蒸發(fā)式中央循環(huán)管式蒸發(fā)器與氣液分離器設(shè)計(jì)方案

蒸發(fā)式中央循環(huán)管式蒸發(fā)器及氣液分離器設(shè)計(jì)方案第一章 設(shè)計(jì)方案的確定1.1 蒸發(fā)操作條件的確定加熱蒸汽壓強(qiáng)的確定蒸發(fā)是消耗大量加熱蒸汽且產(chǎn)生大量二次蒸汽的過程。被蒸發(fā)溶液存在允許范圍內(nèi)的最高溫度，根據(jù)節(jié)能原理，應(yīng)充分利用二次蒸汽，作為后續(xù)過程的熱源。所以在加熱蒸發(fā)中應(yīng)采用較高溫度的飽和蒸汽，通常所用飽和蒸汽溫度不超過180℃，超過時(shí)，設(shè)備費(fèi)用和操作費(fèi)用都會(huì)相應(yīng)增加。所以加熱蒸汽壓強(qiáng)在400-550kpa范圍之內(nèi)。本設(shè)計(jì)加熱蒸汽壓強(qiáng)選擇為 450kPa(絕)。 冷凝器操作壓強(qiáng)的確定若一效采用較高壓強(qiáng)的加熱蒸汽， 則末效采用常壓或加壓蒸發(fā)，此時(shí)末效產(chǎn)生的二次蒸汽具有較高溫度，可全部利用。各效操作溫度高時(shí)，溶液粘度低，傳熱效果好。若一效加熱蒸汽壓強(qiáng)低，末效采用真空操作，各效二次蒸汽溫度低，進(jìn)入冷凝器冷凝消耗大量冷卻水，溶液粘度大，傳熱差。故冷凝器操作壓強(qiáng)為20kpa（絕）。 進(jìn)料溫度的選擇進(jìn)蒸發(fā)器料液溫度的高低直接影響蒸發(fā)器的傳熱情況和傳熱面積的大小， 在實(shí)際生產(chǎn)中通常為了節(jié)約蒸汽用量和提高傳熱效果， 在進(jìn)入蒸發(fā)器之前利用可回收的低溫?zé)嵩磳⒘弦侯A(yù)熱到接近或者達(dá)到沸點(diǎn)狀態(tài)，得以實(shí)現(xiàn)節(jié)能。所以本設(shè)計(jì)選擇沸點(diǎn)進(jìn)料。1.2 蒸發(fā)器類型的確定蒸發(fā)器類型較多，根據(jù)以下原則進(jìn)行選擇：保證蒸發(fā)過程具有較大的傳熱系數(shù)，滿足生產(chǎn)工藝的要求；生產(chǎn)能力大，能完善分離液沫，減緩傳熱壁面污垢形成；結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作、維修和清洗方便，造價(jià)低，壽命長(zhǎng)；適應(yīng)蒸發(fā)物料的特殊工藝特性。根據(jù)以上原則與本次設(shè)計(jì)條件， 選擇中央循環(huán)管式蒸發(fā)器。加熱室由垂直的加熱管束構(gòu)成，管束中央直徑較大的管子， 稱中央循環(huán)管，其截面積為加熱管束總截面積的 40%-100%。當(dāng)殼程的管間通入蒸汽加熱時(shí)，加熱管內(nèi)單位體積的受熱面積大于中央循環(huán)管，所以兩管內(nèi)液體形成密度差，加熱管內(nèi)蒸汽的抽吸作用，使溶液在中央循環(huán)管下降，在加熱管內(nèi)上升連續(xù)自然流動(dòng)。管內(nèi)的密度差越大，管子越長(zhǎng)，循環(huán)速度越大。溶液的循環(huán)流動(dòng)提高了沸騰表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)， 增強(qiáng)蒸發(fā)過程。該蒸發(fā)器結(jié)構(gòu)緊湊，傳熱較好，操作可靠，所以本設(shè)計(jì)選擇中央循環(huán)管式蒸發(fā)器。1.3 蒸發(fā)效數(shù)的確定在多效蒸發(fā)中，前一效的二次蒸汽作為后一效的加熱蒸汽利用， 可節(jié)省生產(chǎn)蒸汽的消耗量，充分利用熱能，生產(chǎn)中一般采用多效蒸發(fā)。 由于經(jīng)濟(jì)和技術(shù)上的限制，效數(shù)不宜過多。