目录
第一章前言
§1·1 概述`
第二章蒸发工艺设计计算
§2·1蒸浓液浓度计算
§2·2溶液沸点和有效温度差的确定
§2·2·1各效由于溶液的蒸汽压下降所引起的温度差损失 /
§2·2·2各效由于溶液静压强所因引起的温度差损失
§2·2·3由经验不计流体阻力产生压降所引起的温度差损失
§2·3 加热蒸汽消耗量和各效蒸发水量的计算
§2·4 蒸发器的传热面积和有效温度差在各效中的分布以及传热系数K的确定
§2·5 温差的重新分配与试差计算
§2·5·1重新分配各效的有效温度差，
§2·5·2重复上述计算步骤
§2·6计算结果列表
第三章 NaOH溶液的多效蒸发优化程序部分
§3·1 具体的拉格朗日乘子法求解过程
§3·2 程序部变量说明
§3·3 程序容：
§3·4 程序优化计算结果
§3·5 优化前后费用比较
第四章蒸发器工艺尺寸计算
§4·1 加热管的选择和管数的初步估计
§4·1·1 加热管的选择和管数的初步估计
§4·1·2 循环管的选择
§4·1·3 加热室直径及加热管数目的确定
§4·1·4 分离室直径与高度的确定
§4·2 接管尺寸的确定
§4·2·1 溶液进出
§4·2·2 加热蒸气进口与二次蒸汽出口
§4·2·3 冷凝水出口
第五章、蒸发装置的辅助设备
§5·1 气液分离器
§5·2 蒸汽冷凝器
§5·2·1 冷却水量
§5·2·2 计算冷凝器的直径
§5·2·3 淋水板的设计
§5·3泵选型计算
§5·4预热器的选型
第六章主要设备强度计算及校核
§6·1蒸发分离室厚度设计
§6·2加热室厚度校核
第七章小结与参考文献：
符号说明
希腊字母：
c——比热容，KJ/(Kg.h)α――对流传热系数，Ｗ/m2.℃d——管径，mΔ――温度差损失，℃D——直径，mη――误差，
D——加热蒸汽消耗量，Kg/hη――热损失系数，
f——校正系数，η――阻力系数，
F——进料量，Kg/hλ――导热系数，Ｗ/m2.℃g——重力加速度，9.81m/s2μ――粘度，Pa.s
h——高度，mρ――密度，Kg/m3
H——高度，m
k——杜林线斜率
K——总传热系数，W/m2.℃∑――加和
L——液面高度，mφ――系数
L——加热管长度，m
L——淋水板间距，m 下标：
n——效数1,2,3――效数的序号
n——第n效0――进料的
p——压强，Pa i――侧
q——热通量，W/m2m――平均
Q——传热速率，W o――外侧
r——汽化潜热，KJ/Kg p――压强
R——热阻，m2.℃/W s――污垢的
S——传热面积，m2w――水的
t——管心距，m w――壁面的
T——蒸汽温度，℃
u——流速，m/s
U——蒸发强度，Kg/m2.h上标：
V——体积流量，m3/h′：二次蒸汽的
W——蒸发量，Kg/h′：因溶液蒸汽压而引起的
W——质量流量，Kg/h 〞：因液柱静压强而引起的
x——溶剂的百分质量,％：因流体阻力损失而引起的
第一章前言
§1·1概述
1蒸发及蒸发流程
蒸发是采用加热的方法，使含有不挥发性杂质（如盐类）的溶液沸腾，除去其中被汽化单位部分杂质，使溶液得以浓缩的单元操作过程。
蒸发操作广泛用于浓缩各种不挥发性物质的水溶液，是化工、医药、食品等工业中较为常见的单元操作。化工生产中蒸发主要用于以下几种目的：
1获得浓缩的溶液产品；
2、将溶液蒸发增浓后，冷却结晶，用以获得固体产品，如烧碱、抗生素、糖等产品；
3、脱除杂质，获得纯净的溶剂或半成品，如海水淡化。进行蒸发操作的设备叫做蒸发器。
蒸发器要有足够的加热面积，使溶液受热沸腾。溶液在蒸发器因各处密度的差异而形成某种循环流动，被浓缩到规定浓度后排出蒸发器外。蒸发器备有足够的分离空间，以除去汽化的蒸汽夹带的雾沫和液滴，或装有适当形式的除沫器以除去液沫，排出的蒸汽如不再利用，应将其在冷凝器中加以冷凝。
蒸发过程中经常采用饱和蒸汽间壁加热的方法，通常把作热源用的蒸汽称做一次蒸汽，从溶液蒸发出来的蒸汽叫做而次蒸汽。
2蒸发操作的分类
按操作的方式可以分为间歇式和连续式，工业上大多数蒸发过程为连续稳定操作的过程。
按二次蒸汽的利用情况可以分为单效蒸发和多效蒸发，若产生的二次蒸汽不加利用，直接经冷凝器冷凝后排出，这种操作称为单效蒸发。若把二次蒸汽引至另一操作压力较低的蒸发器作为加热蒸气，并把若干个蒸发器串联组合使用，这种操作称为多效蒸发。多效蒸发中，二次蒸汽的潜热得到了较为充分的利用，提高了加热蒸汽的利用率。
按操作压力可以分为常压、加压或减压蒸发。真空蒸发有许多优点：
（1）、在低压下操作，溶液沸点较低，有利于提高蒸发的传热温度差，减小蒸发器的传热面积；
（2）、可以利用低压蒸气作为加热剂；
（3）、有利于对热敏性物料的蒸发；
（4）、操作温度低，热损失较小。
在加压蒸发中，所得到的二次蒸气温度较高，可作为下一效的加热蒸气加以利用。因此，单效蒸发多为真空蒸发；多效蒸发的前效为加压或常压操作，而后效则在真空下操作。
3蒸发操作的特点
从上述对蒸发过程的简单介绍可知，常见的蒸发时间壁两侧分别为蒸气冷凝和液体沸腾的传热过程，蒸发器也就是一种换热器。但和一般的传热过程相比，蒸发操作又有如下特点: (1)(1)沸点升高蒸发的溶液中含有不挥发性的溶质，在港台压力下溶液的蒸气压较同温
度下纯溶剂的蒸气压低，使溶液的沸点高于纯溶液的沸点，这种现象称为溶液沸点的升高。在加热蒸气温度一定的情况下，蒸发溶液时的传热温差必定小于加热唇溶剂的纯热温差，而且溶液的浓度越高，这种影响也越显著。
(2)(2)物料的工艺特性蒸发的溶液本身具有某些特性，例如有些物料在浓缩时可能析出
晶体，或易于结垢；有些则具有较大的黏度或较强的腐蚀性等。如何根据物料的特性和工艺要求，选择适宜的蒸发流程和设备是蒸发操作彼此必须要考虑的问题。
(3)(3)节约能源蒸发时汽化的溶剂量较大，需要消耗较大的加热蒸气。如何充分利用热
量，提高加热蒸气的利用率是蒸发操作要考虑的另一个问题。
4蒸发设备
蒸发设备的作用是使进入蒸发器的原料液被加热，部分气化，得到浓缩的完成液，同时需要排出二次蒸气，并使之与所夹带的液滴和雾沫相分离。
蒸发的主体设备是蒸发器，它主要由加热室和蒸发室组成。蒸发的辅助设备包括：使液沫进一步分离的除沫器，和使二次蒸气全部冷凝的冷凝器。减压操作时还需真空装置。兹分述如下：
由于生产要求的不同，蒸发设备有多种不同的结构型式。对常用的间壁传热式蒸发器，按溶液在蒸发器中的运动情况，大致可分为以下两大类：
（1）循环型蒸发器
特点：溶液在蒸发器中做循环流动，蒸发器溶液浓度基本相同，接近于完成液的浓度。操作稳定。此类蒸发器主要有
a.中央循环管式蒸发器，
b.悬筐式蒸发器
c.外热式蒸发器，
