【正文】 所示。料液 自頂部進(jìn)入蒸發(fā)器后，在刮板的攪動(dòng)下分布于加熱管壁，并呈模式旋轉(zhuǎn)向下流動(dòng)。 特點(diǎn)：借外力強(qiáng)制料液呈膜狀流動(dòng)，可適應(yīng)高粘度，易結(jié)晶、結(jié)垢的濃溶液蒸發(fā) 缺點(diǎn)：結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造要求高，加熱面不大，且需要消耗一定的動(dòng)力。 優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單，不需要固定的傳熱面，熱利用率高適于處理易結(jié)垢、易結(jié)晶或有腐蝕性的溶液。 在螺旋加熱管中，要被蒸發(fā)的液體從頂部流向底部，同時(shí)，沸騰膜與蒸汽并流流動(dòng)，由于加熱管當(dāng)然螺旋形狀，在中等高度的設(shè)備中可以容納很長的管子，經(jīng)過很長的管道流動(dòng)中產(chǎn)生的蒸汽對液膜施加一個(gè)很高的剪切力。 適用于達(dá)到 高濃度和高粘度。 （四）蒸發(fā)器的選型 蒸發(fā)器的結(jié)構(gòu)形式較多，選用和設(shè)計(jì)時(shí)，要在滿足生產(chǎn)任務(wù)要求，保證產(chǎn)品質(zhì)量的前提下，盡可能兼顧生產(chǎn)能力大，結(jié)構(gòu)簡單，維修方便及經(jīng)濟(jì)性好等因素。 （五）過程和設(shè)備的強(qiáng)化與展望 縱觀國內(nèi)外蒸發(fā)裝置的研究，概括可分為以下幾個(gè)方面： 開發(fā)新型蒸發(fā)器； 改善蒸發(fā)器內(nèi)液體的流動(dòng)狀況； 改進(jìn)溶液的工藝性質(zhì)； 優(yōu)化設(shè)計(jì)和操作。為了防止產(chǎn)品損失或冷卻水被污染，常在蒸發(fā)器內(nèi)（或外）設(shè)除沫器。圖中（ a）～（ d）直接安裝在蒸發(fā)器頂部，圖 512 除沫器的主要型式 10 （ e）～（ g）安裝在蒸發(fā)器外部。 冷凝器有間壁式和直接接觸式兩種。否則通常采用直接接觸式冷凝器。 2. 真空裝置 當(dāng)蒸發(fā)器在負(fù)壓下操作時(shí)，無論采用哪一種冷凝器，均需在冷凝器后安裝真空裝置。常用的真空裝置有噴射泵、水環(huán)式真空泵、往復(fù)式或旋轉(zhuǎn)式真空泵等。 多效蒸發(fā)流程 即加熱蒸氣和原料液均順次流經(jīng)各效。 即加熱蒸氣走向與并流相同，而物料走向則與并流相反。 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。 本流程的特點(diǎn)是在各效間兼用并流和逆流加料法。 由于本次設(shè)計(jì)所處理的物料為燒堿溶液，才用一般的并流操作即可。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(jù)具體蒸發(fā)過程的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)確定。 根據(jù)各效蒸發(fā)量的初值，應(yīng)用物料衡算就確定各效溶液溶液濃度 xi。 應(yīng)用熱量衡算，解出加熱蒸汽用量 D 與各效蒸發(fā)量 W1 ,W2，…。 檢驗(yàn)各效蒸發(fā)量的計(jì)算值和初設(shè)值是否相等，各效傳熱面積是否相等，如果不相等，重設(shè)初值，重新計(jì)算。 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(dāng)加熱蒸汽在飽和溫度下排出時(shí)， )( 01039。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。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(jīng)驗(yàn)公式計(jì)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(zhì)量分?jǐn)?shù)表示。2239。2 011039。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。12, ??????? Ts 四、 傳熱面積計(jì)算 miii TK QA ?? 其中， K 為蒸發(fā)器的加熱室傳熱系數(shù)， mT? 為加熱室兩側(cè)的平均溫差。 DrhHDQ cs ??? )( 設(shè)計(jì)計(jì)算 總蒸發(fā)量： F= 104 噸 /年 = 104247。 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(shè) 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(shè)各效間壓強(qiáng)降相等，則總壓強(qiáng)為： ??? ＝ ?????? kkPa 各效間的平均壓強(qiáng)差為 i?? ＝ ?????kPa 于是二次蒸汽壓強(qiáng)： kPakPakPa17739。239。i? ， kPa 177 二次蒸汽溫度 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。i? （亦即相同壓強(qiáng)下水的沸點(diǎn)）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(diǎn) 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。