為保證傳熱的正常進(jìn)行，各效的有效傳熱溫差不小于6-10℃。本次設(shè)計(jì)中蒸發(fā)溶液 10%NaOH為電解質(zhì)溶液，選擇效數(shù)為三效。1.4 蒸發(fā)流程的確定多效蒸發(fā)的操作流程根據(jù)加熱蒸汽與料液的流向不同，可分為并流、逆流、平流、錯(cuò)流四種。并流法（順流法），各效之間有比較大的壓強(qiáng)差， 料液自動(dòng)從前效進(jìn)入后效，省去輸送物料泵。前效溫度高于后效溫度，料液從前效進(jìn)入后效，處于過熱狀態(tài)，可產(chǎn)生自蒸發(fā)；并流法結(jié)構(gòu)緊湊、操作簡(jiǎn)便、應(yīng)用廣泛。但由于后效比前效溫度低、濃度大，因而逐效料液的粘度增加，傳熱系數(shù)下降，并流法操作適用于溶液粘度、濃度變化不大的料液蒸發(fā)。逆流法，隨著料液濃度的提高，其溫度相應(yīng)提高，使料液粘度增加較小，各效的傳熱系數(shù)相差不大，故可生產(chǎn)較高濃度的濃縮液。所以適用于粘度較大的料液蒸發(fā)，但由于設(shè)置效間料液輸送泵，動(dòng)力消耗較大，操作也較復(fù)雜。此外對(duì)濃縮液在高溫時(shí)易分解的料液，不宜采用此流程。平流法，除可用于有結(jié)晶析出的料液外，還可用于同時(shí)濃縮兩種以上的不同水溶液。錯(cuò)流法（混流法），其特點(diǎn)是兼有并，逆流的優(yōu)點(diǎn)而避免其缺點(diǎn)，但操作復(fù)雜，控制困難，應(yīng)用不多。本設(shè)計(jì)選擇并流蒸發(fā)流程。1.5 設(shè)計(jì)條件總述加熱蒸汽壓強(qiáng)為 450kPa(絕)，冷凝器操作壓強(qiáng)為 20kPa（絕），并流三效蒸發(fā)，沸點(diǎn)進(jìn)料。第二章 多效蒸發(fā)的工藝計(jì)算多效蒸發(fā)工藝計(jì)算的主要項(xiàng)目有： 加熱蒸汽消耗量、各效水分蒸發(fā)量及各效蒸發(fā)器的傳熱面積。變量之間的各效關(guān)系受物料衡算、 熱量衡算、傳熱速率方程以及相平衡方程式等基本關(guān)系支配。采用試差法計(jì)算。假設(shè)：（1）冷凝液飽和溫度排出；2）無額外蒸汽排出；3）K值的選??；4）多效傳熱面積相等。2.1 各效蒸發(fā)量和完成液組成的估算原料液含NaOH濃度10%，完成液含NaOH濃度32%。已知原料液量為72kt/a；，沸點(diǎn)進(jìn)料。加熱介質(zhì)采用 450kPa(絕壓)的飽和水蒸汽，冷凝器操作壓力為20kPa(絕壓)。三效的傳熱系數(shù)[1]分別為K1=1650W/(m2·℃)，K2=950W/(m2·℃),K3=600W/(m2·℃),原料液比熱容[1]為3.7KJ/(Kg·℃),各效蒸發(fā)器中液面高度為2.7m。各效加熱蒸汽的冷凝液均在飽和溫度下排出。假設(shè)各效轉(zhuǎn)熱面積相等，并忽略熱損失。每年按 7200個(gè)小時(shí)計(jì)算。原料液進(jìn)料流量：F=72.0kt/a=10138.88kg/h蒸發(fā)過程總蒸發(fā)量：WF(1x0)10138.88(10.1)6970.48kghxn0.32假設(shè)各效蒸發(fā)量相等，則第 i效蒸發(fā)量為：WWinW1W2W36970.482323.49kgh3因而初估各效完成液的濃度為：xiFx0FW1W2Wix1Fx010138.880.10.1312323.49FW10138.88x2Fx010138.880.120.181210138.882323.49FWWx30.322.2估計(jì)各效二次蒸汽溫度 Ti假設(shè)其它各效二次蒸汽的壓強(qiáng)相等，故第 