d.列文式蒸发器
e.强制循环蒸发器。
其中，前四种为自然循环蒸发器。
（2）单程型蒸发器
特点：溶液以液膜的形式一次通过加热室，不进行循环。
优点：溶液停留时间短，故特别适用于热敏性物料的蒸发；温度差损失较小，表面传热系数较大。
缺点：设计或操作不当时不易成膜，热流量将明显下降；不适用于易结晶、结垢物料的
蒸发。
此类蒸发器主要有
a.升膜式蒸发器，
b.降膜式蒸发器，
c.刮板式蒸发器
本次设计采用的是中央循环管式蒸发器：
结构和原理：其下部的加热室由垂直管束组成，中间由一根直径较大的中央循环管。当管液体被加热沸腾时，中央循环管气液混合物的平均密度较大；而其余加热管气液混合物的平均密度较小。在密度差的作用下，溶液由中央循环管下降，而由加热管上升，做自然循环流动。溶液的循环流动提高了沸腾表面传热系数，强化了蒸发过程。
这种蒸发器结构紧凑，制造方便，传热较好，操作可靠等优点，应用十分广泛，有"标准蒸发器"之称。为使溶液有良好的循环，中央循环管的截面积，一般为其余加热管总截面积的40%～100%；加热管的高度一般为1～2m；加热管径多为25～75mm之间。但实际上，由于结构上的限制，其循环速度一般在0.4～0.5m/s以下；蒸发器溶液浓度始终接近完成液浓度；清洗和维修也不够方便。
第二章蒸发工艺设计计算
§2·1蒸浓液浓度计算
多效蒸发的工艺计算的主要依据是物料衡算和、热量衡算及传热速率方程。计算的主要项目有：加热蒸气（生蒸气）的消耗量、各效溶剂蒸发量以及各效的传热面积。计算的已知参数有：料液的流量、温度和浓度，最终完成液的浓度，加热蒸气的压强和冷凝器中的压强等。
蒸发器的设计计算步骤多效蒸发的计算一般采用试算法。
（1）（1）根据工艺要求及溶液的性质，确定蒸发的操作条件（如加热蒸气压强及冷凝器的压强），蒸发器的形式、流程和效数。
（2）（2）根据生产经验数据，初步估计各效蒸发量和各效完成液的浓度。
（3）（3）根据经验假设蒸气通过各效的压强降相等，估算个效溶液沸点和有效总温差。
（4）（4）根据蒸发器的焓衡算，求各效的蒸发量和传热量。
（5）（5）根据传热速率方程计算各效的传热面积。若求得的各效传热面积不相等，则应按下面介绍的方法重新分配有效温度差，重复步骤（3)至（5），直到所求得各效传热面积相等（或满足预先给出的精度要求）为止。
F=
43
3.51010
32024
??
?=4557.3kg/h
总蒸发量:W=F ?(1- 03X X )=4557.3?(1-3.01
.0)=3038.2kg/h
并流加料蒸发中无额外蒸汽引出,可设1W :W 2:W 3=1:1.1:1.2
而W=W 1+W 2+W 3=3038.2kg/h
由以上三式可得:W 1=920.7kg/h;
W 2=1012.7kg/h;
W 3=1104.8kg/h;
X 1=
01F X F W ?-=0.125; X 2= 0
12F X F W W ?--=0.174;X 3=0.3 §2·2溶液沸点和有效温度差的确定
设各效间的压强降相等，则总压强差为：
∑?P =P 1-P K /=501.3-30.4=470.9KPa
?P=/1K
P P n -
式中 ?P ---各效加热蒸汽压强与二次蒸气压强之差KPa ，
1P ----第一次加热蒸气的压强KPa
/
K P -----末效冷凝器中的二次蒸气的压强KPa
各效间的压强差可求得各效蒸发室的压强
即P 1/=P1-?Pi=501.3-470.9/3=344.3KPa
P 2/ =P1-2?Pi=501.3-2?470.9/3=187.4KPa
P 3/=P k /=30.4KPa
由各效的二次蒸汽压强从手册中查得相应的二次蒸汽温度和汽化潜热列与下表中:
有效总温度差∑∑?--=?)(/1K T T t
式中 t ?∑-----有效总温度差，为各效有效温度差之和，℃。
1T -----第一效加热蒸气的温度，℃。
/
K T -----冷凝器操作压强下二次蒸气的饱和温度，℃。
?∑-------总的温度差损失，为各效温度差损失之和，℃，
?∑=?∑/+?∑//+?∑///
式中 ?∑ /--- 由于溶液的蒸汽压下降而引起的温度差损失，℃，
?∑//---由于蒸发器红溶液的静压强而引起的温度差损失，℃，
?∑///
----由于管道流体阻力产生压强降而引起的温度差损失，℃，
§2·2·1各效由于溶液的蒸汽压下降所引起的温度差损失?/
杜林规则（dnhring’srule）:某种溶液的沸点和相同压强下标准液体（一般为水）的沸点呈线性关系。在以水的沸点为横坐标，该溶液的沸点为纵坐标并以溶液的浓度为参数的直角坐标图上，可得一组直线，称为杜林直线。附录五位NaOH 水溶液的杜林线图。利用 杜林线图，可根据溶液的浓度及实际压强下水的沸点查出相同压强下溶液的沸点，从而可以
得出 △/值。
根据杜林规则也可以计算液体在各种压强下沸点的近似值。此法的义举世：某液体在两种不同压强下两沸点之差（12A A t t -），与水灾同样压强喜爱；两沸点之差（12B B t T -），其比值为一常数，即（（12A A t t -）/ （12B B t T -）=k ，求得k 值，其他任意压强下的沸点A t '
可一由下式求得，即 A t '=1A t -k (12B B t T -)；
所以，不要杜林线图也可以计算出溶液的 △/
值。
我们的设计是根据Ti/(即相间压强下水的沸点)和各效完成液浓度x i 由附录
NaOH 水溶液的杜林线图查得各效溶液的沸点t Ai 分别为:
t A1=143.8℃; t A2=.2℃; t A3=84.8℃;
则 /1?=143.8-.2=5.6℃
/2?=.2-117.9=8.3℃
/3?=84.8-66.8=18.0℃
所以∑?/=5.6+8.3+18.0=31.9℃
§2·2·2各效由于溶液静压强所因引起的温度差损失
由于蒸发器中溶液静压强引起的温度差损失 ''?某些蒸发器在操作时，器溶液需维持一定的液位，因而蒸发器中溶液部的压强大于液面的压强，致使溶液部的沸点较液面处的为高，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，日夜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： p m =p /+2gL
ρ
式中 p m —蒸发器中 液面和底层的平均压强，pa
p /—二次蒸气的压强，即液面处的压强，，pa ρ—溶液的平均密度，
L -液层高度
g-重力加速度，
根据p m =p /+2gL
ρ取液位高度为1米
由 NaOH 水溶液比重图可得下列数据:
