釜式蒸发器的优化设计

精馏塔釜立式热虹吸再沸器传热设计的优化谈　冲Ξ　化工部第三设计院　合肥　230024摘要　介绍提高立式热虹吸再沸器管内传热系数的计算方法,提出此传热系数与汽化率的关系;分析其设计的优化。

关键词　热虹吸再沸器　汽2液两相流　汽化率 精馏塔釜立式热虹吸再沸器安装图(见图1)中,BC 段称为显热加热带,数量为W T (kg/h )的循环液在此被加热至沸点温度。

CD 段称为蒸发带,循环液自C 处开始汽化,形成汽2液两相流,在列管内向上流动时,两相流中的液量L (kg/h )逐渐减少,汽化量V (kg/h )则逐渐增多,但总量不变,即L +V =W T 。

汽化量V 与循环量W T 之比定义为汽化率x ,则x =V/W T ,L =W T (1-x )。

列管出口D 处,汽化量最大,称为出口汽化量W V ,此处汽化率亦最大,称为出口汽化率x 0,且有W V =W T ・x 0。

图1　立式热虹吸再沸器安装图工艺上对出口汽化量W v 有一定的数量要求(如精馏塔提馏段的汽量),由W V =W T ・x 0可知,采用①上调W T ,下调x 0或②下调W T ,上调x 0可满足W V 的要求。

但哪种情况可获得较大的列管内侧传热系数,又可采用传热面积较小的再沸器呢?第①种情况,由于液相量W T 的上调,列管内液相流速增大,雷诺数增大,可提高传热系数;第②种情况,液相量W T 减少,但汽化率x 0增加,即两相流中汽相的数量增加,亦可使传热系数提高(见下文),因此这两种情况哪个更有影响,本文将进行分析。

在此基础上,本文对釜内液面与再沸器列管的上管板基本上置于同一高度的常规设计方案亦进行了分析。

1　列管内两相流传热分系数的计算在蒸发带微元段dL (图1),汽2液两相流强制对流的传热系数h Lv 可采用Chen 氏简化公式[1]计算:h Lv =F ・h L(2.1)即两相流传热系数由两部分组成:两相流中的液相L (kg/h )单独在列管内流动时的传热系数h L 和校正系数F 。

mvr蒸发器设计计算蒸发器是一种用于将液体转化为气体的设备，它在各行各业的生产过程中起着重要作用。

气体的蒸发可以实现物质的分离和浓缩，因此有准确的设计和计算蒸发器十分重要。

在蒸发器的设计过程中，MVR （Mechanical Vapor Recompression，机械蒸汽压缩）技术是一种高效能的选择。

MVR蒸发器设计计算主要包括以下几个关键步骤：确定需求、计算传热量、确定蒸发器类型、计算换热面积、确定处理量与浓缩率。

在这篇文章中，我们将详细介绍每个步骤，并给出适用的计算公式和实例。

1. 确定需求在设计MVR蒸发器之前，我们需要明确所需要的蒸发量、物料浓度、产品温度等基本需求。

这些数据将决定我们后续的设计和计算。

2. 计算传热量在MVR蒸发器中，传热是实现蒸发的关键。

传热量的计算可以采用传热方程，根据传热介质和物料的性质来确定。

例如，对于常见的水蒸气传热，我们可以采用传热系数和换热面积来计算所需的传热量。

3. 确定蒸发器类型MVR蒸发器有多种类型，包括单效式、多效式和热泵式等。

根据需求和物料特性，选择适合的蒸发器类型是十分重要的。

不同类型的蒸发器在能耗、蒸发效率和操作成本等方面存在差异，因此需综合考虑各个因素进行选择。

4. 计算换热面积换热面积是蒸发器设计中的重要参数，它决定了传热效果和设备的尺寸。

根据物料的热传导性质、蒸发器类型和其他因素，我们可以采用不同的换热计算方法。

例如，对于扁平管蒸发器，可以使用换热系数和有效传热面积来计算所需的换热面积。

5. 确定处理量与浓缩率根据实际需求，确定处理量和浓缩率是设计MVR蒸发器的重要考虑因素。

处理量指的是单位时间内处理的物料量，而浓缩率则是指在蒸发过程中物料的浓度变化。

处理量和浓缩率之间存在着一定的关系，需要综合考虑。

综上所述，MVR蒸发器设计计算涉及多个关键步骤，包括确定需求、计算传热量、确定蒸发器类型、计算换热面积以及确定处理量与浓缩率。

通过合理的设计和计算，可以实现蒸发过程的高效能和低能耗。

氯 碱 工 业Chlor - Alkali Industry 第55卷第2期2019年2月Vol. 55 , No. 2Feb. , 2019【蒸发与固碱】22万t/a 娩械菱找装置优化设计任晓佳** ［作者简介］任晓佳（1984-），女,工程师,2008年毕业于新疆师范大学化学系，同年进入新疆中泰化学集团股份有 限公司,2009年起担任新疆中泰化学阜康能源烧碱车间工艺技术员,2017年调入新疆中泰化学托克逊能化有限公司树脂项目 部，任蒸发、本体法PVC 聚合工艺技术专工。

