年處理3萬(wàn)噸含 NaCl 廢水蒸發(fā)工藝及設(shè)備設(shè)計(jì)

1、2006級(jí)河北工業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)目 錄1引言31.1 文獻(xiàn)綜述31.2存在的問(wèn)題：32 實(shí)施方案及主要研究手段53蒸發(fā)工段物料衡算與熱量衡算63.1 物料衡算63.2 熱量衡算64 管徑的選擇114.1 效接管直徑114.2 效接管直徑124.3 效接管直徑135.1第一次預(yù)熱155.2第二次預(yù)熱156 蒸發(fā)器的機(jī)械設(shè)計(jì)176.1 加熱室的設(shè)計(jì)176.2 分離室的設(shè)計(jì)237 大氣冷凝器的設(shè)計(jì)357.1 需用冷卻水量357.2 直接冷凝器的筒體直徑357.3 各管口直徑357.4 冷凝器的安裝高度357.5 淋水板的設(shè)計(jì)358 泵的選擇379其它主要部件一覽表38結(jié) 論40參 考 文 獻(xiàn)41致 謝

2、421引言1.1 文獻(xiàn)綜述1.1.1國(guó)內(nèi)發(fā)展情況：廢水處理是利用物理、化學(xué)和生物的方法對(duì)廢水進(jìn)行處理，使廢水凈化，減少污染，以至達(dá)到廢水回收、復(fù)用，充分利用水資源。我國(guó)目前的廢水處理主要分為物理處理法、化學(xué)處理法和生物處理法3類。蒸發(fā)（或稱濃縮）是指將含有非揮發(fā)性溶質(zhì)和揮發(fā)性溶劑組成的溶液進(jìn)行蒸發(fā)濃縮的過(guò)程，主要是利用加熱作用使溶液中一部分溶劑汽化而獲得。所以，將廢水用蒸發(fā)工藝處理，不僅廢水得到了處理，而且通過(guò)蒸發(fā)作用后原料達(dá)到一定的濃度還可以回收利用，是目前國(guó)內(nèi)廢水處理比較常用的方法。1.1.2國(guó)外發(fā)展情況：污水處理是經(jīng)濟(jì)發(fā)展和水資源保護(hù)不可或缺的組成部分，其在發(fā)達(dá)國(guó)家已有較成熟的經(jīng)驗(yàn)。如英

3、國(guó)、德國(guó)、芬蘭、荷蘭等歐洲國(guó)家均已投巨資對(duì)因工業(yè)革命和經(jīng)濟(jì)發(fā)展帶來(lái)的水污染進(jìn)行治理，日本、新加坡、美國(guó)、澳大利亞等國(guó)家也對(duì)污水處理給予了較大投資，特別是新加坡并沒(méi)有走先污染后治理的道路，而是采取經(jīng)濟(jì)與環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展的政策，使該國(guó)不僅在經(jīng)濟(jì)上進(jìn)入了發(fā)達(dá)國(guó)家的行列，而且還是一個(gè)綠樹(shù)成蔭、碧水藍(lán)天、環(huán)境優(yōu)美的國(guó)家。國(guó)外污水處理廠建設(shè)和發(fā)展的主要特點(diǎn)為污水處理廠趨向于大型化。國(guó)內(nèi)外對(duì)城市污水是集中處理還是分散處理的問(wèn)題已經(jīng)形成共識(shí)，即污水的集中處理（大型化）應(yīng)是城市污水處理廠建設(shè)的長(zhǎng)期規(guī)劃目標(biāo)。結(jié)合不同的城市布局、發(fā)展規(guī)劃、地理水文等具體情況，對(duì)城市污水處理廠的建設(shè)進(jìn)行合理規(guī)劃、集中處理，不僅能保證建設(shè)

4、資金的有效使用率、降低處理能耗，而且有利于區(qū)域或流域水污染的協(xié)調(diào)管理及水體自凈容量的充分利用。1.2存在的問(wèn)題：含有NaCl廢水蒸發(fā)工藝及設(shè)備設(shè)計(jì)中存在的問(wèn)題有：（1）能耗問(wèn)題：由于廢液中含氯化鈉的濃度較低，要回收氯化鈉就必須先去掉大量的水分因而能耗較大，成本過(guò)高；（2）腐蝕問(wèn)題：氯化鈉溶液對(duì)設(shè)備的腐蝕性極強(qiáng)，其設(shè)備采用一般金屬材料是不行的，需要使用鈦材等特殊材料，這又加重了氯化鈉的回收成本；（3）結(jié)垢問(wèn)題：在蒸發(fā)回收氯化鈉的過(guò)程中，蒸發(fā)室和加熱管極易結(jié)垢，這將使加熱管的傳熱系數(shù)降低，增加能源的消耗；（4）在蒸發(fā)回收氯化鈉的過(guò)程中的二次汽中含3-氯丙烯、氯仿、丙烯，這三種有機(jī)物隨二次汽進(jìn)入冷凝