NaOH 水溶液密度(Kg/m 3) 1231089.4,1142.9,1283.7ρρρ===
P m1=344.3+31089.49.811
210???=349.6KPa
单效蒸发及计 算 一.物料衡算 二.能量衡算 1．可忽略溶液稀释热的情况 三.传热设备的计算 1.传热的平均温度差 四.蒸发强度与加热蒸汽的经济性 1.蒸发器的生产能力和蒸发强度 一.物料衡算(material balance) 2．溶液稀释热不可忽略的情况 2.蒸发器的传热 系数 2.加热蒸汽的经 济性 对图片5-13 所示的单效蒸发器进行溶质的质量衡算，可得 由上式可得水的蒸发量及完成液的浓度分 别为 (5- 1) (5- 2) 3.传热面积计算 式中
F———原料液量，kg/h ； W———水的蒸发量，kg/h ； L———完成液量，kg/h ； x0———料液中溶质的浓度，质量分率； x1———完成液中溶质的浓度，质量分率。 二.能量衡算(energy balance) 仍参见图片(5-13) ，设加热蒸汽的冷凝液在饱和温度下排出，则由蒸发器的热量衡算得 (5-3) 或(5-3a ) 式中 D———加热蒸汽耗量，kg/h ； H———加热蒸汽的焓，kJ/kg ； h0———原料液的焓，kJ/kg ； H'———二次蒸汽的焓，kJ/kg ； h1———完成液的焓，kJ/kg ； hc ———冷凝水的焓，kJ/kg ； QL———蒸发器的热损失，kJ/h ； Q———蒸发器的热负荷或传热速率，kJ/h 。 由式5-3 或5-3a 可知，如果各物流的焓值已知及热损失给定，即可求出加热蒸汽用量D 以及蒸发器的热负荷Q
溶液的焓值是其浓度和温度的函数。对于不同种类的溶液，其焓值与浓度和温度的这种函数关系有很大的差异。因此，在应用式5-3 或5-3a 求算D 时，按两种情况分别讨论：溶液的稀释热可以忽略的情形和稀释热较大的情形。 1．可忽略溶液稀释热的情况 大多数溶液属于此种情况。例如许多无机盐的水溶液在中等浓度时，其稀释的热效应均较小。对于这种溶液，其焓值可由比热容近似计算。若以0℃的溶 液为基准，则 （5-4） （5-4a ） 将上二式代入式5-3a 得 （5-3b） 式中 t0———原料液的温度，℃； t1———完成液的温度，℃； C0———原料液的比热容，℃； C1———完成液的比热容，℃ ； 当溶液溶解的热效应不大时，其比热容可近似按线性加合原则，由水的比热容和溶质的比热容加合计算，即 （5-5） （5-5a） 式中 CW———水的比热容，℃；
干式蒸发器设计与校核 I.系统参数确定 利用SolKane对系统参数进行设计： 输入蒸发温度、冷凝温度，过热度设定为4℃，过热度太大，会引起蒸发器设计面积过大；蒸发器压降设定为0.5bar，过冷度设定在2.0℃，冷凝器压降为0.3bar。
II.HTFS 设计 1.Problem Definition 项目定义 ⑴Application Options -应用选型 冷侧与热侧的Application 应用会自动根据后面的过程参数中进出口干度调整，在选择时可保持默认状态。。 ⑵Process Data-过程参数 类别 污垢系数/m 2·K·W -1 类别 污垢系数/m 2·K·W -1 远海海水 0.000086 处理过的冷水塔循环用水 0.00017 近海海水 0.00017 经处理的工业循环用水 0.00017 城市生活用水 0.00017 清净河水 0.00034 自来水/井水/湖水 0.00017 未经处理的工业循环用水 0.00043 混浊河水 0.0005 参考换热器设计手册 对于冷凝器和蒸发器来说，因管内外传热系数均很大，所以污垢系数对换热器的面积影响非常大。 估计压降 容许压降
2.Property Data-物性参数 ⑴Hot Stream Compositions 热侧流体组成 ⑵Property Methods 物性方法 第一步：Search Databank 从数据库搜 索组分 删除组分
⑶Search Chemical Components 加入组分 ⑷Hot Stream Properties 生成物性 ⑷冷侧流体物性参数生成操作与热侧流体一样。 第四步：Restore Defaults 重置物性
多效蒸发器设计计算 WTD standardization office【WTD 5AB- WTDK 08- WTD 2C】
多效蒸发器设计计算 （一）蒸发器的设计步骤 多效蒸发的计算一般采用迭代计算法 （1）根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）根据生产经验数据，初步估计各效蒸发量和各效完成液的组成。 （3）根据经验，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）根据蒸发器的焓衡算，求各效的蒸发量和传热量。 （5）根据传热速率方程计算各效的传热面积。若求得的各效传热面积不相等，则应按下面介绍的方法重新分配有效温度差，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 + … + W n （1-2） 任何一效中料液的组成为 （1-3） 一般情况下，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，因有自蒸发现象，课按如下比例进行估计。例如，三效W1：W2：W3=1：： （1-5） 以上各式中 W — 总蒸发量，kg/h ； W 1，W 2 ，… ，W n — 各效的蒸发量，kg/h ； F — 原料液流量，kg/h ； x 0, x 1,…, x n — 原料液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 （1-6） 式中 — 各效加热蒸汽压强与二次蒸汽压强之差，Pa ； — 第一效加热蒸汽的压强，Pa ； — 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： （1-7） 式中 — 有效总温度差，为各效有效温度差之和，℃； — 第一效加热蒸汽的温度，℃； — 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，℃。 （1-8） 式中 — 由于溶液的蒸汽压下降而引起的温度差损失，℃； p ?1p k p '∑∑?-'-=?)(1k T T t ∑?t 1T k T '∑?∑∑∑∑?'''+?''+?'=??'