［收稿日期］2018 -09 -30（新疆中泰化学托克逊能化有限公司，新疆 托克逊838100）［关键词］烧碱;蒸发工艺;优化设计；设备;联锁;节能;环保［摘 要］介绍了 22万t/a 烧碱蒸发工艺的设计方案，并对今后同类项目的建设提出了建议。

［中图分类号］TQ114.268 ［文献标志码］A ［文章编号］1008-133X(2019)02 -0028-05Optimum design of a 220 kt/a caustic soda evaporation unitREN Xiaojia(Xinjiang Zhongtai Chemical Tokson Energy Chemical Co. , Ltd. , Tokson 838100, China)Key words ： caustic soda ； evaporation process ; optimum design ； equipment ； interlocking ； energy conservation ； environmental protectionAbstract : The design scheme of evaporation process for 220 kt/a caustic soda was introduced , and suggestions on the construction of similar projects in the future were put forward.烧碱是重要的基础化工原料⑴，广泛应用于石油、轻工、纺织、冶金、稀土金属、电力、医药、水处理及军工等行业。

多效蒸发器与化工废气净化系统的综合优化设计化工废气净化是保护环境和健康的重要措施，而多效蒸发器作为一种高效节能的蒸发设备，广泛应用于化工废气净化系统中。

本文旨在探讨多效蒸发器与化工废气净化系统的综合优化设计。

一、多效蒸发器的原理及优势多效蒸发器是一种通过将废气中的挥发性物质浓缩至一定浓度，再由其他方式进行处理的设备。

其工作原理基于多级引风、多级冷凝、多级蒸发和多级再循环等技术，并利用多级效应从而显著提高能效。

多效蒸发器的优势主要体现在以下几个方面：1. 高效蒸发：多级效应使得每一级蒸发器都能充分利用废气中的热量，并将废气中的挥发性物质浓缩，从而大大提高蒸发效率。

2. 节能减排：多效蒸发器通过多级效应的运用，将热量差压转化为机械能，具有较高的能量转换效率，从而节约能源，减少化工废气的排放。

3. 稳定性高：多效蒸发器采用多级效应的设计，使得系统更加稳定，更好地适应化工废气的处理要求。

二、化工废气净化系统的综合优化设计化工废气净化系统是由各种组成部分构成的综合系统，包括废气收集、废气处理和尾气排放等环节。

为了实现综合优化设计，需要从以下几个方面进行考虑：1. 废气收集：化工生产过程中会产生各种有害气体，如挥发性有机物（VOCs）、氮氧化物（NOx）等。

废气收集系统应确保收集到的废气充分与多效蒸发器接触，以提高蒸发效率和净化效果。

2. 废气处理：多效蒸发器使废气中的有害物质浓缩至一定浓度，但并不是所有的有害物质都能完全去除。

因此，在多效蒸发器后需要配备适当的废气处理设备，如活性炭吸附、催化氧化等方法，以进一步净化废气。

3. 尾气排放：经过废气收集和处理后，废气中的有害物质已被大幅降低，但仍然需要进行尾气排放。

在设计化工废气净化系统时，要注意设计合理的尾气排放点位置和排放方式，以尽量减少对周围环境的影响。

4. 仪器设备的选型和布局：化工废气净化系统的设计中，还需要根据具体情况选择适合的仪器设备，并进行合理布局。

蒸馏釜设计实例引言蒸馏釜是一种用于分离液体混合物的设备，通过利用各组分的不同沸点来实现分离。

在化工、制药等行业中，蒸馏釜被广泛应用于提纯和回收溶剂、制取纯度较高的化学品等工艺过程中。

本文将介绍一个蒸馏釜的设计实例，详细讨论其结构、工作原理以及优化改进。

