NaOH水溶液三效并流加料蒸发器的设计.pdf

1、化 工 原 理 课 程 设 计题目:NaOH水 溶 液 三 效 并 流 加 料 蒸 发 器 的 设 计学院: 化 学 化 工 学 院专业:_ 化 学 工 程 与 工 艺学号:姓名:指导教师: 2016年11月25日化工原理课程设计任务书一、设计题目NaOH水溶液三效并流加料蒸发器的设计二、设计任务及操作条件1.设计任务生产能力（进料量）：180kt/年操作周期：7200小时/年进料液浓度：10%（质量分率，下同）完成液浓度：42%2.操作条件原料液温度为：第一效沸点温度加热蒸汽压力为：500KPa（绝压），冷凝器压力为：15KPa（绝压）各效蒸发器的总传热系数为：K1=1500W/(m2 ),

2、K2=1000W/(m2 ),K3=600W/(m2 )各效蒸发器中料液液面高度为：1.5m各效加热蒸汽的冷凝液均在饱和温度下排出，假设各效传热面积相等，并忽略热损失3.设备型式：中央循环管式蒸发器4.厂址：新疆吐鲁番地区三、设计内容1.设计方案的选择及流程说明2.蒸发器的工艺计算：确定蒸发器的面积3.蒸发器的主要结构尺寸设计4.辅助设备选型与计算，包括汽液分离器及蒸汽冷凝器等5.设计结果汇总6.绘制NaOH水溶液三效并流加料蒸发器的流程图及蒸发器设备条件图7.对本设计进行评述目 录I目 录摘 要 11 设 计 方 案 简 介 11.1 设 计 方 案 论 证 11.2 蒸 发 器 简 介 2

3、2 设 计 任 务 42.1 估 算 各 效 蒸 发 量 和 完 成 液 浓 度 42.2 估 算 各 效 溶 液 的 沸 点 和 有 效 总 温 度 差 52.2.1 各 效 由 于 溶 液 沸 点 而 引 起 的 温 度 差 损 失 62.2.2 由 于 液 柱 静 压 力 而 引 起 的 沸 点 升 高 （ 温 度 差 损 失 ） 72.2.3 由 流 动 阻 力 而 引 起 的 温 度 差 损 失 82.2.4 各 效 料 液 的 温 度 和 有 效 总 温 差 82.3 加 热 蒸 汽 消 耗 量 和 各 效 蒸 发 水 量 的 初 步 计 算 82.4 蒸 发 器 传 热 面 积

4、的 估 算 102.5 有 效 温 差 的 再 分 配 112.6 重 复 上 述 计 算 步 骤 122.6.1 计 算 各 效 料 液 浓 度 122.6.2 计 算 各 效 料 液 的 温 度 122.6.3 各 效 的 热 量 衡 算 132.6.4 蒸 发 器 传 热 面 积 的 计 算 142.7 计 算 结 果 列 表 153 蒸 发 器 的 主 要 结 构 尺 寸 的 计 算 163.1 加 热 管 的 选 择 和 管 数 的 初 步 估 算 163.2 循 环 管 的 选 择 163.3 加 热 室 直 径 及 加 热 管 数 目 的 确 定 163.4 分 离 室 直 径

5、和 高 度 的 确 定 173.5 接 管 尺 寸 的 确 定 183.5.1 热 蒸 汽 进 口 和 二 次 蒸 气 出 口 183.5.2 溶 液 的 进 出 口 183.5.3 加 热 蒸 汽 进 口 与 二 次 蒸 气 出 口 193.5.4 冷 凝 水 出 口 194 蒸 发 装 置 的 辅 助 设 备 的 选 用 计 算 20目 录II4.1 气 液 分 离 器 204.1.1 除 沫 器 的 选 择 204.1.2 分 离 器 的 选 型 204.2 蒸 汽 冷 凝 器 的 选 型 设 计 214.2.1 冷 凝 器 类 型 选 择 214.2.2 蒸 汽 冷 凝 器 的 选 型