5、水中可導(dǎo)致冷凝水的二次污染。2 實(shí)施方案及主要研究手段從操作方式可分為單效蒸發(fā)、多效蒸發(fā)和直接接觸蒸發(fā)；按流體循環(huán)方式可分為不循環(huán)型蒸發(fā)、自然循環(huán)型蒸發(fā)、強(qiáng)制循環(huán)型蒸發(fā)、刮膜式蒸發(fā)及離心式薄膜蒸發(fā)。設(shè)計(jì)時(shí)針對(duì)不同的物料用不同的蒸發(fā)器。正確的應(yīng)用不僅能提高產(chǎn)品的質(zhì)量，又能節(jié)能降耗、降低生產(chǎn)成本、提高經(jīng)濟(jì)效益。本次設(shè)計(jì)選擇外加熱式蒸發(fā)器。大氣冷凝器和真空泵使得蒸發(fā)系統(tǒng)為真空蒸發(fā)，這樣降低了各效蒸發(fā)器內(nèi)溶液的沸點(diǎn)，使其在100以下沸騰，因而可以減輕氯化鈉溶液對(duì)設(shè)備的腐蝕。由于真空度提高后，溶液的沸點(diǎn)隨之下降，水分更容易由液相轉(zhuǎn)變?yōu)槠啵?dāng)加熱溫度一定時(shí)，真空蒸發(fā)的蒸出速度就會(huì)提高。同時(shí)真空蒸發(fā)降低了

6、料液的飽和溫度，這樣在很大程度上減輕了氯化按在蒸發(fā)的過(guò)程中的揮發(fā)程度，也就是減少了隨著二次蒸汽的凝結(jié)而進(jìn)入冷凝水中的氨氮含量。此外蒸發(fā)的溫度降低也有利于3-氯丙稀、氯仿、丙烯物質(zhì)的揮發(fā)，這樣使得冷凝水中含氯化鈉的量有很大程度的降低。溶液的流程可以是并流、逆流、平流和錯(cuò)流。并流是溶液與蒸氣成并流，不需要泵，成本低，但對(duì)粘度隨濃度迅速增加的溶液不適宜；逆流是溶液與蒸氣成逆流，適用于粘度隨濃度變化較大的溶液，但熱敏性溶液應(yīng)有相應(yīng)措施；平流是每效都加入原料液，適用于蒸發(fā)過(guò)程中伴有結(jié)晶析出場(chǎng)合；錯(cuò)流是溶液與蒸氣在有些效成并流，而在有些效間則成逆流，操作復(fù)雜，實(shí)際很少應(yīng)用。本次設(shè)計(jì)選擇并流，并流加料的優(yōu)點(diǎn)

7、是：（1）由于后一效蒸發(fā)室的壓力較前一效為低，故溶液在效間的輸送勿需用泵，就能自動(dòng)從前效進(jìn)入后效。（2）由于后一效溶液的沸點(diǎn)較前一效為低，故前一效的溶液進(jìn)入后一效時(shí)，會(huì)因過(guò)熱自行蒸發(fā)。因而可產(chǎn)生較多的二次蒸汽。（3）由末效引出完成液，因其沸點(diǎn)最低，故帶走的熱量最少，減少了熱量損失。3蒸發(fā)工段物料衡算與熱量衡算3.1 物料衡算已知條件：采用三效并流加料蒸發(fā)流程，進(jìn)料液濃度為10%，處理量3萬(wàn)噸/年，年工作7200小時(shí)，加熱生蒸汽表壓為0.6 MPa，真空度0.085MPa?？傉舭l(fā)水量W：進(jìn)料量：根據(jù)氯化鈉的溶解度，三效出料濃度取28%,則x0=10%，x3=28%?？傉舭l(fā)水量。3.2 熱量衡算

8、3.2.1各效濃度估算因?yàn)闆](méi)有引出額外蒸汽，可假設(shè)各效的水分蒸發(fā)量相等，故有：則各效中的溶液濃度為：3.2.2各效沸點(diǎn)和有效傳熱溫差的計(jì)算（1）等壓降分配設(shè)蒸汽壓力按等壓降分配，取P0=0.6MPa（絕壓）， P3=0.02MPa(絕壓)，則每效壓降為:可據(jù)此求得各效二次蒸汽壓，并查得各有關(guān)參數(shù)列于下表：表3-1 各效蒸汽參數(shù)效效效加熱蒸汽壓力P，MPa0.60.4070.214加熱蒸汽飽和溫度Ti，158.7143121加熱蒸汽的汽化熱，kJ/kg2113.22139.92199.2二次蒸汽壓力Pi，MPa0.4070.2140.021二次蒸汽的飽和溫度ti，14412261.1考慮蒸汽管路

