【正文】 過程中經(jīng)常采用飽和蒸汽間壁加熱的方法，通常把作熱源用的蒸汽稱為一次蒸汽，從溶液蒸發(fā)出來的蒸汽叫做二次蒸汽?！≌舭l(fā)操作的分類按操作方式可分為連續(xù)式或間歇式，工業(yè)上大多數(shù)蒸發(fā)過程為連續(xù)穩(wěn)定操作過程。若把二次蒸汽引至另一操作壓力較低的蒸發(fā)器作為加熱蒸汽，并把若干個蒸發(fā)器串聯(lián)組合使用，這種操作稱為多效蒸發(fā)。按操作壓力可以分為常壓、加壓和減壓蒸發(fā)。因此，單效蒸發(fā)多為真空蒸發(fā)；多效蒸發(fā)的前效為加壓或常壓操作，而后效則在真空下操作。 蒸發(fā)操作的特點從上述對蒸發(fā)過程的簡單介紹可看出：常見的蒸發(fā)，實質(zhì)上是在間壁兩側(cè)分別有蒸汽冷凝和液體沸騰的傳熱過程。然而，與一般的傳熱過程相比，蒸發(fā)需要注意以下特點。當加熱蒸汽溫度一定時，蒸發(fā)溶液時的傳熱溫度差就比蒸發(fā)純?nèi)軇r為小，而溶液的濃度越大，這種影響也越顯著。物料的工藝特性 蒸發(fā)的溶液本身具有某些特性，例如有些物料在濃縮時可能結垢或者析出結晶；有些熱敏性物料在高溫下易分解變質(zhì)等。4　蒸發(fā)設備—蒸發(fā)器 蒸發(fā)的主體設備是蒸發(fā)器，它主要由加熱室和蒸發(fā)室組成。減壓操作時還需真空裝置。 由于生產(chǎn)要求的不同，蒸發(fā)設備有多種不同的結00構型式。A中央循環(huán)管式蒸發(fā)器B懸筐式蒸發(fā)器C外熱式蒸發(fā)器D列文式蒸發(fā)器E強制循環(huán)蒸發(fā)器(2)單程型蒸發(fā)器 特點：溶液以液膜的形式一次通過加熱室，不進行循環(huán)。蒸發(fā)；溫度差損失較小，表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)較大。A升膜式蒸發(fā)器B降膜式蒸發(fā)器C刮板式蒸發(fā)器5 蒸發(fā)設備的要求蒸發(fā)設備的種類很多，但無論何種類型的蒸發(fā)設備，在構造上必須有利于過程的進行。減緩加熱面上污垢的生成速率，保證設備具有較大的傳熱系數(shù)能適應溶液的某些特性，如粘性、起泡性、熱敏性、腐蝕性等；能完善汽化、液的分離；能排除溶液在蒸發(fā)過程中所析的晶體。6 蒸發(fā)設備的選型本次設計要求采用的是四效中央循環(huán)管式蒸發(fā)器：在選型時應考慮的主要因素有：料液的性質(zhì)；工程技術要求，如處理量、蒸發(fā)量，安裝現(xiàn)場的面積和高度、連續(xù)或間歇生產(chǎn)等；利用的熱源的冷卻的情況；物料的黏度隨蒸發(fā)過程中溶液溫度、濃度的變化情況等。當管內(nèi)液體被加熱沸騰時，中央循環(huán)管內(nèi)氣液混合物的平均密度較大；而其余加熱管內(nèi)氣液混合物的平均密度較小。溶液的循環(huán)流動提高了沸騰表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)，強化了蒸發(fā)過程。為使溶液有良好的循環(huán)，中央循環(huán)管的截面積，一般為其余加熱管總截面積的40%～100%；加熱管的高度一般為1～4m；加熱管徑多為25～75mm之間。第二節(jié) 蒸發(fā)裝置設計任務167。 1）設計任務 處理量（Fo）：25000（Kg/h） 料液濃度（Xo）：10% 質(zhì)量分率 產(chǎn)品濃度（X4）。 末效冷凝器的溫度T4s: ℃。 各效蒸發(fā)器中溶液的平均密度： 加熱蒸汽壓強：950KPa （絕壓） 冷凝器壓強為： 20KPa （絕壓） 各效蒸發(fā)器的總傳熱系數(shù)：K1 =3400W*m2 K1 K2 =2700W*m2 K1 K3=2000W*m2 K1 K4=1500W*m2 K1 傳熱面積相等 167。 各效蒸發(fā)量和完成液濃度的計算四效蒸發(fā)的工藝計算的主要依據(jù)是物料衡算和、熱量衡算及傳熱速率方程。計算的參數(shù)有：料液的流量、溫度和濃度，最終完成液的濃度，加熱蒸氣的壓強和冷凝器中的壓強等。