6、 214.3 封 头 的 计 算 244.4 泵 的 选 择 245 主 要 设 备 强 度 计 算 及 校 核 246 设 计 结 果 汇 总 266.1多 效 蒸 发 的 工 艺 计 算 .266.2蒸 发 器 及 辅 助 设 备 的 结 构 尺 寸 设 计 .267装 置 流 程 图 及 蒸 发 器 设 备 条 件 图 .297.1 三 效 并 流 加 料 蒸 发 装 置 流 程 图 297.2 蒸 发 器 设 备 条 件 图 298 评 述 298.1 可 靠 性 分 析 308.2 个 人 感 想 30参 考 文 献 30化 学 化 工 学 院 课 程 设 计1氢 氧 化 钠 三 效

7、 并 流 加 料 蒸 发 器 的 设 计XX摘 要 ： 本 设 计 书 对 氢 氧 化 钠 溶 液 三 效 并 流 加 料 蒸 发 器 设 备 的 设 计 做 了 详 细 的 叙 述 ， 主 要 包 括 工 艺计 算 ， 辅 助 设 备 计 算 ， 工 艺 流 程 图 和 蒸 发 器 设 备 的 附 图 。 本 设 计 采 用 中 央 循 环 管 式 蒸 发 器 ， 采 取长 度 2m的 加 热 管 ， 通 过 对 蒸 发 器 的 计 算 ， 的 加 热 室 直 径 为 2.47m， 加 热 管 数 目 为 939根 。 通 过对 流 体 力 学 的 计 算 ， 验 算 ， 证 明 各 指 标

8、 数 据 均 符 合 标 准 。 同 时 对 蒸 发 器 的 辅 助 设 备 进 行 了 选 型 计算 。关 键 词 ： 氢 氧 化 钠 ， 并 流 ， 中 央 循 环 管 式 蒸 发 器 ， 三 效1 设 计 方 案 简 介1.1 设 计 方 案 论 证多 效 蒸 发 的 目 的 是 ： 通 过 蒸 发 过 程 中 的 二 次 蒸 汽 再 利 用 ， 以 节 约 蒸 汽 的 消 耗 ， 从而 提 高 蒸 发 装 置 的 经 济 性 。 目 前 根 据 加 热 蒸 汽 和 料 液 流 向 的 不 同 ， 多 效 蒸 发 的 操 作 流程 可 以 分 为 平 流 、 逆 流 、 并 流 和 错

9、流 等 流 程 。(1)逆 流 加 料 流 程 逆 流 加 料 的 三 效 蒸 发 流 程 。 溶 液 的 流 向 与 蒸 汽 的 流 向 相 反 。 其优 点 是 ： 溶 液 浓 度 在 各 效 中 依 次 增 高 的 同 时 ， 温 度 也 随 之 增 高 ， 因 而 各 效 内 溶 液 的 黏度 变 化 不 大 ， 使 各 效 的 传 热 系 数 差 别 也 不 大 ， 这 种 流 程 适 用 于 黏 度 随 浓 度 和 温 度 变 化较 大 的 溶 液 的 蒸 发 。 其 缺 点 如 下 。 溶 液 在 效 间 是 从 低 压 流 向 高 压 ， 因 而 必 须 用 泵 输送 。 溶

10、液 在 效 间 是 从 低 温 流 向 高 温 ， 每 一 效 的 进 料 相 对 而 言 均 为 冷 液 ， 没 有 自 蒸 发 ，产 生 的 二 次 蒸 汽 量 少 于 并 流 流 程 。 完 成 液 在 第 一 效 排 出 ， 其 温 度 较 高 ， 带 走 热 量 较多 ， 而 且 不 利 于 热 敏 性 料 液 的 蒸 发 。 (2)分 流 加 料 (习 惯 上 也 称 平 流 加 料 )流 程 分 流 加 料流 程 ， 料 液 平 行 加 入 各 效 ， 完 成 液 由 各 效 分 别 排 出 。 其 特 点 是 溶 液 不 在 效 间 流 动 。 适用 于 蒸 发 过 程 中 有