9、的阻力，此溫度比前效的二次蒸汽溫度下降1.0。（2）各效蒸發(fā)器中的傳熱溫差 取效中的溶液濃度等于該效的出口濃度，因此以出口濃度來(lái)確定溶液的沸點(diǎn)。下面用表列出各相應(yīng)數(shù)據(jù)表3-2 各效參數(shù)效效效溶液濃度xi，%12.7317.5028.00溶液密度，kg/m3109111281204蒸發(fā)壓力P，MPa0.4070.2140.0020.00540.00560.0059P=P+P,MPa0.41240.21960.0259在P下的水的飽和溫度tP，144.5125.263.9沸點(diǎn)升高，2.348溶液的平均溫度tim ，146.8129.271.9有效傳熱溫差， 11.913.849.1有效總傳熱溫差，

10、74.8沸點(diǎn)升高是根據(jù)圖2-2查出。蒸發(fā)器內(nèi)液層高度取2.5m。3.2.3水分蒸發(fā)量的初步計(jì)算（1）求取各效的蒸發(fā)系數(shù)和自蒸發(fā)系數(shù)，其中熱利用系數(shù)取0.98，其中進(jìn)料氯化鈉溶液溫度取 80。由表中數(shù)據(jù)代入上式得：，由表中數(shù)據(jù)代入上式得：，（2）將各效的、代入式W1=0.988D+(4167×3.601)×（-0.031）×0.98W2=0.982W1+(4167×3.6014.187 W1)×0.008×0.98W3=0.934W2+（4167×3.6014.187W14.187W2) ×0.024×0.

11、98W1+W2+W3=2679由上面四式聯(lián)立，可解出得：（3）傳熱面積相對(duì)偏差：，應(yīng)進(jìn)行復(fù)算。（4）各效有效溫差的分配列表如下：表3-3 各效有效溫差分配效效效加熱蒸汽量Di，kg/h1371856.7930.9蒸汽的蒸發(fā)熱，kJ/kg2113.22139.92199.2熱負(fù)荷Qi=Di，kJ/h8.98×1066.12×1066.60×106傳熱系數(shù) Kii/ Ki， 536.5509.2947.8有效傳熱溫差，20.1319.1035.563.2.4初設(shè)值的復(fù)核（1）由各效水分蒸發(fā)量反算各效溶液濃度（2）反推各效蒸發(fā)壓力由于各效的有效

12、傳熱溫差與初設(shè)值有差異，各效的溶液濃度也與初設(shè)值不同，所以各效操作壓力與等壓差的設(shè)定值不同，反推后的結(jié)果列于下表：表3-4 設(shè)定值與復(fù)算值比較效效效設(shè)定值反推結(jié)果設(shè)定值反推結(jié)果設(shè)定值反推結(jié)果溶液濃度xi，%12.7312.5917.5017.5128.0027.99加熱蒸汽溫度Ti，158.7158.7143133.2121103.9溶液沸點(diǎn)升高，2.02.043.188有效傳熱溫差ti，11.92013.82049.131因液柱靜壓引起的沸點(diǎn)升高，0.50.52.82.83.23.2管路阻力的蒸汽降溫，1.01.01.01.01.01.0二次蒸汽的溫度ti，144134.2122104.96

13、1.161.1（3）各效蒸發(fā)器傳熱面積的計(jì)算表3-5 結(jié)果總匯效效效加熱蒸汽量Di，kg/h1371856.7930.9加熱蒸汽飽和溫度Ti，158.7133.2103.9加熱蒸汽壓力Pi，MPa0.60.30.117蒸汽的蒸發(fā)熱，kJ/kg2113.22170.22248.3傳熱系數(shù) Ki效傳熱溫差ti，202031傳熱面積S=Qi/( Kiti)，m226.8325.8226.79相對(duì)偏差：，符合要求。各效傳熱面積比較接近，考慮到20%的安全系數(shù)，則傳熱面積取為，圓整后取S=35。4 管徑的選擇4.1 效接管直徑4.1.1加熱室按公式式中 ：體積流量，; ：流速，

14、m/s。（1）料液進(jìn)口直徑F：質(zhì)量流量，F(xiàn)=4167 ：料液流速，取=1.5 m/s：料液密度,=1040.5 kg/m³（80時(shí)溶液的密度）管子規(guī)格：38×3管法蘭：HG20592-97 法蘭 PLDN32-0.6 RF(2) 生蒸汽進(jìn)口直徑：生蒸汽流速，取=18 m/sD：生蒸汽流量，D=1371 kg/h：生蒸汽密度，=3.1686 kg/m³（158.7時(shí)的蒸汽密度）。管子規(guī)格：108×4管法蘭：HG20592-97 法蘭 PLDN100-0.6 RF(3) 冷凝水排出口直徑生蒸汽在飽和溫度下冷凝，故冷凝水溫度取158.7：水的流速，取=1.0

