【導(dǎo)讀】各效由于溶液的蒸汽壓下降所引起的溫度差損失?蒸發(fā)操作廣泛用于化工、輕工、制藥、食品等許多工業(yè)中。隨著工業(yè)技術(shù)的發(fā)展，新型蒸發(fā)設(shè)備不斷出現(xiàn)。蒸發(fā)器分別為循環(huán)型和單程型兩大類。本設(shè)計(jì)選擇中央循環(huán)管式蒸發(fā)器。管式又稱標(biāo)準(zhǔn)式蒸發(fā)器，在化學(xué)工業(yè)中應(yīng)用廣泛。由垂直管束組成，中間由一根直徑較大的中央循環(huán)管。在密度差的作用下，溶液由中央循環(huán)管下降，而由加熱管上升，做自然。溶液的循環(huán)流動提高了沸騰表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)，強(qiáng)化了蒸發(fā)過程。這種蒸發(fā)器結(jié)構(gòu)緊湊，操作可靠，傳熱效果好。溫差小，影響了傳熱。在中央循環(huán)管內(nèi)安裝一旋漿式攪拌器即構(gòu)成強(qiáng)制循環(huán)蒸發(fā)。器，可是液體的循環(huán)速度提高2～3倍。應(yīng)的壓強(qiáng)就很高，這將增加加熱的設(shè)備費(fèi)和操作費(fèi)。產(chǎn)生的二次蒸汽具有較高的溫度，可以全部利用。若一效加熱蒸汽壓強(qiáng)低，末效采用真空操作。根據(jù)以上論述選冷凝器的壓強(qiáng)為30kPa。多效蒸發(fā)工藝計(jì)算的主要依據(jù)是物料衡算、熱量衡算及傳熱速率方程。

　　

【正文】 頂部的有簡易式、慣性式及網(wǎng)式除沫器等，在蒸發(fā)器外部的有折流式、旋流式及離心式除沫器等。 慣性式除沫器是利用帶有液滴的二次蒸汽在突然改變運(yùn)動方向時(shí)，液滴因慣性作用而與蒸汽分離。其結(jié)構(gòu)簡單，中小型工廠中應(yīng)用較多。本設(shè)計(jì)選用慣性式除沫器。 慣性式除沫器的主要尺寸的計(jì)算： 01240D D mm?? 規(guī)格選取 273 16mm? ? 2::1:: 321 ?DDD 360D D mm?? 312 4 8 0H D D m m? ? ? 120h D mm?? 式中 0D —— 二次蒸汽的管徑， m； 1D —— 除沫器的內(nèi)管的直徑， m； 2D —— 除沫器外罩管的直徑， m； 3D —— 除沫器外殼直徑， m； H—— 除沫器的總高度， m； h—— 除 沫器內(nèi)管頂部與器頂?shù)木嚯x， m。 蒸汽冷凝器主要類型 蒸汽冷凝器的作用是用冷卻水將二次蒸汽冷凝。當(dāng)二次蒸汽為有價(jià)值的產(chǎn)品需要回收或會嚴(yán)重污染冷卻水時(shí)，應(yīng)采用間壁式冷卻器，如列管式、板式、螺旋板式及淋水式等熱交換器。當(dāng)二次蒸汽為水蒸氣不需要回收時(shí)，可采用直接接觸式冷凝器。二次蒸汽與冷卻水直接接觸進(jìn)行熱交換，其冷卻效果好、結(jié)構(gòu)簡單、操作方便、價(jià)格低廉，因此被廣泛使用，故在本設(shè)計(jì)中選用直接接觸式冷凝器。 直接接觸式冷凝器有多孔板式、水簾式、填充塔式及水噴射式等。 表 42各種型式蒸汽冷凝器的性能 冷凝器型式 多層多孔板式 單層多孔板式 水簾式 填充塔式 水噴射式 水汽接觸面積 大 較小 較大 大 最大 壓強(qiáng)降， Pa 10672021 小，可不計(jì) 13333333 較小 大 塔徑范圍 大小均可 不宜過大 ≦ 350mm ≦ 100mm 二次蒸汽量 2t/h 結(jié)構(gòu)與要求 較簡單 簡單 較簡單，安裝有一定要求 簡單 不簡易，加工有一定要求 水量 較大 較大 較大 較大 最大 其他 孔易堵塞 適用于腐蝕性蒸汽 綜合考慮各種設(shè)備的性能，本設(shè)計(jì)選用水噴射式蒸汽冷凝器。 