11、 结 晶 析 出 的 情 况 或 要 求 得 到 不 同 浓 度 溶 液 的 场 合 。 (3)错 流 加 料 流程 在 流 程 中 采 用 部 分 并 流 加 料 和 部 分 逆 流 加 料 ， 在 末 几 效 采 用 并 流 加 料 。 但 操 作 比 较复 杂 。 平 流 加 料 蒸 发 流 程 以 利 用 逆 流 和 并 流 流 程 各 自 的 长 处 。 一 般 采 用 哪 一 种 蒸 发 操作 流 程 ， 应 根 据 所 处 理 溶 液 的 具 体 特 性 及 操 作 要 求 来 选 定 。 (4)并 流 流 程 也 称 顺 流 加料 流 程 （ 如 图 3） ， 料 液 与 蒸

12、汽 在 效 间 同 向 流 动 。 因 各 效 间 有 较 大 的 压 力 差 ， 液 料 自动 从 前 效 流 到 后 效 ， 不 需 输 料 泵 ； 前 效 的 温 度 高 于 后 效 ， 料 液 从 前 效 进 入 后 效 呈 过 热状 态 ， 过 料 时 有 闪 蒸 出 现 。 此 流 程 有 下 面 几 点 优 点 ： 各 效 间 压 力 差 大 ， 可 省 去 输 料化 学 化 工 学 院 课 程 设 计2泵 ； 有 自 蒸 发 产 生 ， 在 各 效 间 不 必 设 预 热 管 ； 由 于 辅 助 设 备 少 ， 装 置 紧 凑 ， 管 路短 ， 因 而 温 度 损 失 小 ；

13、装 置 操 作 简 便 ， 工 艺 条 件 稳 定 ， 设 备 维 修 工 作 减 少 。 同 样 也存 在 着 缺 点 ： 由 于 后 效 温 度 低 、 浓 度 大 ，因 而 料 液 的 黏 度 增 加 很 大 ， 降 低 了 传 热系 数 。 因 此 ， 本 流 程 只 适 应 于 黏 度 不 大的 料 液 。对 于 并 流 流 程 ， 后 效 温 度 低 、 组 成高 ， 料 液 的 黏 度 逐 效 增 加 ， 传 热 系 数 逐效 下 降 ， 并 导 致 有 效 温 差 在 各 效 间 的 分配 不 均 。 因 此 ， 本 流 程 只 适 用 于 处 理 黏度 不 大 的 料 液 。

14、 化 工 物 性 算 图 手 册 1第 163 页 氢 氧 化 钠 水 溶 液 的 粘 度 （ 如 图1） 可 知 ， NaOH溶 液 的 黏 度 不 大 ， 所 以 图 1 氢 氧 化 钠 水 溶 液 的 黏 度 图适 用 本 流 程 。在 蒸 发 操 作 中 ， 为 保 证 传 热 的 正 常 进 行 ， 根 据 经 验 ， 对 于 沸 点 升 高 较 大 的电 解 质 溶 液 可 采 用 3 5效 ， 由 化 工 物 性 算 图 手 册 1第 302页 氢 氧 化 钠 水 溶 液 的沸 点 （ 如 图 2） 可 知 ， NaOH溶 液 沸 点 升 高 较 大 ， 所 以 本 次 设 计

15、取 3效 。图 2 氢 氧 化 钠 水 溶 液 的 沸 点 图化 学 化 工 学 院 课 程 设 计31.2 蒸 发 器 简 介随 着 工 业 蒸 发 技 术 的 发 展 ， 蒸 发 设 备 的 结 构 与 型 式 亦 不 断 改 进 与 创 新 ， 其 种 类 繁多 ， 结 构 各 异 。 根 据 溶 液 在 蒸 发 中 流 动 情 况 大 致 可 分 为 循 环 型 和 单 程 型 两 类 。 循 环 型蒸 发 器 可 分 为 循 环 式 、 悬 筐 式 、 外 热 式 、 列 文 式 及 强 制 循 环 式 等 ； 单 程 蒸 发 器 包 括 升膜 式 、 降 膜 式 、 升 降 膜 式

