多效蒸發(fā)計算

1、1已知：已知：w0，F(xiàn)，t0，wn，T1，pn，Ki，Ei 求：求：Di，Wi，Si方法：物料衡算、熱量衡算、傳熱速率方程方法：物料衡算、熱量衡算、傳熱速率方程假設(shè)：并流進料；稀釋熱忽略；汽凝水為飽和溫度。假設(shè)：并流進料；稀釋熱忽略；汽凝水為飽和溫度。五、多效蒸發(fā)計算五、多效蒸發(fā)計算 Wn12inE1E2EiW1H 1W2H 2WiHi Hn D1,T1,H1D2T2H2DiTiHiDnTnHnT1T2TiTnF,w0,t0w1t1w2t2witiwntn2物料衡算物料衡算Fx0=(F-W1)w1=(F-W1-W2)w2=(F-W1-Wn)wnWFFwWWFFwwWWFFwwWWFFwwWFF

2、wwnnii-=-=,-=-=,-=010102102101熱量衡算（不計熱損）熱量衡算（不計熱損）: :W為總蒸發(fā)水量為總蒸發(fā)水量)-1(=0nwwFWD1(H1-cpwT1)=W1H1+(Fcp0-W1cpw)t1-Fcp0t0 1w110011w11w11tcHttFcDtcHTcHWpppp 3對第二效，同樣得：對第二效，同樣得：D2(H2-cpwT2)+(Fcp0-W1cpw)t1=W2H2+(Fcp0-W1cpw -W2cpw)t2類推：類推：ipipppiicWcWcWFcD )(W1W2W10 2w221w1022w22w22)(tcHttcWFcDtcHTcHWppppp i

3、piiipipppiipiipiitcHttcWcWcWFcDtcHTcHWW1W1W2W10WW)(討論：討論：（1 1） ，稱蒸發(fā)系數(shù)，其值接近于，稱蒸發(fā)系數(shù)，其值接近于1 1，一般為，一般為 0.950.99；iiirr 4（2 2） ，稱自蒸發(fā)系數(shù)，除第一效外，稱自蒸發(fā)系數(shù)，除第一效外，一般為一般為0.00250.025；iiirtt11 （3 3）計入熱損和濃縮熱，用）計入熱損和濃縮熱，用h hi表示，其值為表示，其值為0.960.98，稱熱能利用系數(shù)。，稱熱能利用系數(shù)。沸點進料沸點進料 i=0 =0 逆流進料逆流進料 i0Wi= iDi+(Fcp0-W1cpw -W2cpw -Wi

4、-1cpw) i h hi逐效應(yīng)用：逐效應(yīng)用：5W1=( 1D1+Fcp0 1 h h1=a a1D1+b1W2= 2D2+(Fcp0-W1cpw) 2 h h2 = 2(W1-E1)+(Fcp0-W1cpw) 2 h h2=a a2D1+b2Wn=a anD1+bn相加相加niiniiniibDaW1111ABWD1W=AD1+B再代入上述各式求再代入上述各式求Wi6傳熱速率方程傳熱速率方程iiiiiiiitKrDtKQS iiiiSKQt 合比定理合比定理iiiiiiiiSKQSKQtt 其中其中 - tti 總總總溫差總溫差1ntTt 總總7 等面積分配等面積分配 SSS 21iitKQ

5、KQtiiii 可以從最后一效開始往前推算，進行校核?？梢詮淖詈笠恍ч_始往前推算，進行校核。8多效蒸發(fā)計算程序：多效蒸發(fā)計算程序： 估算估算 Wi由由Wi求求 wi估算估算 pi)-1(0nwwFW 求取求取 ti由科氏公式求由科氏公式求 i， i（應(yīng)選取應(yīng)選取h hi）求求A，BD1求各效求各效WiQi=Diri由由Ki及有效溫差分配求及有效溫差分配求 ti 由由Wi重新算重新算 wi從末效起重新算從末效起重新算Ti， tiWi及及ti是否與初始值符合是否與初始值符合 Yes計算計算Si，結(jié)束結(jié)束No9例例6-4某食品廠每小時要將某食品廠每小時要將50噸濃度為噸濃度為10的桃漿濃縮到的桃漿濃

6、縮到濃度為濃度為42，采用三效蒸發(fā)，三個蒸發(fā)器的面積分別為，采用三效蒸發(fā)，三個蒸發(fā)器的面積分別為500m2、500m2和和400m2，第一效蒸發(fā)器的飽和加熱蒸汽，第一效蒸發(fā)器的飽和加熱蒸汽溫度為溫度為103，三效的總傳熱系數(shù)分別為，三效的總傳熱系數(shù)分別為2200W/(m2K)、1800W/(m2K)、1100W/(m2K)。假設(shè)各效蒸發(fā)器的濃度。假設(shè)各效蒸發(fā)器的濃度效應(yīng)的沸點升分別為效應(yīng)的沸點升分別為0.5、0.8、1.0，靜壓效應(yīng)的沸，靜壓效應(yīng)的沸點升高分別為點升高分別為1.5、2.2、3.0，蒸汽過效的管路摩擦，蒸汽過效的管路摩擦溫差損失取溫差損失取1.0，每小時從第一、二效蒸發(fā)器分別抽用