i效二次蒸汽壓強(qiáng)為：pip1ipP1P3'45020KPaP3143.33n第i效二次蒸汽壓強(qiáng)：p＇ip＝p1i式中： p—各效加熱蒸汽壓強(qiáng)與二次蒸汽壓強(qiáng)之差，kpap1—第i效的操作壓強(qiáng)，'p450143.33306.67kp11ppa'12p4502143.33163.34kpa2ppp'3p4503143.3320kpa31p[2]由各效的二次蒸汽壓強(qiáng)查相應(yīng)的二次蒸汽的溫度和汽化熱，見表2-1表2-1 各效二次蒸汽參數(shù)效次第一效第二效第三效二次蒸汽的壓力pi（kPa）306.67163.3420'134.03113.6060.1二次蒸汽溫度Ti（℃）二次蒸汽的汽化熱r（KJ/Kg）2254.412215.952354.92.3計(jì)算各效傳熱溫度差 ti各效傳熱溫度差計(jì)算式為：ti Ti1ti其中Ti1為前一次二次蒸汽溫度（即第 i效加熱蒸汽溫度），ti 為第i效溶液沸點(diǎn)，其計(jì)算式為：ti Tii式中：Ti為第i效二次蒸汽溫度， i為第i效的溫度差損失。各效總溫度差損失為：i i i i由于溶液蒸汽壓下降引起的溫度差損失 i校正系數(shù)法：f0式中：0—常壓下由于溶液蒸汽壓下降引起的溫度差損失，0=tA100，某些水溶液在常壓下的沸點(diǎn) tA值可從有關(guān)手冊(cè)中查得。f —校正系數(shù)，無因次。一般取 :0.0162(ti273)2r式中：ti—操作壓強(qiáng)下水的沸點(diǎn)，即二次蒸汽飽和溫度，Cr—操作壓強(qiáng)下二次蒸汽的汽化潛熱，kJkg。NaOH水溶液各效沸點(diǎn)：t=104.1Ct=106.5Ct=118.3CA1A2A3f1=1.25f2=1.09f3=0.761=5.132=7.093=13.91由于蒸發(fā)器中溶液靜壓強(qiáng)引起的溫度差損失為簡(jiǎn)便計(jì)算溶液內(nèi)部沸點(diǎn)升高按液面與底部的平均壓強(qiáng) pm下水的沸點(diǎn)和二次蒸汽壓強(qiáng)p下水的沸點(diǎn)差估算。平均壓強(qiáng)按靜力學(xué)方程式計(jì)算：pmpgL2則：tpm tp式中：pm—蒸發(fā)器中液面與底部的平均壓強(qiáng)， Pa；tpm—對(duì)應(yīng)下水的沸點(diǎn),C；p—二次蒸汽（即液面處）的壓強(qiáng)， Pa；tp—對(duì)應(yīng)下水的沸點(diǎn)， C；—溶液的平均密度， kgm3；L—蒸發(fā)器操作時(shí)的液面高度，m。取液層高度L=2.7m一效蒸發(fā)器中液面與底部的平均壓強(qiáng)：1094.2kg/m3[2]Pm11094.29.812.7306.67321.161kPa2000查附表九[2]:tpm1=135.278℃1 =135.278-134.03=1.248 ℃二效蒸發(fā)器中液面與底部的平均壓強(qiáng)：1179.4kg/m3Pm21179.49.812.7163.34178.959kPa2000此壓力下水的沸點(diǎn)為 [2]：tpm2=116.413℃2=116.413-113.60=2.813 ℃三效蒸發(fā)器中液面與底部的平均壓強(qiáng)：1235.2kg/m3Pm31235.29.812.72036.358kPa2000此壓力下水的沸點(diǎn)為 [2]：tpm3=71.904℃3=71.904-60.1=11.804 ℃由管道流動(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，各效二次蒸汽從上一效的蒸發(fā)室流動(dòng)到下一效加熱室時(shí)， 由于管道阻力使其壓強(qiáng)降低，致使蒸汽的飽和溫度相應(yīng)降低， 由此引起的溫度差損失即為 。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，通常取 1C。