16、 及 刮 板 式 等 。 还 可 以 按 膜 式 和 非 膜 式 给 蒸 发 器 分 类 。 工 业上 使 用 的 蒸 发 设 备 约 六 十 余 种 ， 其 中 最 主 要 的 型 式 仅 十 余 种 。 本 设 计 采 用 了 中 央 循 环管 式 蒸 发 器 ， 下 面 就 其 结 构 及 特 点 作 简 要 介 绍 。中 央 循 环 管 式 蒸 发 器 （ 如 图 4） 又 称 标 准 蒸 发 器 。 其 加 热 室 由 一 垂 直 的 加 热 管 束（ 沸 腾 管 束 ） 构 成 ， 管 束 中 央 有 一 根 直 径 较 大 的 管 子 叫 做 中 央 循 环 管 ， 其 截 面

17、积 一 般为 加 热 管 束 截 面 积 的 40% 100%。 加 热 管 长 一 般 为 1 2m， 直 径 25 75mm， 长 径比 为 20 40。 其 结 构 紧 凑 、 制 造 方 便 、 操 作 可 靠 ， 是 大 型 工 业 生 产 中 使 用 广 泛 且 历史 长 久 的 一 种 蒸 发 器 。 至 今 在 化 工 、 轻 工 等 行 业 中 广 泛 被 采 用 。 但 由 于 结 构 上 的 限 制 ，其 循 环 速 度 较 低 （ 一 般 在 0.5m/s以 下 ） ； 管 内 溶 液 组 成 始 终 接 近 完 成 液 的 组 成 ， 因而 溶 液 的 沸 点 高 、

18、 有 效 温 差 小 ； 设 备 的 清 洗 和 检 修 不 够 方 便 。 其 适 用 于 结 垢 不 严 重 、有 少 量 结 晶 析 出 和 腐 蚀 性 较 小 的 溶 液 。并 流 加 料 三 效 蒸 发 的 物 料 衡 算 和 热 量 衡 算 的 示 意 图 如 图 所 示 。图 3 并 流 加 料 流 程 图化 学 化 工 学 院 课 程 设 计4图 4 中 央 循 环 管 式 蒸 发 器2 设 计 任 务2.1 估 算 各 效 蒸 发 量 和 完 成 液 浓 度总 蒸 发 量 301 xxFWF原 料 液 流 量 ， kg/h；W单 位 时 间 内 蒸 发 的 水 分 量 ， 即

19、 蒸 发 量 kg/h；0x 原 料 液 的 质 量 分 数 ；3x 完 成 液 质 量 分 数 ；F h7200kt180得 ： F25000kg/h故 ： 20000)5.0 1.01(250001 30 xxFW kg/h化 学 化 工 学 院 课 程 设 计5因 并 流 加 料 ， 蒸 发 中 无 额 外 蒸 汽 引 出 ， 可 设2.1:1.1:0.1: 321 WWW 1321 3.3 WWWWW 6.60603.3200001 W kg/h7.66666.60601.12 W kg/h7.72726.60602.13 W kg/h 13.06.606025000 1.025000

20、101 WFFxx 2.07.66666.606025000 1.0250002102 WWF Fxx 50.03 x2.2 估 算 各 效 溶 液 的 沸 点 和 有 效 总 温 度 差（ 绝 压 ）kPaP 5001 （ 绝 压 ）kPaPk 15 设 各 效 间 压 力 降 相 等 ， 则 总 压 力 差 为485155001 KPPP kPa各 效 间 的 平 均 压 力 差 为 7.16134853 PPi kPa由 各 效 的 压 力 差 可 求 得 各 效 蒸 发 室 的 压 力 ， 即3.3387.16150011 iPPP kPa6.1767.1613.33812 iPPP

21、kPa153 kPP kPa由 各 效 的 二 次 蒸 气 压 力 ， 从 手 册 中 查 得 相 应 的 二 次 蒸 气 的 温 度 不 超 过 168 。根 据 安 托 尼 公 式 02.22746.165707406.7lg TP (0 T168 )得 ： 67.1371 T 35.1162 T 5.533 T化 学 化 工 学 院 课 程 设 计6表 1 各 效 二 次 蒸 汽 物 化 数 据 表效 数 二 次 蒸 气 压 力 ip， kPa 338.3 176.6 15二 次 蒸 气 温 度 iT， （ 即 下 一 效 加 热 蒸 汽 的 温 度 ） 137.7 116.4 53.5