多效蒸发器设计计算 （一） 蒸发器的设计步骤 多效蒸发的计算一般采用迭代计算法 （1） 根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） 根据生产经验数据，初步估计各效蒸发量和各效完成液的组成。 （3） 根据经验，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） 根据蒸发器的焓衡算，求各效的蒸发量和传热量。 （5） 根据传热速率方程计算各效的传热面积。若求得的各效传热面积不相等，则 应按下面介绍的方法重新分配有效温度差，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 = W 1 + W 2 + … + W n （1-2） 任何一效中料液的组成为 （1-3） 一般情况下，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，因有自蒸发现象，课按如下比例进行估计。例如，三效W1：W2：W3=1：1.1：1.2 （1-5） 以上各式中 W — 总蒸发量，kg/h ； W 1，W 2 ，… ，W n — 各效的蒸发量，kg/h ； F — 原料液流量，kg/h ； x 0, x 1,…, x n — 原料液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 （1-6） 式中 — 各效加热蒸汽压强与二次蒸汽压强之差，Pa ； — 第一效加热蒸汽的压强，Pa ； — 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： （1-7） 式中 — 有效总温度差，为各效有效温度差之和，℃； — 第一效加热蒸汽的温度，℃； — 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，℃。 p ?1p k p '∑∑? -'-=?)(1k T T t ∑?t 1T k T '∑?
冬胞工夕丸卑 化工原理课程设计 NaOH蒸发系统设计 目录 章前言§ 1概述' 第二章蒸发工艺设计计算 § 1蒸浓液浓度计算
§ 2溶液沸点和有效温度差的确定 S 2 ? 1各效由于溶液的蒸汽压下降所引起的温度差损失
§2 ? 2各效由于溶液静压强所因引起的温度差损失 §22 ? 3由经验不计流体阻力产生压降所引起的温度差损失 §2 3加热蒸汽消耗量和各效蒸发水量的计算 §2 4蒸发器的传热面积和有效温度差在各效中的分布以及传热系数 K的确定§ 5温差的重新分配与试差计算 §5 ? 1重新分配各效的有效温度差， § 5? 2重复上述计算步骤 § 6计算结果列表 第三章NaO H溶液的多效蒸发优化程序部分 §3 1具体的拉格朗日乘子法求解过程 §3 2程序内部变量说明 §3 3程序内容： §3 4程序优化计算结果 §3 5优化前后费用比较 第四章蒸发器工艺尺寸计算 §4 1加热管的选择和管数的初步估计 §4 1 1加热管的选择和管数的初步估计 §4 1 2循环管的选择 §4 1 3加热室直径及加热管数目的确定 §4 1 4分离室直径与高度的确定 §4 2接管尺寸的确定 §4 2 ? 1溶液进出 §4 2 ? 2加热蒸气进口与二次蒸汽出口 §4 2 ? 3冷凝水出口 第五章、蒸发装置的辅助设备 §5 1气液分离器 §5 2蒸汽冷凝器 §5 2 1冷却水量 §5 2 2计算冷凝器的直径 §23淋水板的设计 §5 3泵选型计算 §5 4预热器的选型 第六章主要设备强度计算及校核 § 6 ? 1蒸发分离室厚度设计 § 6 ? 2加热室厚度校核 第七章小结与参考文献： 符号说明 希腊字母： c 比热容，KJ/(Kg.h> a -------- 对流传热系数，W /m2. °C d --- 管径，mA ------ 温度差损失，C D——直径，mn——误差， D ――加热蒸汽消耗量，Kg/h n ――热损失系数， f --- 校正系数，n ----- 阻力系数， F――进料量，Kg/h入一一导热系数，W /m2. C g --- 重力加速度，9.81m/s2卩---- 粘度，Pa.s h 咼度，m p 密度，Kg/m3
Q=KFΔtm式中：Q―热流量；K―总传热系数；F―换热面积；Δtm―冷热流体的平均温差。 设计示例： 设计一个R22，10HP，制冷量为28kW 的系统的蒸发器和冷凝器，设计参数如下： 蒸发温度t0，C 7 管内径di，mm 8.82 冷凝温度tk，C 54 管外径do，mm 9.52 蒸发器回风温度t1，C 27C/19 管间距H1，mm 25.4 蒸发器出风温度t2，C 17/70% 排间距H2，mm 22 冷凝器回风温度t1，C 35 蒸发器翅片间距df，mm 2.1 冷凝器出风温度t2，C 45 蒸发器翅片间距df，,mm 1.9 过冷度tsc，C 5 翅片厚度δ，mm 0.115 过热度tsh，C 5 蒸发器风量，m3/h 5600 蒸发器迎面风速，m/s 冷凝器风量，m3/h 10400 冷凝器迎面风速，m/s 蒸发器的设计： Δtm=(Δtmax—Δtmin)/ln(Δtmax/Δtmin)=（（27-7）-（17-7））/ln((27-7)/(17-7))=14.4C 选取K=40 W/（m2.C） Q=KFΔtm (W) F=Q/KΔt=28000/(40*14.4)=48.6m2 计算所选翅片管单位长度的外表面积： 外表面铜管面积： S1=3.14*（do+δ*2）*(df- δ)/df=3.14*(9.52+0.115*2)*(2.1-0.115)/2.1/1000=0.0289m2 外表面翅片面积： S2=(H1*H2-(3.14*(do+δ *2)^2/4))/df/1000=(25.4*22-(3.14*(9.52+0.115*2)^2/4))/10^3/2.1=0.4611m2 St=S1+S2=0.0289+0.4611=0.49m2 所需管路总长度： L=F/St=48.6/0.49=99.18m 方案1： 可以先假设每一回路到12m, N’=L/12=8.26, 取整为8，设为3 排，每排取每4 行一个回路， 那么单排为8*4=32 根，高度为32*25.4=812.8mm。3 排有N=96 根，那单根长度L’=99.18/96=1.03m, L’/H=1.23。 方案2： 可以先假设每一回路到10m, N’=L/10=9.9, 取整为10，设为3 排，每排取每2 行一个回路， 那么单排为10*2=20 根，高度为20*25.4=508mm。3 排有N=60 根，那单根长度L’=99.18/60=1.653m, L’/H=3.24。 冷凝器的设计： Δtm=(Δtmax—Δtmin)/ln(Δtmax/Δtmin)=（（54-35）-（54-45））/ln((54-35)/(54-45))=13.38C
