【正文】 ＋ 1＝ ℃ 2t ＝ 39。39。39。39。39。3? ＝ 1℃ 所以 ??39。2? ＝ 39。1? ＝ 39。3? ＝ ＋ ＋ ＝ ℃ （ 3）由于流體阻力產(chǎn)生壓強(qiáng)降所引起的溫度差損失 根據(jù)經(jīng)驗取 39。1? ＋ 39。39。3? ＝ 3,mT 39。2? ＝ 2,mT 39。1? ＝ 1,mT 39。? 根據(jù) m? ＝ 239。3? ＝ 3,At 39。2? ＝ 2,At 39。1? ＝ 1,At 39。? 根據(jù)各效的二次蒸汽溫度 39。i? ， ℃ （即下一效加熱蒸汽溫度） 二次蒸汽的比汽化焓 39。1?????? 各效的二次蒸汽壓強(qiáng)，從書中查的相應(yīng)的二次蒸汽溫度和比汽化焓列于下表中： 15 4 效數(shù) 參數(shù) 1 2 3 二次蒸汽壓強(qiáng) 39。339。 330247。 Q 為蒸發(fā)器加熱室的傳熱速率，稱為蒸發(fā)器的熱負(fù)荷，根據(jù)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。39。39。39。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。11 TTcWFrWrW ???? 39。 第二效，同第一效， )()( 121139。— 水的汽化熱 ， J/kg ； 0c — 原料液的 平均質(zhì)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(shù)η，則： 39。1111 TTFcrWrD ??? 即 39。 一、 物料衡算 第一效，設(shè) 溶質(zhì)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(jìn)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(zhì)的濃度，質(zhì)量分?jǐn)?shù)； 1w — 完成液中溶質(zhì)的濃度，質(zhì)量分?jǐn)?shù)。 應(yīng)用傳熱速率方程式，計算各效所需的傳熱面積 Ai。 根據(jù)各效壓力的初設(shè)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。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。 工藝 流程 圖 工藝計算及主體結(jié)構(gòu)計算 三效蒸發(fā)工藝計算 三效蒸發(fā)器設(shè)計流程 用試差法求解的具體計算采取以下步驟： 設(shè)各效蒸發(fā)量 W1 ,W2，…和各效壓力 p1， p2，…為初值。兼有并、逆流的優(yōu)點，但是 操作復(fù)雜，適于料液粘度隨濃度顯著增加的場合。這種流程適用于處理易結(jié)晶物料。這種加料的特點是各效中的傳熱系數(shù)較均勻，適于處理黏度隨溫度變化較大的物料。這種加料的特點是前一效到后一效可自動加料，后一效中的物料會產(chǎn)生自蒸發(fā)，可多蒸出部分水汽，但溶液的黏度會隨效數(shù)的增加而增大，使傳熱系數(shù)逐效下降，所以并流加料不適宜處理隨濃度增加而增加較高的物料。 三效蒸發(fā)工藝流程 采用多效蒸發(fā)的目的是為了 減少新鮮蒸氣用量，具體方法是將前一效的二次蒸氣作為后一效的加熱蒸氣。 需要指出的是，蒸發(fā)器中的負(fù)壓主要是由于二次蒸汽冷凝所致，而真空裝置僅是抽吸蒸發(fā)系統(tǒng)泄漏的空氣、物料及冷卻水中溶解的不凝性氣體和冷卻水飽和溫度下的水蒸汽等，冷凝器后必須安真空裝置才能維持蒸發(fā)操作的真空度。后一種冷凝 器一般均在負(fù)壓下操作，這時為將混合冷凝后的水排出，冷凝器必須設(shè)置得足夠高，冷凝器底部的長管稱為大氣腿。倘若二次蒸汽為需回收的有價值物料或會嚴(yán)重污染水源，則應(yīng)采用間壁式冷凝器。 （二）冷凝器和真空裝置 1. 冷凝器 冷凝器的作用是冷凝二次蒸汽。圖 512 為幾種除塵器的結(jié)構(gòu)示意圖。 蒸發(fā)器的輔助設(shè)備 （一） 除沫器（汽液分離器） 蒸發(fā)操作時產(chǎn)生的二次蒸汽，在分離室與液體分離后，仍夾帶大量液滴，尤其是處理易產(chǎn)生泡沫的液體，夾帶更為嚴(yán)重。 表 51列出了常見蒸發(fā)器的一些重要性能，可供選型的參考。為獲得高的蒸發(fā)比，這類蒸發(fā)器在高溫度差下和單程操作。為此，彎曲的螺旋管將引起二次流，二次流被施加在沿管軸的流動上，這此作用可促進(jìn)湍流并強(qiáng)化高粘情況下的熱傳遞。不適于處理不能被燃燒氣污染及熱敏性的溶液。 （三）其它蒸發(fā)器 1 . 