22、二 次 蒸 气 的 气 化 潜 热 ir， kJ/kg(即 下 一 效 加 热 蒸 汽 的 气 化 潜 热 ) 2158.2 2217.6 2370.02.2.1 各 效 由 于 溶 液 沸 点 而 引 起 的 温 度 差 损 失根 据 各 效 二 次 蒸 气 温 度 （ 也 即 相 同 压 力 下 的 沸 点 ） 和 各 效 完 成 液 的 浓 度 xi， 由 化工 原 理 （ 上 册 ） 2第 311页 NaOH水 溶 液 的 杜 林 线 图 可 查 得 各 效 溶 液 的 沸 点 tAi分 别为图 5 NaOH水 溶 液 的 杜 林 线 图tA1146tA2124.4化 学 化 工 学

23、院 课 程 设 计7tA389则 各 效 由 于 溶 液 蒸 气 压 下 降 所 引 起 的 温 度 差 损 失1.97.1378.146111 TtA 0.84.1164.124222 TtA 5.355.5389333 TtA 所 以 6.525.350.81.9 321 oC2.2.2 由 于 液 柱 静 压 力 而 引 起 的 沸 点 升 高 （ 温 度 差 损 失 ）查 化 学 化 工 物 性 数 据 手 册 3得 各 效 温 度 、 浓 度 下 的 NaOH密 度 ， 为 简 便 计 ，以 液 层 中 部 点 处 的 压 力 和 沸 点 代 表 整 个 液 层 的 平 均 压 力

24、和 平 均 温 度 ， 1 1170kg/m3，2 1240kg/m3， 3 1504kg/m3。 液 面 高 度 为 1.5m则 根 据 流 体 静 力 学 方 程 ， 液 层 的 平 均 压 力 为2 gLppm 所 以 9.346102 5.181.911703.3382000 3111 gLPpm kPa7.185102 5.181.912406.17620003222 gLPpm kPa1.26102 5.181.91504152000 3333 gLPpm kPa根 据 安 托 尼 方 程 可 计 算 得1mpT 138.6 ， 2mpT 117.9 ， 3mpT 66.0所 以

25、9.07.1376.13811 1 TT mP 5.14.1169.117222 TT mP 5.125.530.6633 3 TTmP 化 学 化 工 学 院 课 程 设 计89.145.125.19.0 321 2.2.3 由 流 动 阻 力 而 引 起 的 温 度 差 损 失取 经 验 值 1oC， 即 o1 2 3 1 C ， 则 o3 C 故 蒸 发 装 置 的 总 的 温 度 差 损 失 为 5.7039.146.52 2.2.4 各 效 料 液 的 温 度 和 有 效 总 温 差由 各 效 二 次 蒸 气 压 力 ip及 温 度 差 损 失 i ， 即 可 由 下 式 估 算 各

26、 效 料 液 的 温 度 it ，iii Tt 0.1119.01.91111 5.1015.10.82222 0.4915.125.353333 各 效 料 液 的 温 度 为 7.1480.117.137111 Tt 9.1265.104.116222 Tt 5.102495.53333 Tt 有 效 总 温 度 差 Ks TTt由 手 册 可 查 得 500kPa饱 和 蒸 汽 的 温 度 为 151.7 、 汽 化 潜 热 为 2113.2kJ/kg ， 所以 7.275.705.537.151 Ks TTt 2.3 加 热 蒸 汽 消 耗 量 和 各 效 蒸 发 水 量 的 初 步

27、计 算第 效 的 热 量 衡 算 式 为化 学 化 工 学 院 课 程 设 计9 1 1011111 r ttFcrrDW poh0 0000 c)0(c tt pp h0由 化 工 原 理 （ 上 册 ） 2第 314页 NaOH水 溶 液 的 焓 浓 图 可 查 的 ， r0即 500KPa时 的 汽 化 潜 热图 6 NaOH水 溶 液 焓 浓 图解 得 p0C 3.82对 于 沸 点 进 料 ， 0t 1t ， 考 虑 到 NaOH溶 液 浓 缩 热 的 影 响 ， 热 利 用 系 数 计 算 式 为1 0.98 0.7 ix 式 中 ix 为 第 i效 蒸 发 器 中 料 液 溶 质