多效蒸发器设计计算 （一） 蒸发器的设计步骤 多效蒸发的计算一般采用迭代计算法 （1） 根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） 根据生产经验数据，初步估计各效蒸发量和各效完成液的组成。 （3） 根据经验，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） 根据蒸发器的焓衡算，求各效的蒸发量和传热量。 （5） 根据传热速率方程计算各效的传热面积。若求得的各效传热面积不相 等，则应按下面介绍的方法重新分配有效温度差，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 = W 1 + W 2 + … + W n （1-2） 任何一效中料液的组成为 （1-3） 一般情况下，各效蒸发量可按总政发来那个的平均值估算，即 （1-4） )110x x F W -=（n W W i =i i W W W F Fx x ---=210
对于并流操作的多效蒸发，因有自蒸发现象，课按如下比例进行估计。例如，三效W1：W2：W3=1：： （1-5） 以上各式中 W — 总蒸发量，kg/h ； W 1，W 2 ，… ，W n — 各效的蒸发量，kg/h ； F — 原料液流量，kg/h ； x 0, x 1,…, x n — 原料液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 （1-6） 式中 — 各效加热蒸汽压强与二次蒸汽压强之差，Pa ； — 第一效加热蒸汽的压强，Pa ； — 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： （1-7） 式中 — 有效总温度差，为各效有效温度差之和，℃； — 第一效加热蒸汽的温度，℃； — 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，℃。 （1-8） 式中 — 由于溶液的蒸汽压下降而引起的温度差损失，℃； — 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，℃。 n p p p k '-=?1p ?1p k p '∑∑?-'-=?)(1k T T t ∑?t 1T k T '∑?∑∑∑∑?'''+?''+?'=??'?''?'''
单效蒸发及计算 一.物料衡算(materialbalance) 对图片5-13所示的单效蒸发器进行溶质的质量衡算，可得 由上式可得水的蒸发量及完成液的浓度分别为 (5-1) (5-2) 式中 F———原料液量，kg/h； W———水的蒸发量，kg/h； L———完成液量，kg/h； x0———料液中溶质的浓度，质量分率； x1———完成液中溶质的浓度，质量分率。 二.能量衡算(energybalance) 仍参见图片(5-13)，设加热蒸汽的冷凝液在饱和温度下排出，则由蒸发器的热量衡算得
（5-3） 或（5-3a） 式中 D———加热蒸汽耗量，kg/h； H———加热蒸汽的焓，kJ/kg； h0———原料液的焓，kJ/kg； H'———二次蒸汽的焓，kJ/kg； h1———完成液的焓，kJ/kg； hc———冷凝水的焓，kJ/kg； QL———蒸发器的热损失，kJ/h； Q———蒸发器的热负荷或传热速率，kJ/h。 由式5-3或5-3a可知，如果各物流的焓值已知及热损失给定，即可求出加热蒸汽用量D以及蒸发器的热负荷Q。 溶液的焓值是其浓度和温度的函数。对于不同种类的溶液，其焓值与浓度和温度的这种函数关系有很大的差异。因此，在应用式5-3或5-3a求算D时，按两种情况分别讨论：溶液的稀释热可以忽略的情形和稀释热较大的情形。 1．可忽略溶液稀释热的情况 大多数溶液属于此种情况。例如许多无机盐的水溶液在中等浓度时，其稀释的热效应均较小。对于这种溶液，其焓值可由比热容近似计算。若以0℃的溶液为基准，则 （5-4） （5-4a） 将上二式代入式5-3a得
（5-3b） 式中 t0———原料液的温度，℃； t1———完成液的温度，℃； C0———原料液的比热容，℃； C1———完成液的比热容，℃； 当溶液溶解的热效应不大时，其比热容可近似按线性加合原则，由水的比热容和溶质的比热容加合计算，即 (5-5) (5-5a) 式中 CW———水的比热容，℃； CB———溶质的比热容，℃。 将式5-5与5-5a联立消去CB并代入式5-2中，可得 ，再将上式代入式5-3b中，并整理得 （5-6） 由于已假定加热蒸汽的冷凝水在饱和温度下排出，则上式中的即为加热蒸汽的冷凝潜热，即 (5-7) 但由于溶液的沸点升高，二次蒸汽的温度与溶液温度t1并不相同（下面还要详细讨论）。但作为近似，可以认为 （5-8） 式中
《食品工程原理》课程设计 目录 一《食品工程原理》课程设计任务书 (1) (1) ........................................................................................................................................... ．设计课题 (2) (2) ........................................................................................................................................... ．设计条件 (2) (3) ........................................................................................................................................... .设计要求 (2) (4) ........................................................................................................................................... .设计意义 (2) (5) ........................................................................................................................................... .主要参考资料.. (3) 二设计方案的确定 (3) 三设计计算 (4) 3.1. ......................................................................................................................................... 总蒸发水量 (4) 3.2. ......................................................................................................................................... 加热面积初算. (4) ( 1)估算各效浓度 (4) ( 2)沸点的初算 (4) ( 3)温度差的计算 (5) (4)计算两效蒸发水量V，V2及加热蒸汽的消耗量S (6) (5)总传热系数K的计算 (7) ( 6)分配有效温度差，计算传热面积 (9) 3.3. ............................................................................................................................................ 重算两效传热面积.. (10) ( 1)第一次重算 (10) 3.4 计算结果 (11) 四蒸发器主要工艺尺寸的计算 (13)