7、二，每小時從第一、二效蒸發(fā)器分別抽用二次蒸汽量為次蒸汽量為5噸、噸、6噸，第三效蒸發(fā)器的二次蒸汽全部進入噸，第三效蒸發(fā)器的二次蒸汽全部進入冷凝器。沸點進料，忽略料液過效的自蒸發(fā)，并設(shè)蒸發(fā)冷凝器。沸點進料，忽略料液過效的自蒸發(fā)，并設(shè)蒸發(fā)1kg水需要水需要1.1kg蒸汽。求各效蒸發(fā)器的有效溫度差和末效蒸汽。求各效蒸發(fā)器的有效溫度差和末效蒸發(fā)器的二次蒸汽溫度。蒸發(fā)器的二次蒸汽溫度。10解：解：(1)W=F(1-w0/w3)=50000(1-0.11/0.42)/3600=10.25kg/s (2)E1=5000/3600kg/s，E2=6000/3600kg/s。作物料衡算：。作物料衡算： D1=1

8、.1W1 W1=E1+D2 D2=1.1W2 W2=E2+D3 D3=1.1W3 W=W1+W2+W3=E1+2.1E2+3.31W3 10.25=5000/3600+2.16000/3600+3W3 W3=1.62kg/s W2=3.45kg/s W1=5.18kg/s D3=1.78kg/s D2=3.79kg/s D1=5.70kg/s (3)D1=W1=17635 kg/h 第一效的加熱蒸汽溫度為第一效的加熱蒸汽溫度為103， 查得相應(yīng)的汽化熱為查得相應(yīng)的汽化熱為2250.6kJ/kg，由傳熱速率方程，由傳熱速率方程， 有效傳熱溫差為：有效傳熱溫差為： 11C7 .1150022001

9、0006 .22507 . 5o1111m1 SKrDt第一效的溫差損失：第一效的溫差損失： 1= 1+ 1”=0.5+1.5=2 第一效的二次蒸汽溫度：第一效的二次蒸汽溫度： T1=103-11.7-2=89.3第二效加熱蒸汽溫度：第二效加熱蒸汽溫度： T2=T1-1=88.3 查得相應(yīng)的汽化熱為查得相應(yīng)的汽化熱為2287.2kJ/kg。 C6 . 9500180010002 .228779. 3o2222m2 SKrDt第二效的溫差損失：第二效的溫差損失： 2=0.8+2.2=3 第二效二次蒸汽溫度：第二效二次蒸汽溫度： T2=88.3-9.6-3=75.7 第二效加熱蒸汽溫度：第二效加熱

10、蒸汽溫度： T3=75.7-1=74.7 查得相應(yīng)的汽化熱為查得相應(yīng)的汽化熱為2320.2kJ/kg。12C4 . 9400110010002 .232078. 1o3333m3 SKrDt第三效的溫差損失：第三效的溫差損失： 3=1+3=4 第三效的二次蒸汽的溫度：第三效的二次蒸汽的溫度： T3=74.7-9.4-4=61.3 13例例6-5某糖廠擬采用四效蒸發(fā)每小時將某糖廠擬采用四效蒸發(fā)每小時將120噸濃度為噸濃度為16的的稀糖汁濃縮到濃度為稀糖汁濃縮到濃度為60，第一效蒸發(fā)器的加熱蒸汽溫度為，第一效蒸發(fā)器的加熱蒸汽溫度為130，每效蒸發(fā)器抽用的二次蒸汽量分別為：第一效抽，每效蒸發(fā)器抽用的

11、二次蒸汽量分別為：第一效抽14000kg/h、第二效抽、第二效抽20000kg/h、第三效抽、第三效抽4000kg/h，沸，沸點進料，末效絕對壓強為點進料，末效絕對壓強為0.02MPa。各效的總傳熱系數(shù)可分。各效的總傳熱系數(shù)可分別取為別取為2900W/(m2K)、2100W/(m2K)、900W/(m2K)、500W/(m2K)；各效的蒸氣壓降低沸點升高分別為；各效的蒸氣壓降低沸點升高分別為0.3、0.5、1.0、2.3；各效的靜壓沸點升高分別為；各效的靜壓沸點升高分別為1.4、2.0、3.9、10.6。求：（。求：（1）該蒸發(fā)系統(tǒng)的耗汽量；）該蒸發(fā)系統(tǒng)的耗汽量；（2）各效傳熱面積。糖液的比熱

12、容為）各效傳熱面積。糖液的比熱容為3.784kJ/(kg.K)，熱損，熱損失可忽略不計，效間蒸汽流動造成的溫度損失可忽略不計，失可忽略不計，效間蒸汽流動造成的溫度損失可忽略不計，蒸汽的潛熱可用經(jīng)驗公式：蒸汽的潛熱可用經(jīng)驗公式： r=2491.675-2.3085T+0.001633T2-1.88910-5T3 表示。表示。14解：（解：（1）求總蒸發(fā)水量）求總蒸發(fā)水量 W=F(1-w0/w4)=120000(1-0.16/0.6)=88000kg/h （2）試算）試算 按按D/W=1估算各效蒸發(fā)水量估算各效蒸發(fā)水量 W4=(W-E1-2E2-3E3)/4=5500kg/h W3=W4+E3=9