28、 质 量 分 数 的 变 化 。 959.01.013.07.098.07.098.0 11 x所 以1111111 939.02.21582.2113959.0 DDrrDW (a)化 学 化 工 学 院 课 程 设 计10第 效 的 热 量 衡 算 式 为 2 21122122 r ttcWFcrrWW pwpo 931.013.020.07.098.07.098.0 22 x 0321.8748677.06.2217 9.1267.148187.482.3250006.22172.2128931.0 1112 WWWW (b)对 于 第 效 ， 同 理 可 得 3 322133233 r

29、 ttcWcWFcrrWW pwpwpo 77.02.05.07.098.07.098.033 x 2370 5.1029.126187.4187.482.32500023706.221777.0 2123 WWWW 4105.7570332.06873.0 12 WW (c)又 20000321 WWW (d)联 解 式 (a)至 式 (d)， 可 得09.73121 W kg/h73.72182 W kg/h18.54693 W kg/h1.77871 D kg/h2.4 蒸 发 器 传 热 面 积 的 估 算ii ii tKQS 7.45710273600/102.21131.7787

30、3111 rDQ W9.48.1467.151111 tTt 化 学 化 工 学 院 课 程 设 计119.6219.41500 7.457102711 11 tKQS m2 WrWQ 96.43835973600/102.215809.7312 3112 3.134.1247.13721222 tTtTt 6.3293.131000 96.438359722 22 tKQS m2 WrWQ 7.44467373600/106.221773.7218 3223 4.27894.11632333 tTtTt 5.2704.27600 7.444673733 33 tKQS m2式 中 ： S蒸

31、发 器 的 传 热 面 积 ， m2K各 效 基 于 外 面 积 的 总 传 热 系 数 W/(m2 )t m 平 均 温 度 差 Q蒸 发 器 的 热 负 荷 ， 即 蒸 发 器 的 传 热 速 率 W误 差 为 57.09.621 5.27011 maxmin SS ， 误 差 较 大 ， 应 调 整 各 效 的 有 效 温 差 ， 重 复 上 述计 算 过 程 。2.5 有 效 温 差 的 再 分 配 5.3254.273.139.4 4.275.2703.136.3299.49.621332211 it tStStSS m2重 新 分 配 有 效 温 度 差 得 ， 36.99.432

32、5.5621.9tSSt 111 47.133.13325.5329.6tSSt 222 77.224.72325.5270.5tSSt 333 化 学 化 工 学 院 课 程 设 计122.6 重 复 上 述 计 算 步 骤2.6.1 计 算 各 效 料 液 浓 度由 所 求 得 的 各 效 蒸 发 量 ， 可 求 各 效 料 液 的 浓 度 ， 即14.009.731225000 1.025000101 WFFxx 24.073.721809.731225000 1.0250002102 WWF Fxx 5.05469.18-7218.73-7312.09-25000 0.12500032

33、1 03 WWWF Fxx2.6.2 计 算 各 效 料 液 的 温 度因 末 效 完 成 液 浓 度 和 二 次 蒸 气 压 力 均 不 变 ， 各 种 温 度 差 损 失 可 视 为 恒 定 ， 故 末 效溶 液 的 温 度 仍 为 102.5 ， 即 t3=102.5则 第 效 加 热 蒸 汽 的 温 度 （ 也 即 第 效 二 次 蒸 气 温 度 ） 为27.12577.225.1023323 ttTT 由 第 效 二 次 蒸 气 的 温 度 27.1252 T 及 第 效 料 液 的 浓 度 23.02 x 查 杜 林 线图 得 第 效 溶 液 的 沸 点 为 5.1322 At 。