( 安全技术 ) 单位：_________________________ 姓名：_________________________ 日期：_________________________ 精品文档 / Word文档 / 文字可改 多效蒸发过程分析(新版) Technical safety means that the pursuit of technology should also include ensuring that people make mistakes
多效蒸发过程分析(新版) 根据加料方式的不同，多效蒸发操作的流程可分为3种，即并流、逆流和平流。下面以三效蒸发为例，分别介绍这3种流程。 (1)并流(顺流)加料蒸发流程如图13—3所示，这是工业上最常用的一种方法。原料液和加热蒸汽都加入第1效蒸发，溶液顺序流过第1、Ⅱ、Ⅲ效，从第Ⅲ效取出完成液。加热蒸汽在第1效加热室中被冷凝后，经冷凝水排除器排出。从第1效出来的二次蒸汽进入第Ⅱ效加热室供加热用；第Ⅱ效的二次蒸汽进入第Ⅲ效加热室；第Ⅲ效的二次蒸汽进入冷凝器中冷凝后排出。 顺流加料流程的优点是：各效的压力依次降低，溶液可以自动地从前一效流人后一效不需用泵输送；各效溶液的沸点依次降低，前一效蒸发的溶液进入后一效蒸发时将发生自蒸发而蒸发出更多的二次蒸汽。缺点是：随着溶液的逐效增浓，温度逐效降低，溶液的
黏度则逐效增高，使传热系数逐效降低。因此，顺流加料不宜处理黏度随浓度的增加而迅速加大的溶液。 (2)逆流加料蒸发流程图13—4是逆流加料的蒸发流程。原料液从末效蒸发加入，然后用泵送人前一效，最后从第1效取出完成液。蒸汽的流向则顺序流过第Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ效，料液的流向与蒸汽的流向相反。 逆流加料的优点是：浓的溶液在最高的温度下蒸发，各效溶液的黏度相差不致太大，传热系数不致太小，有利于提高整个系统的生产能力；末效的蒸发量比顺流加料时少，减少了冷凝器的负荷。缺点是效与效之间必须用泵输送溶液，增加了电能消耗，使装置复杂化。 (3)平流加料蒸发流程图13—5是平流加料的蒸发流程。每一效蒸发时都送入原料液，放出完成液。这种加料主要用在蒸发过程中有晶体析出的场合。 云博创意设计 MzYunBo Creative Design Co., Ltd.
多效蒸发器设计计算 Prepared on 22 November 2020
多效蒸发器设计计算（一）蒸发器的设计步骤 多效蒸发的计算一般采用迭代计算法 （1）根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）根据生产经验数据，初步估计各效蒸发量和各效完成液的组成。 （3）根据经验，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）根据蒸发器的焓衡算，求各效的蒸发量和传热量。 （5）根据传热速率方程计算各效的传热面积。若求得的各效传热面积不相等，则应按下面介绍的方法重新分配有效温度差，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 + … + W n （1-2） 任何一效中料液的组成为 （1-3） 一般情况下，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，因有自蒸发现象，课按如下比例进行估计。例如，三效W1：W2：W3=1：： （1-5） 以上各式中 W — 总蒸发量，kg/h ； W 1，W 2 ，… ，W n — 各效的蒸发量，kg/h ； F — 原料液流量，kg/h ； x 0, x 1,…, x n — 原料液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 （1-6） 式中 — 各效加热蒸汽压强与二次蒸汽压强之差，Pa ； — 第一效加热蒸汽的压强，Pa ； — 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： （1-7） 式中 — 有效总温度差，为各效有效温度差之和，℃； — 第一效加热蒸汽的温度，℃； — 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，℃。 （1-8） 式中 — 由于溶液的蒸汽压下降而引起的温度差损失，℃； p ?1p k p '∑∑?-'-=?)(1k T T t ∑?t 1T k T '∑?∑∑∑∑?'''+?''+?'=??'
多效蒸发器设计计算 Company Document number：WUUT-WUUY-WBBGB-BWYTT-1982GT
多效蒸发器设计计算（一）蒸发器的设计步骤 多效蒸发的计算一般采用迭代计算法 （1）根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）根据生产经验数据，初步估计各效蒸发量和各效完成液的组成。 （3）根据经验，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）根据蒸发器的焓衡算，求各效的蒸发量和传热量。 （5）根据传热速率方程计算各效的传热面积。若求得的各效传热面积不相等，则应按下面介绍的方法重新分配有效温度差，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 + … + W n （1-2） 任何一效中料液的组成为 （1-3） 一般情况下，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，因有自蒸发现象，课按如下比例进行估计。例如，三效W1：W2：W3=1：： （1-5） 以上各式中 W — 总蒸发量，kg/h ； W 1，W 2 ，… ，W n — 各效的蒸发量，kg/h ； F — 原料液流量，kg/h ； x 0, x 1,…, x n — 原料液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 （1-6） 式中 — 各效加热蒸汽压强与二次蒸汽压强之差，Pa ； — 第一效加热蒸汽的压强，Pa ； — 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： （1-7） 式中 — 有效总温度差，为各效有效温度差之和，℃； — 第一效加热蒸汽的温度，℃； — 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，℃。 （1-8） 式中 — 由于溶液的蒸汽压下降而引起的温度差损失，℃； p ?1p k p '∑∑?-'-=?)(1k T T t ∑?t 1T k T '∑?∑∑∑∑?'''+?''+?'=??'