第一效總的溫度差損失為：1 1 1 1 5.13 1.248 1 7.378C第二效總的溫度差損失為：2 2 2 2 7.09 2.813 1 10.903C第三效總的溫度差損失為：3 3 3 3 13.91 11.804 1 26.714C各效傳熱溫度差計(jì)算式為：ti Ti1titiTii第一效溶液沸點(diǎn)：t1 134.03 7.378 141.408 C傳熱的有效溫度差：t1 147.7 141.408 6.292C第二效溶液沸點(diǎn)：t2 113.60 10.903 124.503C傳熱的有效溫度差：t2 134.03 124.503 9.527C第三效溶液沸點(diǎn)：t3 60.1 26.714 86.814C傳熱的有效溫度差：t3 113.6 - 86.814 26.786C2.4 計(jì)算各效蒸發(fā)量Wi和傳熱量Qi對(duì)第i效進(jìn)行焓衡算，并計(jì)入溶液的濃縮熱及蒸發(fā)器的損失時(shí)第i效的蒸發(fā)量的計(jì)算式為:i 1Dr(FCWC）(t)ii1iiip0npwWn1(i2)iri'式中：Di—第i效的加熱蒸汽量，kg/hriri＇—為第i效加熱蒸汽的汽化熱，kJ/kgCpo—為原料液的比熱，kJ/（kg℃）,Cpo=3.766kJ/（kg℃）Cpw—為水的比熱，kJ/（kg℃）,Cpw=4.187kJ/（kg℃）titi1—分別為第i效及第i-1效溶液的沸點(diǎn)，℃i—為第i效的熱利用系數(shù)，對(duì)NaOH水溶液蒸發(fā)，=0.98-0.7x另：WW1W2Wn聯(lián)立蒸發(fā)量的計(jì)算式可解出蒸汽消耗量及各效水分蒸發(fā)量Wi。因此各效傳熱量的計(jì)算式為：QiDiriWi1ri1。123第一效：

0.980.7x10.9590.980.7x20.9450.980.7x30.882沸點(diǎn)進(jìn)料 t0 t1；450kPa下加熱蒸汽的汽化潛熱r1 2125.4kJ kg306.67kPa下二次蒸汽的汽化潛熱r1 2138.140kJkgW11D1r10.959D12125.40.9533D1r12138.140第二效：163.34kPa下二次蒸汽的汽化潛熱r2 2203.868kJ kgi 1η2[D2r2(FCp0WCpw)(t1t2)]2W2n1r2'0.9450.9533D12138.1410138.883.7660.9533D14.187141.408124.5032203.8680.8451D1276.7781第三效：20kPa下二次蒸汽的汽化潛熱，2287.490kJkgr331[Dr3(FCWC)(t2t3)]33p03pwW3n1r3'0.882[2203.868W2(10138.883.7664.187W14.187W2)(124.50386.814)]2287.4900.6087D1773.234W W W W 6970.48kgh1 2 3得：D12459.5854kg/hW12344.7228kg/hW22355.3737kg/hW32270.3836kg/h因此：Q1D1r122459.58542138.145.2589106KJ/hQ2Wr12344.72282203.8685.16756KJ/h1103Wr22270.38362287.495.19356KJh10/Q2.5計(jì)算蒸發(fā)器的傳熱面積 Si：由傳熱速率方程QiKiSiti得：SiQiKiti在多效蒸發(fā)中為便于制造和安裝維修等， 通常采用各效傳熱面積相等的蒸發(fā)器。若計(jì)算所得傳熱面積之間有明顯差別（一般工業(yè)上要求不大于 4 ）時(shí)，依據(jù)各效面積相等的原則重新分配各效的有效傳熱溫度差，使 Si趨于相近或者相等。各效傳熱系[1]K11500W(m2C),K21000W(m2C),K3600W(m2C)15.25896S1Q102K1t13.615006.292154.6317mS2Q25.1675106150.6683m2K2t23.610009.527S3Q35.193510689.7632m2K3t33.660026.786計(jì)算結(jié)果差異較大，故需重新分配有效傳熱溫度差。