15、m/sD：冷凝水流量，D=1371 kg/h：水的密度，=908.6kg/m³（158.7時(shí)的密度）管子規(guī)格：38×3管法蘭：HG20592-97 法蘭 PLDN25-0.6 RF4.1.2 分離室(1) 出汽口直徑：二次蒸汽流速，取=18 m/sW1：二次蒸汽流量， kg/h：二次蒸汽密度,=1.6796 kg/m³（134.2時(shí)的蒸汽密度）。管子規(guī)格：133×4管法蘭：HG20592-97 法蘭 PLDN125-0.6 RF(2) 出料口直徑：料液流速，取 =1.5 m/sF-W1：料液流量，F(xiàn)-W1=4167-856.7=3310.3 kg/h：料

16、液密度,=1046.3 kg/m³（134.2時(shí)的密度）管子規(guī)格：38×3管法蘭：HG20592-97 法蘭 PLDN32-0.6 RF4.2 效接管直徑4.2.1加熱室(1) 料液進(jìn)口直徑取值與效分離室出料口直徑相同。(2) 加熱蒸汽進(jìn)口直徑效的加熱蒸汽即為效的二次蒸汽，故進(jìn)口直徑與效二次蒸汽出口直徑相同。(3) 冷凝水排出口直徑：水的流速，取=1.0 m/sW1：冷凝水流量，W1=856.7 kg/h：水的密度，=954.8 kg/m³（104.9時(shí)的密度）管子規(guī)格：25×2管法蘭：HG20592-97 法蘭 PLDN20-0.6 RF4.2.2 分

17、離室(1) 出汽口直徑：二次蒸汽流速，取=18 m/sW2：二次蒸汽流量，W2=930.9 kg/h：二次蒸汽密度，=0.7015 kg/m³（104.9時(shí)的蒸汽密度）。管子規(guī)格：219×4管法蘭：HG20592-97 法蘭 PLDN200-0.6 RF(2) 出料口直徑：料液流速，取=1.5 m/sF-W1-W2：料液流量，F(xiàn)-W1-W2=4167-856.7-930.9=2379.4 kg/h：料液密度,=1097.8 kg/m³（104.9時(shí)的密度）管子規(guī)格：32×3管法蘭：HG20592-97 法蘭 PLDN25-0.6 RF4.3 效接管直徑4

18、.3.1加熱室(1) 料液進(jìn)口直徑取值與效分離器出料口直徑相同。(2) 加熱蒸汽進(jìn)口直徑效的加熱蒸汽即為效的二次蒸汽，故進(jìn)口直徑與效二次蒸汽出口直徑相同。(3) 冷凝水排出口直徑：水的流速，取=1.0 m/sW2：冷凝水流量，W2=930.9 kg/h：水的密度,=982.6 kg/m³（60.1時(shí)的密度）管子規(guī)格：25×2管法蘭：HG20592-97 法蘭 PLDN20-0.6 RF4.3.2 分離室(1) 出汽口直徑：二次蒸汽流速，取=18 m/sW3：二次蒸汽流量，W3=890.9 kg/h：二次蒸汽密度,=0.13068 kg/m³（60.1時(shí)的蒸汽密度）

19、。管子規(guī)格：426×8管法蘭：HG20592-97 法蘭 PLDN400-0.6 RF(2) 出料口直徑：料液流速，取 =1.5 m/sF-W1-W2-W3：料液流量，F(xiàn)-W1-W2-W3=1488.5 kg/h：料液密度,=1175.2 kg/m³（60.1時(shí)的密度）管子規(guī)格：25×2管法蘭：HG20592-97 法蘭 PLDN20-0.6 RF5 預(yù)熱器的設(shè)計(jì)5.1第一次預(yù)熱用效產(chǎn)生的二次蒸汽對(duì)原料液進(jìn)行第一次預(yù)熱，使原料液從20預(yù)熱至55。假設(shè)則JB/T4715-92 選擇固定管板式換熱器 換熱管表5-1 預(yù)熱器參數(shù)表公稱直徑DN/mm公稱壓力PN/MPa管