水噴射式冷凝器的工作原理是冷卻水依 靠泵加壓后經(jīng)噴嘴霧化使二次蒸汽冷凝。不凝氣也隨冷卻水由排水管排出。此過程產(chǎn)生真空，則不需要真空泵就可以造成和保持系統(tǒng)的真空度。但單位二次蒸汽所需的冷卻水量大，二次蒸汽量過大時(shí)不宜采用。 蒸汽冷凝器的設(shè)計(jì)與選用 工作水量的計(jì)算 對以冷凝為主的水噴射式冷凝器，其冷卻水用量決定于被冷凝蒸汽的熱焓、冷卻水的進(jìn)出口溫度，按下式計(jì)算： 冷卻水用量 3 9 9 7 6 .4 2 /D W kg h?? ，冷卻水進(jìn)出口溫度分別為 201?t ℃， 402?t ℃ 平均溫度 12302ttt ???℃ 由平均溫度查得： )/(1 8 CkgkJC p ??? ； 蒸汽的焓 kgkJI /? ? ?12 2 )( ttC tCIDW P P??? ? ?? ? 59 9 7 6 . 4 2 2 6 0 6 . 4 4 . 1 8 7 4 0 2 . 9 1 0 /4 . 1 8 7 4 0 2 0 k g h? ? ?? ? ??? 式中 W —— 冷卻水用量， ；hg/k D —— 冷 凝蒸汽量， ；hg/k I —— 蒸汽的焓， ；kgJ/k 21,tt —— 冷卻水進(jìn)出口溫度，℃（冷卻水可循環(huán)使用）； pC —— 冷卻水平均比熱， ?gJ k/(k ℃）。 噴射器結(jié)構(gòu)尺寸的計(jì)算 （ 1）噴嘴數(shù) n 及噴嘴直徑 0d 工作水通過噴嘴的壓強(qiáng)差 600 30 570P kpa? ? ? ? 由平均溫度查得水的密度 /kg m? ? ， ? 取 通過一個(gè)噴嘴的水流速度為： 31 2 2 5 7 0 1 00 . 9 5 3 2 . 1 4 /9 9 5 . 7Pu m s? ?? ? ?? ? ? ? 式中 P? —— 工作水通過噴嘴的壓強(qiáng)差， Pa,即工作水進(jìn)口壓強(qiáng)與混合室（吸入壓強(qiáng) ） 壓強(qiáng)之差 ? —— 水的密度， 3/k mg ? —— 流量系數(shù)，可取 噴嘴直徑 0d ，在水質(zhì)清潔時(shí)可取 即可。選定，一般為 mmmm 221285 ?? 0d 后， 噴嘴個(gè)數(shù) n 的確定公式為： 12043600 udnW ?? ? 選擇適宜的噴嘴直徑： mmd 200 ? 120360 04 udWn ???? ?? ? ?5 234 2 .9 1 0 29 9 5 .7 3 6 0 0 3 .1 4 2 0 1 0 3 2 .1 4?????? ? ? ? ?（個(gè)） 可以取噴頭的數(shù)目為 2 個(gè)。 （ 2）文氏管喉部直徑 文氏管喉部直徑： Cppdd ??? 03 式中： Pap C 差，排出壓強(qiáng)與吸入壓強(qiáng)之??? ； 0570 , 100 20 80 , 14cP k pa P k pa d m m? ? ? ? ? ? ? Cppdd ??? 03 5701 4 3 7 . 3 7 , 3 880 m m m m? ? ? 取 故選用 45 ? ? 的無縫不銹鋼管。 式中 cP? —— 排出壓強(qiáng)與吸入壓強(qiáng)之差， Pa （ 3）噴射器其他各部分尺寸 噴射器其他各部分尺寸按下列范圍選取 : 文氏管喉管長度 233 3 38 114L d m m? ? ? ? 