各效蒸發(fā)量、傳熱量、傳熱面積第一次計(jì)算數(shù)據(jù)及結(jié)果見下表：表2-2各效蒸發(fā)量、傳熱量、傳熱面積效數(shù) 第一效 第二效 第三效加熱蒸汽汽化熱 ri(kJkg)二次蒸汽汽化熱ri(kJkg)熱利用系數(shù) i傳熱系數(shù)Ki(W(m2C))蒸發(fā)量Wi(kgh)傳熱面積 Si(m2)

2254.412215.952354.92138.142203.8682287.490.9590.9450.882150010006002344.72282355.37372270.3836154.6317150.668389.76322.6重復(fù)上述計(jì)算步驟計(jì)算各效料液的濃度重新分配有效溫度差：S1t1S2t2S3t3St1t2t3154.6317 6.292 150.6683 9.527 89.7632 26.7866.292 9.527 26.786112.9622m2t1S1t1154.63178.613CS6.292112.9622tt

S22 tSS33 tS

23

150.668312.7071C9.527112.962289.763221.285C26.786112.9622各效蒸發(fā)量取上次計(jì)算值即：W2344.7228kg/h1W2355.3737kg/h2W2270.3836kg/h3各效溶液的組成：x1＇Fx010138.880.10.13FW10138.882344.72281x２＇Fx010138.880.10.1864FWW10138.882344.7228-2355.373712x３＇Fx010138.880.10.32WWW10138.88F2344.7228-2355.3737-2270.3836123各效對(duì)應(yīng)的沸點(diǎn)[2]：tA1=104.1℃tA2=107.0℃tA3=118.3℃＇＝t－100=4.1℃＇＝t℃＇＝t－100=18.3℃01A102A203A3計(jì)算各效料液的沸點(diǎn)f＇01=1.25×4.1=5.1251=12 =f2 ＇02=1.09×7=7.633=f3 ＇03=0.76×18.3=13.908第三效：因冷凝器壓力和完成液組成未改變，故第三效中各種溫度差損失及溶液沸點(diǎn)與上次結(jié)果相同，即：t3 86.814C則第三效的加熱蒸汽的 飽和溫度為：T3t3t3C＇86.81421.285108.099。P＇2=134.771kPa＇2240.305kJkgr２Pm2134.7711193.89.812.72000150.581kPa查附表九[2]tpm2=111.210℃111.21-108.099=3.111℃２ ２ ２ ２ 7.63 3.111 1 11.741℃液層靜壓力及流動(dòng)阻力引起的溫差損失變化不大，取上次計(jì)算值。故第二效溶液的沸點(diǎn)為 ：t2108.09911.741119.84C則第二效的加熱蒸汽的飽和溫度為：T＇t2t2119.8412.7071132.5471C。2P＇=292.084kPa1r＇2170.585kJkg1Pm1292.0841094.29.812.72000306.575kPa此壓力下水的沸點(diǎn)為：tpm1=134.023℃=134.023-132.5471=1.476℃1 1 1 1 5.125 1.476 1 7.601C液層靜壓力及流動(dòng)阻力引起的溫差損失變化不大，取上次計(jì)算值。故第一效溶液的沸點(diǎn)為 ：t1 132.5471 7.601 140.1481C＇t１＝T０－t１=147.7-140.141=7.552 C＇t２＝T１－t２=132.5471-119.84=12.707 C＇t３＝T－t =108.099-86.814=21.285 C２ ３表2-3各效加熱蒸汽及汽化熱效數(shù)生蒸汽123加熱蒸汽溫度ti（℃）147.7132.5471108.09960.1汽化潛熱ri(kJ/kg)2125.42170.5852240.3052354.9 加熱蒸汽用量及各效蒸發(fā)量據(jù)η的計(jì)算公式得：123