34、由 液 柱 静 压 力 及 流 动 阻 力 而 引 起 的 温 度 差 损 失 可 视 为 不 变 。 故 第 效 料 液 的 温 度为 1350.15.15.1322222 Att 同 理 47.14847.131352212 ttTT 由 47.1481 T 及 第 效 料 液 的 浓 度 14.01 x 查 杜 林 线 图 ， 得 第 效 溶 液 的 沸 点为 152 。则 第 效 料 液 的 温 度 为 9.15319.01521111 Att 第 一 效 料 液 的 温 度 也 可 由 下 式 计 算94.14336.93.153111 tTt 化 学 化 工 学 院 课 程 设 计

35、13说 明 溶 液 的 各 种 温 度 差 损 失 变 化 不 大 ， 不 需 重 新 计 算 ， 故 有 效 总 温 度 差 不 变 ， 即 5.70t 温 度 差 重 新 分 配 后 各 效 温 度 情 况 列 于 下 表 ：表 2 温 差 重 分 配 后 各 效 温 度 表效 次 加 热 蒸 汽 温 度 ， 4.1631 T 47.1481 T 27.1252 T有 效 温 度 差 ， 36.91 t 47.132 t 77.223 t料 液 温 度 （ 沸 点 ） ， 9.1531 t 1352 t 5.1023 t2.6.3 各 效 的 热 量 衡 算47.14821 TT 5.21

36、241 r kg/h27.12532 TT 8.21912 r kg/h7.533 T 5.23691 r kg/h第 效 959.01.014.07.098.07.098.0 11 x1111111 9539.05.21242.2113959.0 DDrrDW 第 效 2 21122122 r ttcWFcrrWW pwpo 91.014.024.07.098.07.098.0 22 x 39.749858.08.21911359.153187.482.3250008.21915.212491.0 1112 WWWW第 效化 学 化 工 学 院 课 程 设 计14 3 322133233 r

37、 ttcWcWFcrrWW pwpwpo 791.023.05.07.098.07.098.0 33 x 5.2369 5.102135187.4187.482.3250005.23698.2191791.0 2123 WWWW 111.10360454.06863.0 12 WW又 20000321 WWW联 立 解 得 725.73181 W kg/h966.71022 W kg/h606.55783 W kg/h424.76721 D kg/h与 第 一 次 计 算 结 果 比 较 ， 其 相 对 误 差 为0001.0966.7318 09.73121 016.073.7218966.

38、71021 02.0606.5578 18.54691 计 算 相 对 误 差 均 在 0.05以 下 ， 故 各 效 蒸 发 量 的 计 算 结 果 合 理 。 其 各 效 溶 液 浓 度 无明 显 变 化 ， 不 需 重 新 计 算 。2.6.4 蒸 发 器 传 热 面 积 的 计 算 888.45037123600/102.2113424.7672 3111 rDQ W36.91 t 化 学 化 工 学 院 课 程 设 计15777.32011 11 tKQS m2 43151493600/105.212409.7312 3112 rWQ W47.132 t 353.32022 22 t

39、KQS m2 43245223600/108.2191966.7102 3223 rWQ W77.223 t 537.31633 33 tKQS m2误 差 为 05.0013.0777.320537.31611 maxmin SS ， 迭 代 计 算 结 果 合 理 ， 取 平 均 传 热 面 积222.319S m2。2.7 计 算 结 果 列 表 表 3 计 算 结 果 列 表效 数 冷 凝 器加 热 蒸 汽 温 度 o, CiT 163.4 148.47 125.27 53.5操 作 压 力 ,kPaiP 338.3 176.6 15 15溶 液 温 度 （ 沸 点 ） o, Cit

40、153.9 135 102.5完 成 液 浓 度 ,%ix 14 24 50蒸 发 量 ,kg/hiW 7318.725 7102.966 5578.606蒸 汽 消 耗 量 ,kg/hD 7672.424传 热 面 积 2,miS 319.222 319.222 319.222化 学 化 工 学 院 课 程 设 计163 蒸 发 器 的 主 要 结 构 尺 寸 的 计 算3.1 加 热 管 的 选 择 和 管 数 的 初 步 估 算蒸 发 器 的 加 热 管 通 常 选 用 25mm2.5mm、 38mm2.5mm、 57mm3.5mm等 几种 规 格 的 无 缝 钢 管 。 此 次 设 计