设计要求1.分离效果好：能够高效地分离液体混合物，并提供高纯度的产品。

2.能耗低：在满足分离效果的前提下，尽可能降低能耗。

3.安全可靠：设计应考虑安全性，避免发生事故，并提供必要的安全保护措施。

4.操作方便：操作简单易懂，易于维护和清洁。

结构设计1. 主体结构蒸馏釜主体由外壳和内胆组成。

外壳通常由不锈钢材料制成，具有良好的耐腐蚀性和强度。

内胆则是容纳液体混合物的部分，内壁光滑，材料选择应符合工艺要求。

2. 加热系统加热系统是蒸馏釜的核心部分，提供必要的能量以使液体混合物沸腾。

常用的加热方式包括：•外加热：通过外部加热器提供热量，传导到蒸馏釜内胆中。

•内加热：在蒸馏釜内胆中设置加热元件，直接将能量传递给液体混合物。

在设计中需要考虑加热均匀性和能耗问题，选择合适的加热方式。

3. 冷凝系统冷凝系统用于将蒸发出来的气体冷凝成液体，并回收。

常见的冷凝方式包括：•水冷式：通过循环水冷却管道或外接冷却设备进行冷却。

•空气冷却式：利用自然对流或风扇强制对流进行冷却。

设计时需要考虑到冷凝效果和能耗问题，并选择适当的冷凝方式。

4. 分离装置分离装置用于将混合液体分离为不同组分。

常见的分离装置包括：•塔板塔式：通过多层塔板进行分离，每层塔板上设置气液两相接触，实现传质和传热。

•包壳式：利用内外壳之间的空间进行传质和传热，提高效率。

在设计时需要考虑到分离效果和能耗问题，并选择合适的分离装置。

工作原理蒸馏釜的工作原理基于液体混合物中各组分的沸点差异。

在加热系统的作用下，液体混合物开始升温，达到其中一个组分的沸点时，该组分开始汽化，并随后冷凝成液体。

冷凝后的液体可以进一步收集或排出。

板式间接蒸发冷却器的优化设计山东建筑大学邢滕李永安杨宗瑾山东商业职业技术学院徐萌摘要：板式间接蒸发冷却器的结构设计对其使用的经济性有重要影响。

本文运用优化方法——遗传算法，针对板式间接蒸发冷却器的经济性问题进行分析，建立了优化设计数学模型，并对新、排风风量为0.18kg/s的板式间接蒸发冷却器进行了优化求解。

探讨了其经济性随各结构参数变化的规律。

研究结果表明：遗传算法可以很好地实现板式间接蒸发冷却器的优化；得出了板式间接蒸发冷却器的优化结构；随各结构参数的变化，目标函数呈抛物线变化规律。

该研究对于板式间接蒸发冷却器的设计有一定的参考价值。

关键词：板式间接蒸发冷却器；遗传算法；经济性；结构设计；优化0 引言板式间接蒸发冷却器是一种基于间接蒸发冷却技术的新型热回收设备，具有热回收效率高、节约空调能耗等特点，近年来被广泛关注和研究[1]。

如图1所示，它由若干组相间的新风通道和排风通道组成，新风和排风垂直交错流动；喷淋水在排风侧换热板表面形成一层均匀水膜并吸热蒸发；新风的热量通过换热板传递给空调排风，新风被冷却，从而实现空调排风中冷量的回收利用。

板式间接蒸发冷却器的使用目的是以较小的代价获得较大的热回收收益，如果设计不合理，在使用过程中会降低换热效率、增大初投资和运行费用，降低使用的经济性。

因此，有必要进行优化设计，从而达到经济、节能的目的，为早日实现板式间接蒸发冷却器的标准化、规模化生产提供支持。

热交换器优化问题往往具有多变量、不连续、非线性等特点，许多研究者提出了不同的优化方法，但每种方法都存在各自的局限性，如求解效率低、易陷于局部最优、非线性问题求解困难等。

近年来，在最优化领域发展了一种新的最优化方法——遗传算法。

遗传算法<GA）是一种借鉴生物界自然选择和进化机制发展起来的高度并行、随机、自适应全局搜索算法[3][4]。

该算法只需知道如何根据解来求得相应的适应度，不要求适应度函数满足连续可微等条件，适用范围广泛。

基于ANSYS的蒸发器支座数目优化设计基于ANSYS的蒸发器支座数目优化设计【摘要】国内大型蒸发器一般采用支座进行固定安装，而支座的数目是由制造厂家根据经验来选择的。