0.9590.9410.886第一效：W0.939D11第二效：20.8231325.703WD第三效 ：30.60211723.0324WD解得：D12523.965kg/h12370.003kg/hWW2425.642kg/h232242.712kg/hW各效蒸發(fā)器傳熱面積計(jì)算S1Q5.3644106119.584m2K11t13.616507.552S2Q25.14431062K2t23.695012.707118.374mS3Q35.43421062K3t33.660021.285118.219m校核：誤差為：Smin(1118.219〈%4%1)100%1.1Smax119.584結(jié)果校核成功S S(1 10 ) 118.726 1.1 131m2重復(fù)計(jì)算數(shù)據(jù)及結(jié)果見下表：表2-4重復(fù)計(jì)算數(shù)據(jù)及結(jié)果效數(shù) 第一效 第二效 第三效溶液組成 ( )溶液沸點(diǎn)ti(C)＇加熱蒸汽汽化熱ri(kJkg)二次蒸汽溫度T＇(oC)二次蒸汽汽化熱 ri(kJkg)總的溫度差損失 i(C)傳熱系數(shù)Ki(W(m2C))蒸發(fā)量 Wi(kg h)傳熱面積Si(m2)

0.13 0.1864 0.32147.7 132.5471 108.0992154.41 2215.95 2354.9132.5471 108.099 60.12170.585 2240.305 2354.97.601 11.741 26.7141650 950 6002370.003 2425.642 2242.712119.584 118.374 118.219第三章 蒸發(fā)器主要結(jié)構(gòu)工藝尺寸的設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)選用中央循環(huán)管式蒸發(fā)器。中央循環(huán)管式蒸發(fā)器主體為加熱室和分離室，加熱室由直立的加熱管束組成， 管輸中間為一根直徑較大的中央循環(huán)管； 分離室是氣液分離的空間。其主要結(jié)構(gòu)尺寸：加熱室、分離室的直徑和高度；加熱管、循環(huán)管的規(guī)格、長(zhǎng)度、數(shù)量及在管板上的排列方式等。這些尺寸的確定取決于工藝計(jì)算結(jié)果，主要是傳熱面積。3.1 加熱管的選擇和管束的初步估計(jì)加熱管通常選用Φ25×2.5mm、Φ38×2.5mm、Φ57×3.5mm等幾種規(guī)格的無縫管，長(zhǎng)度一般為 2-6m。管子長(zhǎng)度的選擇應(yīng)根據(jù)溶液溶液結(jié)垢的難易程度、溶液的起泡性、管子的利用率和廠房的高度等因素來考慮。加熱管選用長(zhǎng)為3m，Φ38×2.5mm無縫鋼管[1]。初步估計(jì)所需的管子數(shù)nS131n379(根)d0(L0.1)3.140.038(30.1)2式中：S為蒸發(fā)器的傳熱面積， m；d0為加熱管的外徑，m；為加熱管的長(zhǎng)度，m。初估所需管子數(shù)為 379根。3.2 循環(huán)管直徑的選擇循環(huán)管的截面積是根據(jù)使循環(huán)阻力盡量減少的原則來考慮的。 中央循環(huán)管式蒸發(fā)器的循環(huán)管截面積可取加熱管總截面積的 40%-100%。對(duì)傳熱面積較小的蒸發(fā)器，應(yīng)取較大的百分?jǐn)?shù)，故選擇其截面積為傳熱總面積的100%。