多效蒸發(fā)器設(shè)計(jì)計(jì)算

1、多效蒸發(fā)器設(shè)計(jì)計(jì)算（一）蒸發(fā)器的設(shè)計(jì)步驟多效蒸發(fā)的計(jì)算一般采用迭代計(jì)算法（1） 根據(jù)工藝要求及溶液的性質(zhì)， 確定蒸發(fā)的操作條件 （如加熱蒸汽壓強(qiáng) 及冷凝器壓強(qiáng)） 、蒸發(fā)器的形式（升膜蒸發(fā)器、降膜蒸發(fā)器、強(qiáng)制循環(huán) 蒸發(fā)器、刮膜蒸發(fā)器）、流程和效數(shù)。（2） 根據(jù)生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，初步估計(jì)各效蒸發(fā)量和各效完成液的組成。（3） 根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，假設(shè)蒸汽通過各效的壓強(qiáng)降相等，估算各效溶液沸點(diǎn)和有 效總溫差。（4） 根據(jù)蒸發(fā)器的焓衡算，求各效的蒸發(fā)量和傳熱量。（5） 根據(jù)傳熱速率方程計(jì)算各效的傳熱面積。若求得的各效傳熱面積不相等，則應(yīng)按下面介紹的方法重新分配有效溫度差， 重復(fù)步驟（3）至（5）， 直到所求得的各效傳

2、熱面積相等（或滿足預(yù)先給出的精度要求）為止。（二）蒸發(fā)器的計(jì)算方法下面以三效并流加料的蒸發(fā)裝置為例介紹多效蒸發(fā)的計(jì)算方法。1.估值各效蒸發(fā)量和完成液組成總蒸發(fā)量W=F （1-西）Xi在蒸發(fā)過程中，總蒸發(fā)量為各效蒸發(fā)量之和W = W1+ W2+ W（1-2）任何一效中料液的組成為Fxoxi F -W1-W2-Wi般情況下，各效蒸發(fā)量可按總政發(fā)來那個(gè)的平均值估算，即（1-4）因有自蒸發(fā)現(xiàn)象，課按如下比例進(jìn)行估計(jì)。例如,（1-5）以上各式中W總蒸發(fā)量，kg/h;W1，W2，Wi各效的蒸發(fā)量，kg/h;F原料液流量，kg/h;X0,為,Xn原料液及各效完成液的組成，質(zhì)量分?jǐn)?shù)。2.估值各效溶液沸點(diǎn)及有效

3、總溫度差欲求各效沸點(diǎn)溫度，需假定壓強(qiáng)，一般加熱蒸汽壓強(qiáng)和冷凝器中的壓強(qiáng)（或 末效壓強(qiáng)）是給定的，其他各效壓強(qiáng)可按各效間蒸汽壓強(qiáng)降相等的假設(shè)來確定。 即“ n（1-6）式中p各效加熱蒸汽壓強(qiáng)與二次蒸汽壓強(qiáng)之差，Pa；第一效加熱蒸汽的壓強(qiáng)，Pa；(1-1)(1-3)W對(duì)于并流操作的多效蒸發(fā),三效W1: W2: W3=1: 1.1 : 1.2pk末效冷凝器中的二次蒸汽的壓強(qiáng)，Pa。 多效蒸發(fā)中的有效傳熱總溫度差可用下式計(jì)算：.t =(TTk).:(1-7)式中.vt有效總溫度差，為各效有效溫度差之和，c；T1第一效加熱蒸汽的溫度，c；Tk冷凝器操作壓強(qiáng)下二次蒸汽的飽和溫度，c；Z A總的溫度差損失，

4、為各效溫度差損失之和，Cozzr(1-8)式中 - 由于溶液的蒸汽壓下降而引起的溫度差損失，c；A” - 由于蒸發(fā)器中溶液的靜壓強(qiáng)而引起的溫度差損失，c；.：-由于管路流體阻力產(chǎn)生壓強(qiáng)降而引起的溫度差損失，Co關(guān)于丁、J和的求法，分別介紹如下：（1）由于溶液蒸汽壓下降多引起的溫度差損失9可用校正系數(shù)法和杜林規(guī)則求得。校正系數(shù)法：二口。(1-9)式中0- 常壓卜由于溶液蒸汽壓卜降引起的溫度差損失，c；f-某些溶液在常壓下的沸點(diǎn)tA值可從手冊(cè)差得；- 校正系數(shù)，量綱為一。一般取* 2(T 1+273) f =0.0162r(1-10)式中T 1- 操作壓強(qiáng)下水的沸點(diǎn)，亦即二次蒸汽的飽和溫度，c；r