利用ANSYS有限元分析软件，编写APDL程序，实现了对大型蒸发器支座数目的优化设计。

通过对某厂制造的8支座蒸发器进行优化模拟，结果将支座数目优化为4个，节省了材料，提高了经济效益。

优化后蒸发器工作状态良好，符合应用厂家的要求。

【关键词】蒸发器；ANSYS；支座：优化设计蒸发器是制冷四大件中很重要的一个部件，低温的冷凝气体通过蒸发器，与外界的空气进行热交换，液化吸热，达到制冷的效果。

一般来说，大型蒸发器通常是采用支座来进行安装的。

为了蒸发器的稳定性考虑，支座的数目一般选用4个，6个或者8个。

随着ANSYS有限元模拟技术在结构设计中越来越广泛的应用，本文利用ANSYS有限元分析软件中的APDL程序，对国内某厂生产的8支架蒸发器进行了有限元分析，然后分别把支架改成6支架和4支架，发现4支架状态情况下该蒸发器仍然能够正常工作，支架强度足够能支撑此蒸发器。

为蒸发器选用支架数目提供了理论依据，初步实现了有限元参数化结构优化分析设计。

一、蒸发器几何模型的建立蒸发器的基本描述：此蒸发器的设计压力位0.1MPa，设计温度为120℃，其介质为水和水蒸气。

内径为4500mm，板厚为42mm，采用锥形封头，锥形角为60?啊Vё畎搴椭ё拱搴穸染？8mm，筋板宽度为600mm，筋板高度为1200mm，底板长度为600mm。

蒸发器主体部分所使用材料为00Cr17Ni14Mo2，材料的许用应力为116MPa，支座材料为Q235B，许用应力为113MPa，两种材料的弹性模量均为2.0?？011Pa，常温下两种材料的泊松比均为0.3。

该蒸发器有8个支座，其主体部分如图1所示，支座简图如图2所示。

二、蒸发器有限元模型的建立及网格划分1.蒸发器有限元模型的建立。

建立8支座蒸发器的有限元模型，主要对蒸发器及支架的主体部分进行建模，可以把蒸发器中的一些细微零件忽略掉，如锥形封头的接管，蒸发器主体部分上的开孔等。

釜式蒸发器的结构釜式蒸发器是一种常见的工业设备，广泛应用于化工、制药、食品等领域。

它主要用于将液体中的溶质浓缩，通过蒸发将溶液中的水分去除。

本文将介绍釜式蒸发器的结构及其工作原理。

一、釜式蒸发器的基本结构釜式蒸发器主要由釜体、加热部分、冷却部分、蒸汽分离器以及进出料管道等组成。

1. 釜体：釜式蒸发器的釜体通常采用不锈钢制作，具有良好的耐腐蚀性能。

釜体内部光滑平整，以确保溶液流动顺畅。

2. 加热部分：釜式蒸发器的加热部分通常由蒸发器壳体、蒸发器底部以及加热管组成。

蒸发器壳体为加热提供保护，蒸发器底部连接着加热管，通过加热管加热液体。

3. 冷却部分：釜式蒸发器的冷却部分通常由冷却器壳体、冷却器底部以及冷却管组成。

冷却器壳体为冷却提供保护，冷却器底部连接着冷却管，通过冷却管冷却蒸汽。

4. 蒸汽分离器：蒸汽分离器用于将蒸发器产生的蒸汽与液体分离，进一步提高蒸发效率。

5. 进出料管道：进出料管道负责将要处理的溶液引入釜式蒸发器，以及将浓缩后的液体从蒸发器排出。

二、釜式蒸发器的工作原理釜式蒸发器的工作原理是通过蒸发将液体中的溶质浓缩，迫使溶质从液态转变为气态，然后通过蒸汽分离器将蒸汽与液体分离。

1. 加热过程：首先，将要处理的溶液引入釜式蒸发器，通过加热部分的加热管加热液体。

加热后的液体快速蒸发，产生大量的蒸汽。

2. 冷却过程：蒸发后的蒸汽进入冷却部分，通过冷却管冷却，使其再次转化为液态。

同时，冷却过程也能够提取其中的热能，用于加热釜体中的液体。

3. 蒸汽分离：冷却后的蒸汽与液体通过蒸汽分离器进行分离。

蒸汽进入蒸汽分离器的上部，由于密度较小，向上浮动，而液体则下沉，由此实现两者的分离。

4. 浓缩液处理：分离后的液体通过出料管道从釜式蒸发器中排出。

此时，液体中的溶质浓度相对较高，达到了浓缩的目的。

三、釜式蒸发器的应用及优势釜式蒸发器由于其结构简单、操作方便，被广泛应用于化工、制药、食品等领域。

在化工工业中，釜式蒸发器主要用于浓缩溶液以提高产品质量和纯度。