以D1表示循環(huán)管內(nèi)徑，則：D11nd00.437938467.88mm選取5009mm3m[2]循環(huán)管，管長(zhǎng)與加熱管管長(zhǎng)相同為3.3 加熱室直徑及加熱管數(shù)目的確定加熱室內(nèi)徑取決于加熱管和循環(huán)管的規(guī)格、數(shù)目及在管板上的排列方式。加熱管在管板上的排列方式有三角形、正方形、同心圓等，三角形排列居多。管心距t為相鄰兩管中心線之間的距離， t一般為加熱管外徑的 1.25～1.5倍。加熱室內(nèi)徑和加熱管數(shù)采用做圖法來確定，先計(jì)算管束中心線上管束 nc，管子按正三角形排列時(shí)：nc1.1n'，式中：n—總加熱管數(shù).初估加熱管內(nèi)徑用Ditnc12b'式中b'11.5d0。然后用容器公稱直徑，試選一內(nèi)徑作為加熱室內(nèi)徑，并以此內(nèi)徑和循環(huán)管外徑作同心圓， 在同心圓的環(huán)隙中，按加熱管的排列方式和管心距作圖。作圖所得管數(shù)n必須大于初估值，如不滿足，應(yīng)另選一設(shè)備內(nèi)徑，重新作圖，直至適合為止。殼體內(nèi)徑的標(biāo)準(zhǔn)尺寸列于表 3中，以供參考。表3-1殼體內(nèi)徑的標(biāo)準(zhǔn)尺寸殼體內(nèi)徑，mm400-700800-10001100-15001600-2000最小壁厚，mm8101214經(jīng)過作圖，實(shí)際管數(shù)大于初估值，符合要求。正三角形排列初步估算加熱室內(nèi)徑?。篸038mmt48mmb'1.2donc1.1n＇1.137921.41Di4821.411253.21070.88mm選用1100mm12[2]3.4 分離室直徑與高度的計(jì)算分離室的直徑和高度取決于分離室的體積， 分離室的體積又與二次蒸汽流量及蒸發(fā)體積的強(qiáng)度有關(guān)。分離室體積的計(jì)算：W(m3)3600U式中：W 為某效蒸發(fā)的二次蒸汽 量，Kg/h某效蒸發(fā)的二次蒸汽密度，Kg/m3U蒸發(fā)體積強(qiáng)度，一般允許值為1.5-2.5m3/m3s，取U=2W1W2W3查表[3]得123

2523.9652425.6422242.7126067779113077WV110.204936001UWV220.432436002UWV332.383236003UVV32.3832（分離室體積取其中較大者）高度H與直徑D符合：D2H4VD31.54D=1.265mH=1.898m3.5 接管尺寸的確定由接管內(nèi)徑計(jì)算式 d 4Vs估算出內(nèi)徑，從管子規(guī)格中查出相近的標(biāo)準(zhǔn)u管。 溶液進(jìn)出口管三效并流蒸發(fā)，第一效溶液流量最大，各效設(shè)備尺寸一致，根據(jù)第一效溶液流量確定接管，設(shè)計(jì)上進(jìn)出口直徑可取為一致。設(shè)u=2m/s，初始進(jìn)料液濃度為 0.10，F(xiàn)=10138.88kg/h.d4Vs410138.88mmu39.0836001174.43.142選取 50 2.5mm的不銹鋼無縫鋼管。核算流速：u4Vs1.5ms2ms,符合要求。d2故選取502.5mm不銹鋼無縫鋼管 加熱蒸汽與二次蒸汽接管熱蒸汽：V1D12523.9650.3573m3/s3600136001.962V2W20.5879m3/s36002V3W21.7797m3/s36003選最大：VS=V3U=30-50m/s取U=40m/s故：d4Vs41.7797238.07mmu3.1440所以，[2]選用2739mm規(guī)格不銹鋼無縫鋼管Vs434.866m/s，所以選用合適。