13、500kg/h W2=W3+E2=29500kg/h W1=W2+E1=43500kg/h用物料衡算計算各效濃度，按等壓差分配估算各效壓強，用物料衡算計算各效濃度，按等壓差分配估算各效壓強，用用pT關(guān)系計算二次蒸汽溫度和沸點，用題中給的經(jīng)驗公關(guān)系計算二次蒸汽溫度和沸點，用題中給的經(jīng)驗公式計算各效加熱蒸汽和二次蒸汽的潛熱，將潛熱加上顯熱式計算各效加熱蒸汽和二次蒸汽的潛熱，將潛熱加上顯熱即得蒸汽的焓（即得蒸汽的焓（H=r+cpwt），最后求出各效加熱蒸汽量、），最后求出各效加熱蒸汽量、蒸發(fā)水量，得附表蒸發(fā)水量，得附表1。15附表附表1 效數(shù)效數(shù) 1 2 3 4濃度濃度w/% 25.10 40.85

14、 51.20 60.00壓強壓強p/MPa 0.2076 0.1451 0.0825 0.0020二次蒸汽溫度二次蒸汽溫度T/ 121.4 110.4 94.4 60.1加熱蒸汽溫度加熱蒸汽溫度T/ 130.0 121.4 110.4 94.4沸點升高沸點升高 / 1.7 2.5 4.9 12.9沸點沸點t/ 123.1 112.9 99.3 73.0加熱蒸汽潛熱加熱蒸汽潛熱r/(kJ/kg) 2178 2202 2231 2273二次蒸汽潛熱二次蒸汽潛熱r/(kJ/kg) 2202 2231 2273 2355加熱蒸汽焓加熱蒸汽焓H/(kJ/kg) 2722 2710 2694 2668二次

15、蒸汽焓二次蒸汽焓H/(kJ/kg) 2710 2694 2668 260616 效數(shù)效數(shù) 1 2 3 4 0.99 0.991 0.991 0.988 0.000 0.005 0.006 0.011a 0.992 0.965 0.906 0.758b 0 -11784.7 -28447.4 -24940.4加熱蒸汽量加熱蒸汽量D/(kg/h) 42299 27974 9016 5882蒸發(fā)水量蒸發(fā)水量W/(kg/h) 41974 29016 9882 7128Q/K 8823 8147 6209 7426 tm/ 13.8 12.8 9.7 11.6 17 （3）第一次核算）第一次核算 根據(jù)試

16、算結(jié)果，取其蒸發(fā)水量的數(shù)據(jù)，根據(jù)試算結(jié)果，取其蒸發(fā)水量的數(shù)據(jù)， 重新進行物料衡算得：重新進行物料衡算得： w1=24.61% w2=39.18% w3=49.07% w4=60.00% 從末效開始往前推算，末效的沸點為定值，故：從末效開始往前推算，末效的沸點為定值，故： t4=73.0 T4=t4+ tm4=73.0+11.6=84.6=T T3 3 t3=T3+D3=84.6+4.9=89.5 T3=t3+ tm3=89.5+9.7=99.2=T T2 2 t2=T2+D2=99.2+2.5=101.7 T2=t2+ tm2=101.7+12.8=114.5=T T1 1 t1=T1+D1=

17、114.5+1.7=116.2 T1=t1+ tm1=116.2+13.8=130.0 重新計算蒸汽的潛熱和焓，再重復以上計算，得附表重新計算蒸汽的潛熱和焓，再重復以上計算，得附表2。 18附表附表2 效數(shù)效數(shù) 1 2 3 4濃度濃度w/% 24.61 39.18 49.07 60.00二次蒸汽溫度二次蒸汽溫度T/ 114.5 99.2 84.6 60.1加熱蒸汽溫度加熱蒸汽溫度T/ 130.0 114.5 99.2 84.6沸點沸點t/ 116.2 101.7 89.5 73.0 0.984 0.987 0.993 0.998 0.000 0.006 0.005 0.007a 0.984 0

18、.945 0.895 0.808b 0 -10899.7 -28000.9 -27511.1加熱蒸汽量加熱蒸汽量D/(kg/h) 42523 27838 9267 6042蒸發(fā)水量蒸發(fā)水量W/(kg/h) 41838 29267 10042 685319 效數(shù)效數(shù) 1 2 3 4 Q/K 8869.8 8176.2 6464.9 7709.4 tm/ 13.6 12.6 9.9 11.8溫差相對誤差溫差相對誤差/% /% 1.45 1.62 2.07 1.77蒸發(fā)水量相對誤差蒸發(fā)水量相對誤差/% /% 0.33 0.87 1.62 3.87 計算誤差實際上已經(jīng)足夠小，唯末效的誤差稍大?？芍貜偷谟嬎阏`差實際上已