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1、多效蒸发器设计计算Prepared on 22 November 2023多一效蒸发器设计计算蒸发器的设计步骤多效蒸发的计算一般承受迭代计算法（1） 依据工艺要求及溶液的性质，确定蒸发的操作条件如加热蒸汽压强及冷凝器压强、蒸发器的形式升膜蒸发器、降膜蒸发器、强制循环蒸发器、刮膜蒸发器、流程和效数。（2） 依据生产阅历数据，初步估量各效蒸发量和各效完成液的组成。（3） 依据阅历，假设蒸汽通过各效的压强降相等，估算各效溶液沸点和有效总温差。（4） 依据蒸发器的焓衡算，求各效的蒸发量和传热量。（5） 依据传热速率方程计算各效的传热面积。假设求得的各效传热面积不相等，则应按下面介绍的方法重安排有效温度
2、差，重复步骤3至5，直到所求得的各效传热面积相等或满足预先给出的精度要求为止。二蒸发器的计算方法下面以三效并流加料的蒸发装置为例介绍多效蒸发的计算方法。1. 估值各效蒸发量和完成液组成总蒸发量1-1在蒸发过程中，总蒸发量为各效蒸发量之和W = W1+ W2 + + Wn1-2任何一效中料液的组成为1-3一般状况下，各效蒸发量可按总政发来那个的平均值估算，即1-4对于并流操作的多效蒸发，因有自蒸觉察象，课按如下比例进展估量。例如，三效W1：W2：W3=1：1-5以上各式中W 总蒸发量，kg/h；W1，W2 ， ，Wn 各效的蒸发量，kg/h；F 原料液流量，kg/h；x0, x1, xn 原料液
3、及各效完成液的组成，质量分数。2. 估值各效溶液沸点及有效总温度差欲求各效沸点温度，需假定压强，一般加热蒸汽压强和冷凝器中的压强或末效压强是给定的，其他各效压强可按各效间蒸汽压强降相等的假设来确定。即1-6Dp式中 各效加热蒸汽压强与二次蒸汽压强之差，Pa；p 1 第一效加热蒸汽的压强，Pa；pk 末效冷凝器中的二次蒸汽的压强，Pa。多效蒸发中的有效传热总温度差可用下式计算：1Dt = (T- T ) - D1-7kDt式中有效总温度差，为各效有效温度差之和，；T1第一效加热蒸汽的温度，；TkDD式中冷凝器操作压强下二次蒸汽的饱和温度，；总的温度差损失，为各效温度差损失之和，。D = D +
4、D + D 1-8由于溶液的蒸汽压下降而引起的温度差损失，；D D 由于蒸发器中溶液的静压强而引起的温度差损失，；由于管路流体阻力产生压强降而引起的温度差损失，。DDD关于 、和的求法，分别介绍如下：1由于溶液蒸汽压下降多引起的温度差损失D D可用校正系数法和杜林规章求得。D = fD校正系数法：01-9式中 D0常压下由于溶液蒸汽压下降引起的温度差损失，；某些溶液在常压下的沸点f校正系数，量纲为一。t A值可从手册差得；一般取1-10式中 T 1r操作压强下水的沸点，亦即二次蒸汽的饱和温度，； 操作压强下二次蒸汽的汽化热，kJ/kg.杜林规章：某种溶液的沸点和一样压强下标准液体一般为水的沸点
5、呈线性关系。在以水的沸点为横坐标D，该溶液的沸点为纵坐标并以溶液的组成为参数的直角坐标图上，可得一组直线，称为杜林直线。利用杜林线图，可依据溶液的组成及世纪压强下水的沸点查出一样压强下溶液的沸点，从而得出值。t- t依据杜林规章也可计算液体在各种压强下沸点的近似值。此法的依据是：某液体t- tA1A2在两B种1不B2同压强下两沸点之差与水同样压强下两沸点之差，其比值为一常数，即求得 k 值，其他任一压强下的沸点tA就可由下式求得，即tA= tA1- k (t- t )BB1D1-11所以不用杜林线图也可计算出溶液的 值。2由于蒸发器中溶液静压强引起的温度差损失D 某些蒸汽器在操作室，器内溶液需
6、维持肯定的液位，因而蒸发器中溶液内部的压强大于液面的压强，致使溶液内D 部的沸点较液面处高，二者之差即为因溶液静压强引起的温度差损失。为简便起 见，溶液内部的沸点可按液面和底层的平均压强来查取。平均压强近似按静力学方程估算：pm式中pr 蒸发器中液面和底部间的平均压强，Pa； 二次蒸汽的压强，即液面处的压强，Pa；1-12 溶液的平均密度，kg/ m3；L液层高度，m；g 重力加速度，m/ s2。pmpD = t- t1-13t式中pmp 依据平局压强 m求得水的沸点，；ppt 依据二次蒸汽压强求得水的沸点，。D 由于管道流淌阻力产生的压强降所引起的温度差损失在多效蒸发中，末效以D 前各效的二
7、次蒸汽流到次一效的加热室的过程中，由于管道阻力使其压强降低，蒸汽的饱和温度也相应降低，由此而引起的温度插损失即为。依据阅历，取各效间因管道阻力引起的温度差损失为 1.pD依据已估算的各效二次蒸汽压强及温度差损失 ，即可由下式估算各效溶液的沸点 t。t = T + D + D 1-143. 加热蒸汽消耗量和各效蒸发水量的初步计算第一效的焓衡算式为Q = D r (Fc-W c-W c- -Wc)(t - t) + W rii iPO1 PW2 PWi - 1 PWiWi - 1i i1-15由式1-15可求得第 I 效的蒸发量。i h假设在焓衡算式中计入溶液的浓h缩热及蒸Dx发器的热损失，尚需考
8、虑热利用系数。一般溶液的蒸发，可取为式中为溶液的组成变化，以质量分数表示。D式中i1-16t = T + D + D 第 i 效的加热蒸汽量，kg/h,当无额外蒸汽抽出时，；r i第 i 效加热蒸汽的汽化热，kJ/kg；ri第 i 效二次蒸汽的汽化热，kJ/kg；c PO原料液的比热容，kJ/kg；c PW 水的比热容，kJ/kg；、titi - 1 第 i 效及第i-1效溶液的沸点，；h i第 i 效的热利用系数，量纲为一。对于加热蒸汽生蒸汽的消耗量，可列出各效焓衡算式并与式1-2联解而求得。4. 蒸发器的传热面积和有效温度差在各效中的安排任一效的传热速率方程为Q = K S Dtii ii
9、1-17式中Q i第 i 效的传热速率，W；Ki第 i 效的传热系数，W；Si第 i 效的传热面积，m2；Dti第 i 效的传热温度差，。iS有效温度安排的目的是为了求取蒸发的传热面积 ，现以三效为例，即Q1 = D1r1式中1-181-19Dt = T 2 - t 2 = T 1 - t 21-20在多效蒸发中，为了便于制造和安装，通常承受各效传热面积相等的蒸发器，即假设由式1-18求得的传热面积不相等，应依据各效面积的原则重安排各效的有效温度差。方法如下：Dt设以表示各效面相等时的有效温度差，则,1-21与1-18式相比可得，1-22将式1-22中三式相加S ，得 SSDt = Dt1+ Dt2+ Dt3=1 Dt +S12 DtS2+3 Dt S3或1-23式中 Dt 各效的有效温度差之和，称为有效总温度差，。由式1-23求得传热面积 S 后，即可由式1-22重安排各效的有效温度差。重复上述步骤，直至求得的各效传热面积相等，该面积即为所求。