（2） 根據(jù)生產(chǎn)經(jīng)驗數(shù)據(jù)，初步估計各效蒸發(fā)量和各效完成液的濃度。（4） 根據(jù)蒸發(fā)器的焓衡算，求各效的蒸發(fā)量和傳熱量。若求得的各效傳熱面積不相等，則應按下面介紹的方法重新分配有效溫度差，重復步驟（3)至（5），直到所求得各效傳熱面積誤差小于5%為止。各效的二次蒸汽壓使用經(jīng)驗公式估算，最簡便的估算方法是設各效間的壓強降相等，則總壓強差為： 各效間的壓強差可求得各效蒸發(fā)室的壓強： P1/= P0—Pi == KPa P2/ = P0—2Pi ==485 KPa P3/= P0—3Pi = =P4/= P0—4Pi = =20KPa由各效的二次蒸汽壓強從（《化工原理》 第一效第二效第三效第四效二次蒸汽壓強Pi/(KPa)48520二次蒸汽溫度 Ti/(℃)(即下一效加熱蒸汽溫度)166二次蒸汽的汽化潛熱(即下一效加熱蒸汽的ri/)2355多效蒸發(fā)中的有效傳熱總溫度差可用下式計算：有效總溫度差 ….式中 有效總溫度差，為各效有效溫度差之和，℃。 冷凝器操作壓強下二次蒸氣的飽和溫度，℃。根據(jù)Ti/(即相間壓強下水的沸點)和各效完成液濃度xi由[化工原理 P252] NaOH水溶液的杜林線圖查得各效溶液的沸點分別為: ℃ ℃ ℃ ℃則各效由于溶液蒸氣壓下降所引起的溫度差損失為℃℃℃℃得：℃167?！?//由于管道流體阻力產(chǎn)生的壓強降所引起的溫度差損失在多效蒸發(fā)中末效以前各效的二次蒸汽流到次一效的加熱室的過程中由于管道阻力使其壓強降低蒸汽的飽和溫度 而引起的溫度差損失即為，根據(jù)經(jīng)驗其值1℃, △1/// =△2/// =△3///=△4///=1℃。 加熱蒸汽消耗量和各效蒸發(fā)水量的計算第i效的焓衡算式為：\，尚需考慮熱利用系數(shù)一般溶液的蒸發(fā)，△x（式中△x為溶液的濃度變化，以質(zhì)量分率表示）。 任意一效的傳熱速率方程為： Si= () 得到：Qi——第i效的傳熱速率，W Ki——第i效的傳熱系數(shù)，W/（m2*℃）——第i效的傳熱溫度差，℃ Si——第i效的傳熱面積，m2在四效蒸發(fā)中，為了便于制造和安裝，通常采用各效傳熱面積相等的蒸發(fā)器；即 S1=S2=S3=S4=S各效蒸發(fā)器的總傳熱系數(shù)：K1=3400W*m2*K1 K2=2700 W*m2*K1 K3=2000 W*m2*K1 K4=1500 W*m2*K1Q1=D1r1=5543 Q2=W1r2’ =Q3=W2r3’=Q4=W3r4’=誤差為： 1 誤差較大，應調(diào)整各效的有效溫度差，重復上述步驟。平均傳熱面積： 167。 （一）計算各效溶液濃度X1= ==0 .127X2== =X3== =X3=（二）計算各效料液的溫度末效溶液沸點和二次蒸汽壓強保持不變,各種溫度差損失可視為衡值，℃,即t4 = ℃ 則第四效加熱蒸汽溫度（即第三效二次蒸汽溫度）為 由于第三效二次蒸汽溫度為(℃)及第三效料液的濃度()查杜林線圖, =131 ℃.所得第三效料液的溫度為=131++1=℃同理:T3=T2/ =t3+△t3/ =+=℃由于T2/ =℃，X2=： =155℃ =155++1= ℃同理:T2=T1/ =t2+△t2/ =+9=℃由于T1/ =℃，X1=： =℃ =++1= ℃說明溶液的溫度差損失變化不打，不必重新計算，故有效總溫度差不變,即= ℃ 以上計算結果總結如下:效數(shù)第一效第二效第三效第四效加熱蒸汽溫度,℃T1=T1/=T2/=T4=有效溫差,(℃)△t1/=△t2/=9△t3/=△t4=料液溫度(沸點),(℃)（三）各效的熱量衡算: 二次蒸汽的汽化潛熱和二次蒸汽溫度Ti/(℃)溫度 如下表： 查附錄九：效數(shù)第一效第二效第三效第四效二次蒸汽溫度Ti/(℃)二次蒸汽的汽化潛熱KJ/kg21812355第一效： =－（）==第二效： η2=(x2x1)=－() ===+591第三效： η3=(x3x2)=()=W3===+第四效：