ 339 103＋2 ?? ＝ 346 103Pa＝ 346kPa 2,m? ＝ 178 103＋2 ?? ＝ 186 103 Pa＝ 186kPa 3,m? ＝ 15 103＋2 ?? ＝ 24 103 Pa＝ 24kPa 根據各效溶液的平均壓強，由書中查得對應的飽和溫度為： 1,mT ＝ ℃ 2,mT ＝ ℃ 3,mT ＝ ℃ 從而得 39。1? ＝ 1,mT 39。1T ＝ ＝ ℃ 39。2? ＝ 2,mT 39。2T ＝ ＝ ℃ 39。3? ＝ 3,mT 39。3T ＝ ＝ ℃ 所以 ??39。39。 ＝ 39。1? ＋ 39。2? ＋ 39。3? ＝ ＋ ＋ ＝ ℃ （ 3）由于流體阻力產生壓強降所引起的溫度差損失 根據經驗取 39。39。1? ＝ 39。39。2? ＝ 39。39。3? ＝ 1℃ 所以 ??39。39。39。 ＝ 39。39。1? ＋ 39。39。2? ＋ 39。39。3? ＝ 3℃ （ 4）各效溶液的沸點和有效總溫度差 溶液的沸點 1t ＝ 39。1T ＋ 1? ＝ ＋ ＋ ＋ 1＝ ℃ 2t ＝ 39。2T ＋ 2? ＝ ＋ ＋ ＋ 1＝ ℃ 3t ＝ 39。3T ＋ 3? ＝ ＋ ＋ ＋ 1＝ ℃ 有效總溫度差 17 ??t ＝ ? ? ???? 39。1 kTT ＝（ ） （ ＋ ＋ 3） ＝ 48℃ 第一效：根據熱量衡算式 沸點加