41、 选 用 加 热 管 型 号 为 57mm3.5mm。 此 次 设 计 选 用 加 热管 长 度 为 2m。所 需 管 子 数 n )1.0(0 Ld S式 中 S蒸 发 器 的 传 热 面 积 ， m2， 由 前 面 的 工 艺 计 算 决 定d0加 热 管 外 径 ， mL加 热 管 长 度 ， m,取 L2m,d057mm9395.938)1.02(057.014.3 222.319 n 根3.2 循 环 管 的 选 择由 化 工 单 元 操 作 课 程 设 计 4第 92 页 可 知 ， 循 环 管 的 截 面 积 是 根 据 使 循 环 阻力 尽 量 减 小 的 原 则 来 考 虑

42、的 。 中 央 循 环 管 式 蒸 发 器 的 循 环 管 截 面 积 可 取 加 热 管 总 截 面积 的 40% 100%。 本 次 计 算 取 65% 。则 循 环 管 的 总 截 面 积 为221 d4n65.04 D解 得 ： 1236mm3.52-5793965.0d65.0i ）（inD3.3 加 热 室 直 径 及 加 热 管 数 目 的 确 定加 热 管 在 管 板 上 的 排 列 方 式 有 正 三 角 形 、 正 方 形 、 同 心 圆 等 。 管 心 距 t为 相 邻 两管 中 心 线 之 间 的 距 离 ， t一 般 为 加 热 管 外 径 的 1.25-1.5倍 ，

43、 目 前 ， 在 换 热 器 设 计 中 管心 距 已 标 准 化 ， 管 子 规 格 定 后 则 管 心 距 为 定 值 。不 同 尺 寸 加 热 管 的 管 心 距 如 下 表化 学 化 工 学 院 课 程 设 计17表 4 不 同 加 热 管 尺 寸 的 管 心 距加 热 管 外 径 di/mm 19 25 38 57管 心 距 t/mm 25 32 48 70则 在 本 次 设 计 中 管 心 距 t70mm按 正 三 角 形 排 列 ， 先 计 算 管 束 中 心 线 上 管 数349391.11.1c nn 根然 后 根 据 下 式 初 步 计 算 加 热 室 内 径0i d21)

44、( cntD式 中 0 d)5.10.1(d ， 取 0 d4.1d所 以 ： Di70( 134 ) 571.42 2470mm,取 Di2470mm所 以 加 热 室 的 规 格 选 取 为 2620mm20mm3.4 分 离 室 直 径 和 高 度 的 确 定分 类 室 的 体 积 计 算V UW3600式 中 ： V分 离 室 体 积 ， m3W某 效 蒸 发 的 二 次 蒸 汽 流 量 ， kg/h某 效 蒸 发 的 二 次 蒸 汽 密 度 ， kg/m3U蒸 发 器 体 积 强 度 ， m3/(m3s) 一 般 允 许 值 为 1.11.5m3/(m3s)在 此 ， W取 较 大

45、者 ， 取 WW17318.725kg/h， 0.1240kg/m3 U1.2m3/(m3s)。所 以 V U3600W = 1.20.12403600 725.7318 13.66m3分 离 室 高 度 H与 直 径 D的 关 系 ：化 学 化 工 学 院 课 程 设 计18V 4 D2H,在 利 用 此 关 系 确 定 高 度 和 直 径 时 应 考 虑 如 下 原 则 。 分 离 室 的 高 度 与 直 径 之 比 DH 12 在 允 许 的 条 件 下 ， 分 离 室 直 径 应 尽 量 与 加 热 室 相 同 ， 这 样 可 使 结 构 简 单 ，加 工 制 造 方 便 。 高 度 和 直 径 均 应 满 足 施 工 现 场 的 安 装 要 求 。故 选 DDi2470mm求 出 H2854mm3.5 接 管 尺 寸 的 确 定3.5.1 热 蒸 汽 进 口 ， 二 次 蒸 气 出 口 ， 其 中 Vs 为 流 体 的 体 积 流 量流 体 进 出 口 的 内 径 按 d uVs4 计 算因 为 第 一 效 的 流 量 最 大 ， 所