20、程數(shù)NP管子根數(shù)n中心排管數(shù)管程流通面積m2換熱管長(zhǎng)度mm計(jì)算換熱面積 m24000.6476110.006015008.45.2第二次預(yù)熱用效產(chǎn)生的冷凝水進(jìn)行第二次預(yù)熱，使原料液從55預(yù)熱至80。設(shè)由能量守恒知JB/T4715-92 選擇固定管板式換熱器 換熱管表5-2 預(yù)熱器參數(shù)表公稱直徑DN/mm公稱壓力PN/MPa管程數(shù)NP管子根數(shù)n中心排管數(shù)管程流通面積m2換熱管長(zhǎng)度mm計(jì)算換熱面積 m24000.6476110.006015008.46 蒸發(fā)器的機(jī)械設(shè)計(jì)6.1 加熱室的設(shè)計(jì)6.1.1 加熱室中換熱管的排布及殼體內(nèi)徑的計(jì)算本設(shè)計(jì)采用的管子，全管長(zhǎng)3米，上下管板大概占0.1米，故換熱管

21、的有效換熱長(zhǎng)度為：。每根管子的面積為：所需管子總數(shù)大概為：本蒸發(fā)器中換熱管按正六邊形排列，通過(guò)查GB151-1999，并為了獲得較大的操作彈性，選擇所需管子總數(shù)最大為241根的排列方式，其正六邊形的數(shù)目為8，對(duì)角線上換熱管數(shù)為17，六角形內(nèi)管數(shù)為217，弓形部分的管數(shù)為24。取管間距最外層管子的中心到殼體內(nèi)壁的距離殼體內(nèi)徑 ，圓整后D=500mm。6.1.2 加熱室壁厚計(jì)算及水壓試驗(yàn)校核（1）效設(shè)計(jì)條件表6-1 設(shè)計(jì)條件表名稱管程殼程工作介質(zhì)NaCl蒸汽，冷凝水工作壓力 KPa200500工作溫度 進(jìn)口80158.7 出口134.2設(shè)計(jì)壓力 KPa220550設(shè)計(jì)溫度 134.2158.7傳熱

22、面積 35（2） 蒸發(fā)器壁厚計(jì)算及水壓試驗(yàn)校核 所選材料為T(mén)A2。1) 筒體壁厚計(jì)算 筒體承受內(nèi)壓 式中 ：計(jì)算厚度 ：計(jì)算壓力 ：焊接接頭系數(shù) =1 ：設(shè)計(jì)溫度下的材料許用應(yīng)力 ，158.7下材料的許用應(yīng)力為137 ：筒體內(nèi)徑 因，所以。 負(fù)偏差， 腐蝕裕量， 名義厚度為，做換熱設(shè)備時(shí)綜合考慮取. 2) 封頭壁厚計(jì)算 采用標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭 ：設(shè)計(jì)溫度下的材料許用應(yīng)力 ，158.7下材料的許用應(yīng)力為137 因，所以。名義厚度為，標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭壁厚與筒體的壁厚取為相同，由化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)表8-12查得，直邊高度為。（3） 水壓試驗(yàn)壓力及強(qiáng)度校核l 殼程水壓試驗(yàn)壓力及強(qiáng)度校核 式中 :內(nèi)壓容器的試驗(yàn)

23、壓力， ：設(shè)計(jì)壓力， ：試驗(yàn)溫度下材料許用應(yīng)力， ：設(shè)計(jì)溫度下材料許用應(yīng)力， 試驗(yàn)壓力下的筒體薄膜應(yīng)力 式中 ：有效厚度， ：常溫下材料的屈服極限， 所以水壓試驗(yàn)安全。l 管程水壓試驗(yàn)壓力及強(qiáng)度校核 式中 :內(nèi)壓容器的試驗(yàn)壓力， ：設(shè)計(jì)壓力， ：試驗(yàn)溫度下材料許用應(yīng)力， ：設(shè)計(jì)溫度下材料許用應(yīng)力， 試驗(yàn)壓力下的筒體薄膜應(yīng)力 式中 ：有效厚度， ：常溫下材料的屈服極限， 所以水壓試驗(yàn)安全。6.1.3 管板的確定管板厚度為32。材料為T(mén)A2 管板兼做法蘭。根據(jù)JB/T4701-2000查得，法蘭外徑D=615mm，D1=580mm，d=18mm，螺柱選用M16。6.1.4 折流板設(shè)計(jì)折流板形式為單

24、弓形，根據(jù)GB151-1999中表41和表42，取板間距為500， 共5塊，厚度為10。折流板名義外直徑為缺口弦高弓形高度6.1.5 拉桿、定距管設(shè)計(jì)根據(jù)GB151-1999中表43和表44查得，拉桿直徑為12，共4個(gè)，均布在管束的外邊緣。 6.1.6 補(bǔ)強(qiáng)計(jì)算效加熱室蒸汽進(jìn)口的開(kāi)孔補(bǔ)強(qiáng)計(jì)算(1) 補(bǔ)強(qiáng)方法判別： 開(kāi)孔直徑 本筒體開(kāi)孔直徑 滿足等面積發(fā)開(kāi)孔補(bǔ)強(qiáng)計(jì)算的適用條件，故可用等面積法進(jìn)行開(kāi)孔補(bǔ)強(qiáng)計(jì)算。(2) 開(kāi)孔所需補(bǔ)強(qiáng)面積 式中 :筒體計(jì)算厚度， ：接管厚度 ：接管有效厚度， ：強(qiáng)度削弱系數(shù)， （3）有效補(bǔ)強(qiáng)范圍 . 有效寬度B 取大值 故 . 有效高度 外側(cè)有效高度 取小值 故 內(nèi)側(cè)