1T ＝ ＝ ℃ 39。2T ＝ ＝ ℃ 39。3T ＝ ＝ ℃ 所以 ?? ＝ ＋ ＋ ＝ ℃ (2)各效由于溶液靜壓強(qiáng)所引起的溫度差損失 39。 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(jù)各效溶液的平均壓強(qiáng)，由書中查得對應(yīng)的飽和溫度為： 1,mT ＝ ℃ 2,mT ＝ ℃ 3,mT ＝ ℃ 從而得 39。1T ＝ ＝ ℃ 39。2T ＝ ＝ ℃ 39。3T ＝ ＝ ℃ 所以 ??39。 ＝ 39。2? ＋ 39。39。39。39。39。 ＝ 39。1? ＋ 39。2? ＋ 39。3? ＝ 3℃ （ 4）各效溶液的沸點(diǎn)和有效總溫度差 溶液的沸點(diǎn) 1t ＝ 39。2T ＋ 2? ＝ ＋ ＋ ＋ 1＝ ℃ 3t ＝ 39。1 kTT ＝（ ） （ ＋ ＋ 3） ＝ 48℃ 第一效：根據(jù)熱量衡算式 沸點(diǎn)加料， t0=t1=℃， η 1= x=（ 1310） = 加熱蒸汽的冷凝熱為 2113kJ/kg。1 111 rrD? = 21552113 1D? =?1 第二效的焓衡量式為： ? ??????? ????39。2 2122)( 1rttcWFcrrWW Wpp? 2? ＝ （ 2x 1x ） ＝ （ 1913）＝ 查表得 ?1,Wpc kJ/(kg332,2,10,39。℃ ) 3W ＝ ? ? ?????????????? 2370 )(23702215 212 WWW = 2W 1W + = 1D + （ c） 1W ＋ 2W ＋ 3W ＝ （ d）聯(lián)立（ a）、（ b）、（ c）、（ d）式，解得 1D ＝ kg/h 1W ＝ kg/h 2W ＝ kg/h 3W ＝ kg/h iiii tKQS ?? 111 rDQ ? ＝ 2113＝ 39。223 rWQ ? ＝ 2215＝ 111 tTt ??? ＝ ＝ ℃ 19 239。2333 tTtTt ????? ＝ ＝ ℃ 1111 tKQS ?? ＝. 7 ??＝ 2m 2222 tKQS ?? ＝. 5 ??＝ 2m 3333 tKQS ?? ＝ ??＝ 2m 誤差估算 ????? SS ? ? ?????? t tStStSS 332211 ?? ??????S ＝ 2m 即 1139。2 tSSt ??? ＝?? ℃ 3339。求各效溶液的濃度。則第三效加熱蒸汽溫度（即第二效二次蒸汽溫度）為： 39。23 ttTT ???? ＝ +=℃ 由第二效的二次蒸汽溫度 39。? 及由于流體阻力引起的溫差損失 39。? 可視為不變，故第二效溶液的沸點(diǎn)為： 39。39。39。2239。1T 、 1x 查杜林線圖得第一效溶液的 1,At 39。39。39。111 ttT ???=+= 溫差重新分配后各效溫度情況如下： 效數(shù) 參數(shù) 1 2 3 加熱蒸汽溫度 iT ， ℃ 溫度差 39。ir ，kj/kg 2134 2149 2205 比熱容 pc ，KJ(kg1111 rrD? ＝ 21132113 1D?= 1D （ a） 2? ＝ （ 2x 1x ） ＝ （ ） = 22 ? ??????? ????39。2 2122)( 1rttcWFcrrWW Wpp? 2W ＝ ? ? ???????????? 2215 )(21492113 11 WW ＝ 1W + ＝ 1D + 3? ＝ （ 3x 2x ） ＝ （ ） = ? ? ?????? ?????39。3 3233)( 21rttcWcWFcrrWW WpWpp? 3W ＝ ? ? ?????????????? 2236 )(22362159 212 WWW ＝ 2W + 1W ＝ 1D + (c） 1W ＋ 2W ＋ 3W ＝ （ d） 聯(lián)立 （ a）、（ b）、（ c）、（ d）得 1D ＝ 1W ＝ 2W ＝ 3W ＝ （ 4）計(jì)算蒸發(fā)器的傳熱面積 111 rDQ ? ＝ 2134＝ 1858920W 39。223 rWQ ? ＝ 2149＝ 111 tTt ??? ＝ ＝ ℃ 239。2333 tTtTt ????? ＝ ℃ 1111 tKQS ?? ＝ ??＝ 2m 2222 tKQS ?? ＝. 7 ??＝ 2m 3333 tKQS ?? ＝ ??＝ 2m 誤差估算 : ????? SS 誤 差結(jié)果合理。n 24 )(039。2 4)1~(4 ii dnD ?? ? 整理得 39。n 相差不大，所以統(tǒng)一用一種規(guī)格的循環(huán)管。目前在換熱器設(shè)計(jì)中，管心距的數(shù)據(jù)已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化，只要確定了管子規(guī)格，管心距則是定值。 （ 2）計(jì)算管數(shù)中心線上管數(shù) 正三角形： nnc ?? （ 為奇數(shù)） ?=10 （ 3）初估加熱室內(nèi)徑 25 39。 )~1( d? ） )1000571(2)110(100070 ??????? （ 4）作圖，見第 2張草圖 4．分離室直徑與高度的確定 分離室體積的計(jì)算公式 UWV ??? 36 00（ ~?U m3/（ m3 其性能參數(shù)如表 4 表 慣性式除沫器性能參數(shù)如表 捕捉霧滴的直徑 壓力降 分離效率 氣速范圍 50μ m 196～ 588KPa 85～ 90 ％ 常壓 12～ 25m/s 減壓 25m/s 分離器的選型 由10 DD? ?321 :: DDD1:: H=3D H=（ ～ ） 1 其中 0－二次蒸汽的管徑， m 1D－除沫器內(nèi)管的直徑， m 2－除沫器外管的直徑， m 31