核算：u=2d二次蒸汽接管：W2370.003V110.33553600360011.962V2W20.601736002VW31.6455336003U取40m/s,選用最大，VSV31.6455V41.6455du3.14228.92mm40所以，[2]選用2457mm規(guī)格不銹鋼無縫鋼管4Vs39.283m/s，所以選用合適。核算：u=2d3.5.3冷凝水出口管取各效加熱蒸汽較大者：D12523.965kgh,1923.461kgm3,取u1.5msW為各效加熱蒸汽流量，u可取0.8～1.8m/s,這里取u1.5m/s。VS7.04110-4d14VS24.45mmu綜上計(jì)算：[2]選用322.5mm規(guī)格不銹鋼管冷凝水出口管。4Vs1.23/s，所以選用合適。md2第四章 蒸發(fā)裝置輔助設(shè)備的設(shè)計(jì)4.1 氣液分離器蒸發(fā)操作時(shí)，二次蒸汽中夾帶大量液體，雖然在分離室初步分離，但為了防止有用的產(chǎn)品損失或污染冷凝液體，還需設(shè)置器液分離設(shè)備，以使霧沫中的液體凝聚與二次蒸汽分離，故氣液分離器（除沫器）。慣性式除沫器是利用帶有液滴的二次蒸汽在突然改變方向時(shí)，液滴因慣性作用而與蒸汽分離。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，中小型工廠應(yīng)用較多。本次設(shè)計(jì)采用慣性式除沫器。慣性式除沫器主要尺寸的計(jì)算：D0 D1 D1:D2:D3 1:1.5:2H D3 h 0.4 0.5D1式中： D0 為二次蒸汽的管徑， m;D1 為除沫器內(nèi)管的直徑， m;D2 除沫器外罩管的直徑， m;D3除沫器外殼直徑，;mH 除沫器的總高度， m;h 除沫器內(nèi)管頂部與器頂 距離，m;D1D0231mmD21.5231346.5mmD32231462mmHD3462mmh0.5D1115.5mm所以：除沫器內(nèi)管[2]選用 245 7mm的不銹鋼無縫鋼管除沫器外罩管[2]選用3518mm的無縫鋼管除沫器總高度462mm除沫器內(nèi)管頂部與器頂?shù)木嚯x為 115.5mm4.2 蒸汽冷凝器蒸汽冷凝器，用冷卻水將末效蒸發(fā)器產(chǎn)生的二次蒸汽冷凝，本設(shè)計(jì)蒸發(fā)物質(zhì)為NaOH溶液，水蒸氣不需回收，故選擇水噴式冷凝器。以冷凝為主的水噴射式冷凝器，其冷卻水用量決定于被冷凝蒸汽的熱焓，冷卻水的進(jìn)出口溫度。工作水量的計(jì)算：D(ICPt2)Wt2t1CP式中：W冷卻水用量，Kg/h;D 冷凝蒸汽量， Kg/h；I 蒸汽的焓， KJ/Kg；t1,t2 冷卻水進(jìn)出口溫度℃； （冷卻水可循環(huán)使用）CP 冷卻水平均比熱， KJ/Kg ℃ 。其中：t1 10C設(shè)t2 30CI 2606.4kJkg,D 2242.712kghCp 4.187kJ(kgC)(Cpt2)2242.712(2606.44.18730)DIkghWt1)4.18766440.142Cp(t220噴射器結(jié)構(gòu)尺寸計(jì)算：噴嘴數(shù)n及噴嘴直徑d0：u1

2 p式中： p 工作水通過噴嘴的壓強(qiáng) 降，Pa，即工作水進(jìn)口壓強(qiáng)與 混合室壓強(qiáng)之差；水的密度，Kg/m3;流量系數(shù)，可取0.93 0.96。p=200-20=180kpa10℃下： 1=999.7kg/m3=0.95 [1]通過一個(gè)噴嘴的水流速度為：u2p21801030.9518.03m/s999.7噴嘴個(gè)數(shù)n的確定：W3600nd02u14取d0=16mmn4W466440.142d02u1360026個(gè)91618.033600故噴嘴個(gè)數(shù)為6個(gè)。文氏管喉部直徑：pd3 d0pc式中： pC 排出壓強(qiáng)與吸入壓強(qiáng)之差，Pa。pc 101.325 20 81.325