蒸发器的设计计算
蒸发器设计计算 已知条件：工质为R22，制冷量kW 3，蒸发温度C t ?=70，进口空气的干球温度为C t a ?=211，湿球温度为C t b ?=5.151，相对湿度为34.56=φ％；出口空气的干球温度为C t a ?=132，湿球温度为C t b ?=1.112，相对湿度为80=φ％；当地大气压力Pa P b 101325=。 （1）蒸发器结构参数选择 选用mm mm 7.010?φ紫铜管，翅片厚度mm f 2.0=δ的铝套片，肋片间距 mm s f 5.2=，管排方式采用正三角排列，垂直于气流方向管间距mm s 251=，沿 气流方向的管排数4=L n ，迎面风速取s m w f /3=。 （2）计算几何参数 翅片为平直套片，考虑套片后的管外径为 mm d d f o b 4.102.02102=?+=+=δ 沿气流方向的管间距为 mm s s 65.21866.02530cos 12=?=?= 沿气流方向套片的长度为 mm s L 6.8665.21442=?== 设计结果为 mm s L 95.892565.2132532=+?=+= 每米管长翅片表面积： f b f s d s s a 100042221? ??? ? ? -?=π ()5.21000 4.10414.36 5.212522??? ? ???-??= m m 23651.0= 每米管长翅片间管子表面积：
f f f b b s s d a ) (δπ-= ()5 .210002.05.24.1014.3? -??= m m 203.0= 每米管长总外表面积： m m a a a b f of 23951.003.03651.0=+=+= 每米管长管内面积： m m d a i i 2027.0)20007.001.0(14.3=?-?==π 每米管长的外表面积： m m d a b b 2003267.00104.014.3=?==π 肋化系数： 63.14027 .03951 .0== = i of a a β 每米管长平均直径的表面积： m m d a m m 2 02983.020086.00104.014.3=?? ? ??+?==π （3）计算空气侧的干表面传热系数 ①空气的物性 空气的平均温度为 C t t t a a f ?=+=+= 172 1321221 空气在下C ?17的物性参数 3215.1m kg f =ρ ()K kg kJ c pf ?=1005 704.0=rf P s m v f 61048.14-?=
目录 第一章前言 §1·1 概述` 第二章蒸发工艺设计计算 §2·1蒸浓液浓度计算 §2·2溶液沸点和有效温度差的确定 §2·2·1各效由于溶液的蒸汽压下降所引起的温度差损失/ §2·2·2各效由于溶液静压强所因引起的温度差损失 §2·2·3由经验不计流体阻力产生压降所引起的温度差损失 §2·3 加热蒸汽消耗量和各效蒸发水量的计算 §2·4 蒸发器的传热面积和有效温度差在各效中的分布以及传热系数K的确定 §2·5 温差的重新分配与试差计算 §2·5·1重新分配各效的有效温度差， §2·5·2重复上述计算步骤 §2·6计算结果列表 第三章 NaOH溶液的多效蒸发优化程序部分 §3·1 具体的拉格朗日乘子法求解过程 §3·2 程序内部变量说明 §3·3 程序内容： §3·4 程序优化计算结果 §3·5 优化前后费用比较 第四章蒸发器工艺尺寸计算 §4·1 加热管的选择和管数的初步估计 §4·1·1 加热管的选择和管数的初步估计 §4·1·2 循环管的选择 §4·1·3 加热室直径及加热管数目的确定 §4·1·4 分离室直径与高度的确定 §4·2 接管尺寸的确定 §4·2·1 溶液进出 §4·2·2 加热蒸气进口与二次蒸汽出口 §4·2·3 冷凝水出口 第五章、蒸发装置的辅助设备 §5·1 气液分离器 §5·2 蒸汽冷凝器 §5·2·1 冷却水量 §5·2·2 计算冷凝器的直径 §5·2·3 淋水板的设计 §5·3泵选型计算 §5·4预热器的选型 第六章主要设备强度计算及校核 §6·1蒸发分离室厚度设计 §6·2加热室厚度校核 第七章小结与参考文献： 符号说明 希腊字母： c——比热容，KJ/ α――对流传热系数，Ｗ/m2.℃d——管径，m Δ――温度差损失，℃D——直径，m η――误差， D——加热蒸汽消耗量，Kg/h η――热损失系数，f——校正系数，η――阻力系数， F——进料量，Kg/h λ――导热系数，Ｗ/m2.℃g——重力加速度，s2 μ――粘度， h——高度，m ρ――密度，Kg/m3
单效蒸发过程分析参考文 本 In The Actual Work Production Management, In Order To Ensure The Smooth Progress Of The Process, And Consider The Relationship Between Each Link, The Specific Requirements Of Each Link To Achieve Risk Control And Planning 某某管理中心 XX年XX月
单效蒸发过程分析参考文本 使用指引：此安全管理资料应用在实际工作生产管理中为了保障过程顺利推进，同时考虑各个环节之间的关系，每个环节实现的具体要求而进行的风险控制与规划，并将危害降低到最小，文档经过下载可进行自定义修改，请根据实际需求进行调整与使用。 一、单效蒸发的流程 如图13—1所示是一套典型的单效蒸发操作装置流 程，左面的设备是用来进行蒸发操作的主体设备蒸发器， 它的下部是由若干加热管组成的加热室1，加热蒸汽在管间 (壳方)被冷凝，它所释放出来的冷凝潜热通过管壁传给被加 热的料液，使溶液沸腾汽化。在沸腾汽化过程中，将不可 避免地要夹带一部分液体，为此，在蒸发器的上部设置了 一个称为分离室2的分离空间，并在其出口处装有除沫装 置，以便将夹带的液体分离开，蒸汽则进入冷凝器4内， 被冷却水冷凝后排出。在加热室管内的溶液中，随着溶剂 的汽化，溶液浓度得到提高，浓缩以后的完成液从蒸发器 的底部出料口排出。
蒸发操作可以在常压、加压或减压下进行，上述流程是采用减压蒸发操作的。减压蒸发是指在低于大气压的条件下进行的蒸发，具有如下优点： ①在加热蒸汽压强相同的情况下，减压蒸发时溶液的沸点低，传热温差可以增大，当传热量一定时，蒸发器的传热面积可以相应地减小； ②可以蒸发不耐高温的溶液； ③可以利用低压蒸汽或废气作为加热剂； ④操作温度低，损失于外界的热量也相应地减小。 但是，减压蒸发也有一定的缺点，这主要是由于溶液沸点降低，黏度增大，导致总的传热系数下降，同时还要有减压装置，需配置如图中 所示的真空泵、缓冲罐、气液分离器等辅助设备，使基建费用和操作费用相应增加。