5、-操作壓強(qiáng)下二次蒸汽的汽化熱，kJ/kg.杜林規(guī)則：某種溶液的沸點(diǎn)和相同壓強(qiáng)下標(biāo)準(zhǔn)液體（一般為水）的沸點(diǎn)呈線 性關(guān)系。在以水的沸點(diǎn)為橫坐標(biāo)，該溶液的沸點(diǎn)為縱坐標(biāo)并以溶液的組成為參數(shù) 的直角坐標(biāo)圖上，可得一組直線，稱為杜林直線。利用杜林線圖，可根據(jù)溶液的 組成及世紀(jì)壓強(qiáng)下水的沸點(diǎn)查出相同壓強(qiáng)下溶液的沸點(diǎn)，從而得出值。根據(jù)杜林規(guī)則也可計(jì)算液體在各種壓強(qiáng)下沸點(diǎn)的近似值。此法的依據(jù)是：某 液體在兩種不同壓強(qiáng)下兩沸點(diǎn)之差tA1-tA2與水同樣壓強(qiáng)下兩沸點(diǎn)之 差tB1-tB2，其比值為一常數(shù)，即tA1- tA2ktB1 tB2求得k值，其他任一壓強(qiáng)下的沸點(diǎn)tA就可由下式求得，即tA=tA1-k（tB1-t

6、B）（1-11）所以不用杜林線圖也可計(jì)算出溶液的值。（2）由于蒸發(fā)器中溶液靜壓強(qiáng)引起的溫度差損失廠 某些蒸汽器在操作室，器內(nèi)溶液需維持一定的液位，因而蒸發(fā)器中溶液內(nèi)部的壓強(qiáng)大于液面的壓強(qiáng)， 致使溶液內(nèi)部的沸點(diǎn)較液面處高，二者之差即為因溶液靜壓強(qiáng)引起的溫度差損 失0為簡(jiǎn)便起見，溶液內(nèi)部的沸點(diǎn)可按液面和底層的平均壓強(qiáng)來查取。平均 壓強(qiáng)近似按靜力學(xué)方程估算：pm = P蒸發(fā)器中液面和底部間的平均壓強(qiáng)，Pa；二次蒸汽的壓強(qiáng)， 即液面處的壓強(qiáng)，Pa；溶液的平均密度，kg/m3；液層高度，m重力加速度，m/s2。(1-13)式中tpm根據(jù)平局壓強(qiáng)pm求得水的沸點(diǎn)，C；tp 根據(jù)二次蒸汽壓強(qiáng)p求得水的沸點(diǎn)，

7、C。由于管道流動(dòng)阻力產(chǎn)生的壓強(qiáng)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(qiáng)降 低，蒸汽的飽和溫度也相應(yīng)降低，由此而引起的溫度插損失即為廣。根據(jù)經(jīng)驗(yàn), 取各效間因管道阻力引起的溫度差損失為1C.根據(jù)已估算的各效二次蒸汽壓強(qiáng)p及溫度差損失厶，即可由下式估算各效 溶液的沸點(diǎn)t0t=T ： = ： =(1-14)3.加熱蒸汽消耗量和各效蒸發(fā)水量的初步計(jì)算第一效的焓衡算式為Qi= Di(FcPO-W1CPW-W2CPW - W_1CPW)(titi _1)Wiri(1-15)由式(1-15)可求得第I效的蒸發(fā)量W0若在焓衡算式中計(jì)入溶液的濃縮熱

8、及蒸發(fā)器的熱損失，尚需考慮熱利用系數(shù)。一般溶液的蒸發(fā)，可取為0.98-0.7(式中Ax為溶液的組成變化，以質(zhì)量分?jǐn)?shù)表示) l|_ riti 1 ti葉iDi +( FcP。W1CPWW2CPW二，-WiCPW)r；r一式中Di 第i效的加熱蒸汽量，kg/h,當(dāng)無額外蒸汽抽出時(shí)，t=T、r；ri第i效加熱蒸汽的汽化熱，kJ/kg；ri 第i效二次蒸汽的汽化熱，kJ/kg；CPO 原料液的比熱容，kJ/(kgC)；CPW 水的比熱容，kJ/(kgC)；ti、ti-1第i效及第(i-1)效溶液的沸點(diǎn)，C；i 第i效的熱利用系數(shù)，量綱為一。對(duì)于加熱蒸汽(生蒸汽)的消耗量，可列出各效焓衡算式并與式(1-

9、2)聯(lián)解而求得。4.蒸發(fā)器的傳熱面積和有效溫度差在各效中的分配 任一效的傳熱速率方程為Qi=KiS巾(1-17)式中Qi第i效的傳熱速率，Ki第i效的傳熱系數(shù)，S第i效的傳熱面積，Xi第i效的傳熱溫度差，C。有效溫度分配的目的是為了求取蒸發(fā)的傳熱面積S，現(xiàn)以三效為例，即(1-12)式中pmFpp(1-16)S在多效蒸發(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= S若由式（1-18）求得的傳熱面積不相等，應(yīng)依據(jù)各效面積的原則重新分配各 效的有效溫度差。方法如下：設(shè)以t表示各效面相等時(shí)的有效溫度差，則式中.辻一各效的有效溫度差之和，稱為有效總溫度差，C。由式（1-23）求得傳熱面積S后，即可由式（1-22）重新分配各效的有效溫 度差。重復(fù)上述步驟，直至求得的各效傳熱面積相等，該面積即為所求。式中SiQ2SiK2.：t2(1-18)SiQ3SiK3.：t3Q1=DW1(1-19)Q1二W1r1Q1=W1r2t-t1.t=T2七=T1-t2(1-20)3=T3-t3=