25、有效高度 取小值故（4）有效補(bǔ)強(qiáng)面積 封頭多余金屬面積 封頭有效厚度 封頭多余金屬面積 接管多余金屬面積 接管計(jì)算厚度 接管多余金屬面積 接管區(qū)焊縫面積（焊腳?。?有效補(bǔ)強(qiáng)范圍 開(kāi)孔后不需另行補(bǔ)強(qiáng)。 因最大開(kāi)孔不需要補(bǔ)強(qiáng)，所以所有接管都不需另行補(bǔ)強(qiáng)。6.1.7 支座的選取采用B型懸掛式支座，四個(gè)考慮水壓試驗(yàn)時(shí)設(shè)備總重量支座承受載荷據(jù)JB/T4725-92表3選B2螺栓分布圓直徑6.2分離室的設(shè)計(jì)6.2.1 效分離室（1）分離室直徑的確定 通過(guò)查表可得壓強(qiáng)為0.02 MPa時(shí)蒸汽的密度為0.13068 kg/m³，溶液的密度為1204 kg/m³，所以二次蒸汽的體積流量為 。

26、取圓整為1300 mm筒體高度，圓整為2100mm。（2）分離室壁厚計(jì)算選材料 TA2設(shè)計(jì)壓力 0.1MP設(shè)計(jì)溫度 60.11) 橢圓形封頭壁厚計(jì)算 采用標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭因承受外壓，假設(shè)其名義厚度，有效厚度 于是 2）錐形封頭設(shè)計(jì) 取ri=0.15Di，則ri=195mm；°。查表8-308得， 假設(shè) 當(dāng)量圓筒的當(dāng)量厚度 當(dāng)量長(zhǎng)度 其中 于是 , 查圖9-78得， ，且接近。所以，假設(shè)的厚度合格。3) 筒體壁厚因承受外壓，初設(shè)筒體的名義厚度，查表知，負(fù)偏差 。腐蝕裕度 。有效厚度。筒體外徑。筒體的計(jì)算長(zhǎng)度 屬于薄壁圓筒。查圖9-78得，所以，假設(shè)的厚度合格。綜合考慮，筒體與封頭取相同壁

27、厚。（3） 水壓試驗(yàn)校核試驗(yàn)壓力：試驗(yàn)壓力下的筒體薄膜應(yīng)力式中 ：有效厚度， ：常溫下材料的屈服極限， 因，所以水壓試驗(yàn)安全。（4）開(kāi)口補(bǔ)強(qiáng)計(jì)算蒸汽出口的開(kāi)孔補(bǔ)強(qiáng)計(jì)算1) 補(bǔ)強(qiáng)方法判別： 開(kāi)孔直徑 本筒體開(kāi)孔直徑 滿足等面積發(fā)開(kāi)孔補(bǔ)強(qiáng)計(jì)算的適用條件，故可用等面積法進(jìn)行開(kāi)孔補(bǔ)強(qiáng)計(jì)算。2) 開(kāi)孔所需補(bǔ)強(qiáng)面積 式中 :筒體計(jì)算厚度， ：接管厚度 ：接管有效厚度， ：強(qiáng)度削弱系數(shù)， 3）有效補(bǔ)強(qiáng)范圍 . 有效寬度B 取大值 故 . 有效高度 外側(cè)有效高度 取小值 故 內(nèi)側(cè)有效高度 取小值故4）有效補(bǔ)強(qiáng)面積 封頭多余金屬面積 封頭有效厚度 封頭多余金屬面積 接管多余金屬面積 接管計(jì)算厚度 接管多余金屬面