實(shí)際中取 120 mm 文氏管收 縮口直徑 ? ?231. 58 ~ 1. 78 1. 6 38 60 .8d d m m? ? ? ? 故選用 ?? 無縫不銹鋼管 文氏管收縮段長度 ? ? ? ? ? ?1 2 31 .7 ~ 5 .1 5 5 6 0 .8 3 8 1 1 4L d d m m? ? ? ? ? ? 實(shí)際中取 120 mm 文氏管收縮角度 39。1 611??? 左右 文氏管擴(kuò)散段直徑 38 d m m? ? ? ? 故選用 75 ? ? 無縫不銹鋼管 文氏管擴(kuò)散段長度 ? ? ? ? ? ?3 4 34 ~ 15 10 67 .6 4 38 29 6. 4L d d m m? ? ? ? ? ? 實(shí)際中取 297 mm 文氏管擴(kuò)散段角度 39。2 543??? 左右 射流長度的決定 噴射水的射流長度，是指噴嘴出口處到聚焦點(diǎn)的水柱長度。該長度越長，汽室就要越高。實(shí)踐證明，射流長度以不出現(xiàn)散流為度，即設(shè)計(jì)水噴射冷凝器時(shí)，既要考慮到有利于熱交換，又要照顧到不凝性氣體的排除能力。通常從換熱觀點(diǎn)要求愈長接觸面積愈大；但過長則射流速度大大減慢，必將嚴(yán)重影響排除不凝性氣體的能力，以致無法獲得預(yù)期的真空度。噴射冷凝器的射流長度與噴嘴直徑的關(guān)系見表 43。 表 43 噴射冷凝器的射流長度與噴嘴直徑的關(guān)系 噴嘴直徑， mm 噴射水流長度， mm 1620 15002021 1215 12001500 58 200500 因?yàn)?mmd 140 ? 所以取噴射水流長度 1400 mm. 第五章 設(shè)計(jì)結(jié)果一覽表 設(shè)計(jì)結(jié)果見表 51 至表 54。 表 51 蒸發(fā)操作參數(shù) 效數(shù) 參數(shù) 1 2 3 冷凝器 加熱蒸汽溫度，℃ 溶液沸點(diǎn)， ℃ 完成液組成 蒸發(fā)水量， kg/h 生蒸汽量， kg/h 傳熱面積， 2m 143 143 143 表 52蒸發(fā)器結(jié)構(gòu)參數(shù) 加熱管數(shù)目 ,根 414 循環(huán)管管徑 426 12mm? ? 加熱管外徑， mm 38 分離室直徑， m 分離室高度， m 溶液進(jìn)出口尺寸 89 ? ? 加熱蒸汽和二次蒸汽出口 273 16mm? ? 冷凝水出口 mm240?? 表 53 氣液分離器結(jié)構(gòu)參數(shù) 二次蒸汽的管徑， mm 240 除沫器內(nèi)管的直徑， mm 240 規(guī)格 273 16mm? ? 除沫器外罩管的 直徑， mm 360 規(guī)格 377 8mm? ? 除沫器外殼的直徑， mm 214 規(guī)格 mm15245?? 除沫器的總高度， mm 480 除沫器內(nèi)管頂部和器頂?shù)木嚯x， mm 120 冷凝器類型：水噴射式蒸汽冷凝器 表 54冷凝器結(jié)構(gòu)參數(shù) 工作水量， hkg/ 10? 噴嘴數(shù)，個(gè) 2 噴嘴直徑， mm 20 文氏管喉部管徑 45 ? ? 文氏管喉管長度， mm 114 文氏管收縮口直徑， ?? 文氏管收縮段長度， mm 114 文氏管收縮角度 ， 39。611? 文氏管擴(kuò)散段直徑， mm 75 ? ? 文氏管擴(kuò)散段角度， 39。543? 噴射水流長度， mm 1400