直接加熱蒸發(fā)器（浸沒燃燒式） 將一定比例的燃燒氣與空氣直接噴入溶液中，燃燒氣的溫度可高達(dá) 1200～1800℃，由于氣、液間的溫度差大，且氣體對溶液產(chǎn)生強(qiáng)烈的鼓泡作用，使水分圖 58 降膜式蒸發(fā)器 9 迅速蒸發(fā)，蒸出的二次蒸汽與煙道氣一同由頂部排出。汽化的二次蒸汽在加熱管上端無夾套部分被旋刮板分去液沫，然后由上部抽出并加以冷凝，濃縮液由蒸發(fā)器底部放出。專為高粘度溶液的蒸發(fā)而設(shè)計。 適于處理濃縮過程中粘度變化大的溶液、廠房有限制的場合。 （ 3）升 降膜式蒸發(fā)器 蒸發(fā)器由升膜管束和降膜管束組合而成，蒸發(fā)器的底部封頭內(nèi)有一隔板，將加熱管束分成兩部分。為使溶液在加熱管內(nèi)壁形 成均勻液膜，且不便二次蒸汽由管上端竄出，須良好地設(shè)計液體分布器。料液由加熱室頂部加入，經(jīng)液體分布器分布后呈膜狀向下流動。 不適用于：高粘度，易結(jié)晶、結(jié)垢的溶液。在常壓下，管上端出口速度以保持20~50m/s 為宜。被濃縮的液體經(jīng)汽液分離即排出蒸發(fā)器。 圖 57 所示升膜式蒸發(fā)器，這種蒸發(fā)器的加熱管束可長達(dá)3~10m。 （二）單程型蒸發(fā)器（膜式蒸發(fā)器） 循環(huán)型蒸發(fā)器的共同特點蒸發(fā)器內(nèi)料液的滯留量大，物料在高溫下停留時間長，對熱敏性物料不利。其優(yōu)點是，傳熱系數(shù)大，利于處理粘度較大、易結(jié)垢、易結(jié)晶的物料。為提高循環(huán)速度，可用循環(huán)泵進(jìn)行強(qiáng)制循環(huán)，如圖 410 所示。 適于處理有晶體析出或易結(jié)垢的溶液 。 優(yōu)點：流動 阻力?。谎h(huán)速度高；傳熱效果好；加熱管內(nèi)不易堵塞。 適于處理易結(jié)垢、有晶體析出、處理量大的溶液 。這樣有利于液體在器內(nèi)的循環(huán)，循環(huán)速度可達(dá) 。由于與蒸發(fā)器外殼接觸的是溫度較低的沸騰液體，故其熱損失較小 。操作時，溶液沿環(huán)隙下降而沿加熱管上升，形成自然循環(huán)。其加熱室像個懸筐，懸掛在蒸發(fā)器殼體的下部，可由頂部取出，便于清洗與更換。 適于處理結(jié)垢不嚴(yán) 重、腐蝕性小的溶液。 優(yōu)點：溶液循環(huán)好；傳熱效率高；結(jié)構(gòu)緊湊、制造方便、操作可靠。密度差越大，加熱管越長，循環(huán)速度越大。這樣造成了混合液在管束中向上，在中央循環(huán)管向下的自然循環(huán)流動。蒸發(fā)器的加熱器由垂直管束構(gòu)成，管束中央有一根直徑較大的管子，稱為中央循環(huán)管，其截面積一般為管束總截面積的 40%～ 100%。有分為自然循環(huán)型和強(qiáng)制循環(huán)型兩類。 （一）循環(huán)型蒸發(fā)器 特點：溶 液在蒸發(fā)器中循環(huán)流動，因而可以提高傳熱效果。加熱室有多種多樣的形式，以適應(yīng)各種生產(chǎn)工藝的不同要求。此外，壓縮機(jī)的投資費用較大，需要維修保養(yǎng)，這些缺點也在一定程度上限制了它的使用。對于沸點升高大的溶液的蒸發(fā)，熱泵蒸發(fā)器的經(jīng)濟(jì)程度大為降低。 但是，要達(dá)到較好的經(jīng)濟(jì)效益，壓縮功的壓縮比不能太大，即二次蒸汽的壓力和溫度需提高的愈多，壓縮比愈大，愈不經(jīng)濟(jì)。 （熱泵蒸發(fā)） 在單效蒸發(fā)中，二次蒸汽在冷凝器中冷凝除去，蒸汽的潛熱即完全除去，很不經(jīng)濟(jì)。使之用過熱產(chǎn)生自蒸發(fā)現(xiàn)象。 5 蒸發(fā)裝置消耗大量蒸汽必隨之產(chǎn)生數(shù)量可觀的冷凝水。 （ 額外蒸汽的引出） 在單效蒸發(fā)中，若能將二次蒸汽引出一部分，作為其他設(shè)備熱源加以利用（如用來預(yù)熱原料液），則對蒸發(fā)裝置來說，能量消耗已降至最低限度，只是將加熱蒸汽轉(zhuǎn)變?yōu)闇囟容^低的二次蒸汽而已。 （二）加熱蒸汽的經(jīng)濟(jì)性 蒸發(fā)過程是一個能耗較大的單元操作，通常把能耗也作為評價其優(yōu)劣的另一個重要評價指標(biāo)，或稱為加熱蒸汽的經(jīng)濟(jì)性，它的定義為 1kg 蒸汽可蒸發(fā)的水分量，即： rrWDe ??? 提高加熱蒸汽的蒸汽性通?？梢赃x擇多效蒸發(fā)。 （ 2）提高總傳熱系數(shù) 蒸發(fā)器的總傳熱系數(shù)主要取決于溶液的性質(zhì)、沸騰狀況、操作條件以及蒸發(fā)器的結(jié)構(gòu)等。提高傳熱溫度差的方法 : 采用真空蒸發(fā)或選用高溫?zé)嵩?，如高溫?dǎo)熱油、熔鹽或用電加熱等。 mrtKSWU ??? 由上式可知，若蒸發(fā)操作的壓力一定，則二次蒸氣的汽化熱 r‘也可視為常數(shù)，因此，欲提高蒸發(fā)器的生產(chǎn)強(qiáng)度，主要途徑是提高總 傳熱系數(shù) K 和傳熱溫度差Δ tm（ T－ t1）。