28、積 接管區(qū)焊縫面積（焊腳?。?有效補(bǔ)強(qiáng)范圍 開(kāi)孔后不需另行補(bǔ)強(qiáng)。因最大開(kāi)孔不需要補(bǔ)強(qiáng)，所以所有接管都不需另行補(bǔ)強(qiáng)。（5）支座的選擇采用B型懸掛式支座，四個(gè) 考慮水壓試驗(yàn)時(shí)設(shè)備總重量 支座承受載荷 據(jù)JB/T4725-92表3選B4 螺栓分布圓直徑（6）視鏡的選擇根據(jù)HGJ501-86-20,選視鏡，2個(gè)。6.2.2 效分離室（1）分離室直徑的確定通過(guò)查表可得壓強(qiáng)為0.117 MPa時(shí)蒸汽的密度為0.682 kg/m³，溶液的密度為1128 kg/m³，所以二次蒸汽的體積流量為 。取圓整為900 mm筒體高度，圓整為1500mm。（2）分離室壁厚計(jì)算選材料 TA2設(shè)計(jì)壓力 設(shè)

29、計(jì)溫度103.91) 筒體壁厚計(jì)算 筒體承受內(nèi)壓 式中 ：計(jì)算厚度 ：計(jì)算壓力 ：焊接接頭系數(shù) =1 ：設(shè)計(jì)溫度下的材料許用應(yīng)力 MPa，133.2下材料的許用應(yīng)力為137 ：筒體內(nèi)徑 因，所以。 負(fù)偏差， 腐蝕裕量， 名義厚度為，做換熱設(shè)備時(shí)綜合考慮取。2） 帶折邊錐形封頭壁厚計(jì)算當(dāng)pc5MP，可用簡(jiǎn)化式計(jì)算壁厚，即取，時(shí)，由表8-148查得f0=1.11。 因，所以。 負(fù)偏差， 腐蝕裕量， 名義厚度為，做換熱設(shè)備時(shí)綜合考慮取。3) 標(biāo)準(zhǔn)橢圓封頭壁厚計(jì)算 因，所以。 負(fù)偏差， 腐蝕裕量， 名義厚度為，做換熱設(shè)備時(shí)綜合考慮取。（3）水壓試驗(yàn)校核試驗(yàn)壓力：試驗(yàn)壓力下的筒體薄膜應(yīng)力式中 ：有效厚度

30、， ：常溫下材料的屈服極限， 因，所以水壓試驗(yàn)安全。（4）支座的選擇采用B型懸掛式支座，四個(gè) 考慮水壓試驗(yàn)時(shí)設(shè)備總重量 支座承受載荷 據(jù)JB/T4725-92表3選B2 螺栓分布圓直徑（5）視鏡的選擇根據(jù)HGJ501-86-20,選視鏡，2個(gè)。6.2.3 效分離室（1）分離室直徑的確定 各效分離室中蒸汽速度可按下式估算 式中 ：蒸發(fā)室中蒸汽平均上升速度 、 ：溶液和蒸汽的密度 ：霧沫攜帶因子，對(duì)于水溶液取為通過(guò)查表可得壓強(qiáng)為0.3 MPa時(shí)蒸汽的密度為1.6501 kg/m³，溶液的密度為1074 kg/m³，所以二次蒸汽的體積流量為 。取圓整為700 mm筒體高度，圓整為

31、1200mm。 （2）分離室壁厚計(jì)算選材料 TA2設(shè)計(jì)壓力 設(shè)計(jì)溫度133.21) 筒體壁厚計(jì)算 筒體承受內(nèi)壓 式中 ：計(jì)算厚度 ：計(jì)算壓力 ：焊接接頭系數(shù) =1 ：設(shè)計(jì)溫度下的材料許用應(yīng)力 MPa，133.2下材料的許用應(yīng)力為137 ：筒體內(nèi)徑 因，所以。 負(fù)偏差， 腐蝕裕量， 名義厚度為，做換熱設(shè)備時(shí)綜合考慮取。3） 帶折邊錐形封頭壁厚計(jì)算當(dāng)pc5MP，可用簡(jiǎn)化式計(jì)算壁厚，即取，時(shí)，由表8-148查得f0=1.11。 因，所以。 負(fù)偏差， 腐蝕裕量， 名義厚度為，做換熱設(shè)備時(shí)綜合考慮取。3) 標(biāo)準(zhǔn)橢圓封頭壁厚計(jì)算 因，所以。 負(fù)偏差， 腐蝕裕量， 名義厚度為，做換熱設(shè)備時(shí)綜合考慮取。（3）

32、 水壓試驗(yàn)校核試驗(yàn)壓力：試驗(yàn)壓力下的筒體薄膜應(yīng)力式中 ：有效厚度， ：常溫下材料的屈服極限， 因，所以水壓試驗(yàn)安全。（4）支座的選擇采用B型懸掛式支座，四個(gè)考慮水壓試驗(yàn)時(shí)設(shè)備總重量支座承受載荷據(jù)JB/T4725-92表3選B2螺栓分布圓直徑（5） 視鏡的選擇據(jù)HGJ501-86-20,選視鏡，2個(gè)。6.3循環(huán)管根據(jù)經(jīng)驗(yàn)取值，取循環(huán)管的截面積為加熱管總截面積的80%。故循環(huán)管的直徑為管子規(guī)格：219×47 大氣冷凝器的設(shè)計(jì)7.1 需用冷卻水量采用多孔板冷凝器，第三效的二次蒸汽溫度為61.1，考慮管道阻力損失1.0，則進(jìn)入冷凝器的蒸汽溫度為60.1，查表得，它的焓，密度=0.13068k