多效蒸发器经典问答 2010-03-20 21:24 问： 1、多效蒸发器用来处理含氯化钠12%的废水，pH为1左右，请问采用何种材质的比较好，如果调pH的话，调到多少比较合适，需要采用的材质有哪些？欢迎各位还有发表高论。 2、再问下，如果采用多效蒸发的话，一般进蒸发器的料液温度控制在多少比较经济？不知道有对此做过分析的吗？ 答： 1、氯化钠在浓缩过程中容易结晶，因此在选用带强制循环方式外循环蒸发器。由于蒸发浓缩处理的溶液中氯离子含量较高，且为酸性，因此加热器选用双相不锈钢材料才能满足生产要求。但为了降低成套设备的造价，可选用部份石墨材料和316L材料的设备。 2、在多效蒸发器系统，设置有预热器，利用一效或三效蒸发的热对进料进行预热，可以不限进行预热。 3、具体设备选型及材质如下 （1）一效加热器由于蒸发温度最高，选用石墨加热器。二效和三效加热器采用列管式加热器，二、三效加热器管程及管板材质采用选用双相不锈钢，壳程材质304/8mm的不锈钢材料。 （2）蒸发器：蒸发器采用316L不锈钢材料。设有人孔、视孔、温度计、真空表等装置。 （3）预热器：预热器为列管式加热，管程及管板材质为双相不锈钢材料，壳程材质：304/6mm的不锈钢材料。 （4）进料泵：采用材质为氟塑料的泵为进料泵。 （5）循环泵、循环出料泵： 循环泵、循环出料泵，要求密封良好，耐温，保证在负压状态下，能使高浓度物料或结晶物料连续出料工作，材质为氟塑料。 （6）冷凝器：采用321不锈钢材料。 （7）液封槽：采用碳钢材料。 （8）真空机组：采用的水喷射真空机组，加变频控制。 （9）冷却结晶器：把出料温度降低，同时更多地结晶，材料选用氟塑料。（10）工艺配件：工艺管道采用316L/氟塑料不锈材质。 问：在使用多效并流蒸发器浓缩物料时，应如何控制进料？一效物料进入二效蒸发器时，应如何调节流量？在设计多效蒸发器浓缩物料时，应注意哪些问题？
编号：SM-ZD-16091 单效蒸发过程分析 Organize enterprise safety management planning, guidance, inspection and decision-making, ensure the safety status, and unify the overall plan objectives 编制：____________________ 审核：____________________ 时间：____________________ 本文档下载后可任意修改
单效蒸发过程分析 简介：该安全管理资料适用于安全管理工作中组织实施企业安全管理规划、指导、检查和决策等事项，保证生产中的人、物、环境因素处于最佳安全状态，从而使整体计划目标统一，行动协调，过程有条不紊。文档可直接下载或修改，使用时请详细阅读内容。 一、单效蒸发的流程 如图13—1所示是一套典型的单效蒸发操作装置流程，左面的设备是用来进行蒸发操作的主体设备蒸发器，它的下部是由若干加热管组成的加热室1，加热蒸汽在管间(壳方)被冷凝，它所释放出来的冷凝潜热通过管壁传给被加热的料液，使溶液沸腾汽化。在沸腾汽化过程中，将不可避免地要夹带一部分液体，为此，在蒸发器的上部设置了一个称为分离室2的分离空间，并在其出口处装有除沫装置，以便将夹带的液体分离开，蒸汽则进入冷凝器4内，被冷却水冷凝后排出。在加热室管内的溶液中，随着溶剂的汽化，溶液浓度得到提高，浓缩以后的完成液从蒸发器的底部出料口排出。 蒸发操作可以在常压、加压或减压下进行，上述流程是采用减压蒸发操作的。减压蒸发是指在低于大气压的条件下进行的蒸发，具有如下优点： ①在加热蒸汽压强相同的情况下，减压蒸发时溶液的沸
多效逆流真空降膜蒸发器的计算 1、蒸发水量计算W (kg/s) 由于多效水分总蒸发量为各效蒸发量之和，即： n W W W W +???++=21 (h kg /) 对溶液中固体进行物料衡算： n x W S x W W S x W F Fx )()()(221110-=???=--=-= 由此得总蒸发量：)1(0 n x x F W - = (h kg /) 任一效(第1效)中溶液的浓度 (即i 效的出料浓度)： %100210 ?----= n i W W W F Fx x 如已知各效水分蒸发量，则可按上式求出各效的浓度。但各效的水分蒸发量必须通过后面的热量衡算才能求得。 2、加热蒸汽消耗量D （h kg /）： 对多效浓缩罐操作，一般已知量： 1、第一效加热室的加热蒸汽压强 2、末效蒸发室的真空度 3、料液量 4、物料进料浓度 5、规定量：规定溶液的最终浓度 未知量： 1、各效蒸发水量。其中总蒸发水量W 可由物料衡算求得。 2、各效的沸点 3、各效的溶液浓度 因此，在多次浓缩操作中，加热蒸汽消耗量的计算是相当烦琐的，为了避免过于复杂，常常做一些合理的简化。 蒸汽消耗量计算的原理是热量衡换，既能量守恒定律（进入蒸发器的热=离开蒸发器的热）。 进入蒸发器的热量： 1、加热蒸气带入的热量：D H 2、物料（原料液）带入的热量 离开蒸发器的热量： 1、浓缩液离开蒸发器带走的热量 2、二次蒸气带走的热量 3、加热蒸气冷凝液带走的热量 以三效顺流降膜真空蒸发器为例： 多效蒸发常见符号意义：
h kg F /：原料液流量，； h kg W /：总蒸发量， 的浓度，质量分率：原料液及各效完成液n x x x ,,,10 ； C 0?：原料液的温度，t ； C t t t n ?：各效溶液的沸点， ,,21； h kg D /1蒸汽）消耗量，：第一效加热蒸汽（生 ；：生蒸汽的压强，Pa p 1 C 1?：生蒸汽的温度，T ； C T T T n ?，：各效二次蒸汽的温度''2'1,, ； ；：末效蒸发室的压强，Pa p n ' kg kJ r r r n /,,,21潜热，：各效加热蒸汽的汽化 ；汽的焓，：生蒸汽及各效二次蒸kg kJ H H H H n /,,''2'11 ；的焓，：原料液及各效完成液kg kJ h h h h n /,,,,210 221,,,m S S S n ：各效蒸发器的面积， 表示效数的序号，，下标n ,21 一般工厂多采用沸点进料，则v V L t KA L Q W D 1?==≈（Lv 为相应温度下的汽化潜热。）