33、g/m³。冷卻水進(jìn)口溫度，出口溫度，則所需冷卻水量G為：7.2 直接冷凝器的筒體直徑蒸汽進(jìn)入冷凝器后，在冷凝器橫截面上的氣速一般取為15-20，最大可取25，現(xiàn)取圓整后，。7.3 各管口直徑蒸汽進(jìn)口直徑，取。不凝氣出口直徑，因。冷卻水進(jìn)口直徑冷卻水出口直徑(大氣腿直徑)：，取。7.4 冷凝器的安裝高度7.5 淋水板的設(shè)計(jì)7.5.1 淋水板數(shù)本設(shè)計(jì)取4塊7.5.2 淋水板間距 采用上密下稀的不等距排列7.5.3 弓形淋水板寬度b頂層弓形板，其它各板，7.5.4 淋水板的堰高h(yuǎn) D0.5m， h=0.04m。7.5.5 淋水孔徑d不循環(huán)使用的潔凈冷卻水，d=0.0040.005m，若冷卻

34、水質(zhì)量差，或循環(huán)使用時(shí)，選d=0.006m0.01m?？紤]經(jīng)濟(jì)性，使冷卻水循環(huán)水循環(huán)使用，選取淋水板的孔徑為0.008m。7.5.6 淋水孔數(shù)n頂層圓缺形淋水板，要求全部水量通過(guò)淋水孔：其它各板，考慮有50%冷卻水是過(guò)堰溢流，只有50%水通過(guò)淋水孔：孔的排列按正六角形。7.5.7水槽容積。8 泵的選擇8.1真空泵的選擇設(shè)系統(tǒng)容積為80m3，忽略G1+G2，由圖查得20KP時(shí)Ga=20kg/h，則G3=2Ga=40 kg/h。當(dāng)tw=30時(shí)，由圖查得冷卻水放出空氣量為0.021 kg/m3，則G4=未冷凝蒸汽量按0.5%的二次蒸汽量計(jì)算，則8.2選泵一覽表根據(jù)各相關(guān)管道內(nèi)介質(zhì)的流量、揚(yáng)程、等條件

35、，選擇泵的形式如下表8-1 選泵一覽表名稱型號(hào)轉(zhuǎn)速(r/min)流量()揚(yáng)程(m)電機(jī)功率(kW)P01IH50-32-20014506.312.51.1P02IH50-32-20014506.312.51.1P03IH50-32-12514506.35.00.55P04IH50-32-12514506.35.00.55P05IH150-32-12514503.7512.90.55P06IH80-65-16029003.755.750.55P07SK-39其它主要部件一覽表表9-1 壓力表一覽表設(shè)備位號(hào)型號(hào)接頭螺紋精確度等級(jí)PI0101Y-150:0-0.6MPaM20×1.51.5

36、PI0102Y-150:0-0.6MPaM20×1.51.5PI0103Y-150:0-0.6MPaM20×1.51.5PI0104Y-150:0-0.6MPaM20×1.51.5表9-2 蒸發(fā)器各部件的主要尺寸(單位:)蒸發(fā)器效效效加熱室殼體換熱管 分離室循環(huán)管接管法蘭加熱蒸汽進(jìn)口接管法蘭冷凝水排放管接管法蘭進(jìn)料口接管法蘭出料口接管法蘭二次汽出口接管法蘭結(jié) 論本設(shè)計(jì)任務(wù)是年產(chǎn)3萬(wàn)噸氯化鈉蒸發(fā)。氯化鈉為原料液，初始濃度為10%。此設(shè)計(jì)具有以下特點(diǎn)：1 根據(jù)料液性質(zhì)以及其他要求確定用三效順流，并采用外加熱式自然循環(huán)蒸發(fā)器。2 根據(jù)設(shè)計(jì)條件，對(duì)外加熱式自然循環(huán)蒸發(fā)器、預(yù)熱器、大氣冷凝器進(jìn)行了工藝設(shè)計(jì)，繪制了加熱室、分離室的裝配圖以及部分非標(biāo)準(zhǔn)零部件圖。3 依據(jù)生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)和有關(guān)資料，確定了適宜的工藝流程圖和設(shè)備布置，繪制工藝流程圖和設(shè)備布置圖。4 充分利用能源，用三效的二次蒸汽和一效的冷凝水預(yù)熱原料液。5 這套裝備的主要材料是TA