多效真空降膜蒸发器的热量衡算.doc

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多效真空降膜蒸发器的热量衡算

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: () 对溶液中固体进行物料衡算: 由此得总蒸发量: () 任一效(第1效)中溶液的浓度 (即i效的出料浓度): 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(): 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: ; ; ; ; ; ; 一般工厂多采用沸点进料,则(Lv为相应温度下的汽化潜热。) 对每一效列如下方程: (1) () (2) () (3) 如对方程(1)变换 (4) 若溶液的稀释热可以忽略,此时溶液的焓可以用比热容来计算。 及 Cp1,Cp0---分别为原料液和第一效中溶液的比热容。 若加热蒸气冷凝液在饱和温度下排出,则 r1—生蒸汽的汽化热,kJ/kg 代入(4)得到: 有单效蒸发的热量恒算得到: --第一效中二次蒸汽的汽化热 则: 同理:逆流流程热量衡算如下: 对每一效列如下方程: 其中 经变换得到: 经变换求得加热蒸汽消耗量D和各效蒸发量W1、W2 、… 、Wn 计算步骤如下: 本设计采五效逆流降膜蒸发 取第一效加热蒸汽的温度:T1=120.2℃,查得绝对压强为200kPa(P1) 末效冷凝器的温度Tk=60.1℃ 绝对压强为20kPa(Pk), 进料量F=4603302.16/24=25137.59kg/h (100)总蒸发量及各效蒸发量计算:(下标为效数) W=F×(1-Xo/X1)=25137.59×(1-29.15%/70%)=14669.58kg/h 假设各效蒸发水量相等 故W1=W2=W3=W4= W5=W/5= 2933.16kg/h (101)计算各效排出液浓度: X1=0.7 X2==0.55 X3= =0.45 X4= =0.38 X5= =0.33 (102)估算各效二次蒸汽压强 假设各效的压强降相等: 则:Pi= = 所以: P=200-36=164KPa P=164-36=128KPa P=128-36=92KPa P=92-36=56KPa 由=60.1℃得最后一效的二次蒸汽温度=61.1℃(因流动阻力而损失1℃),查表得: =21.04KPa 查表十有: ℃ ℃ ℃ ℃ ℃ 二次蒸汽焓: (103)估算各效沸点升高: 由经验公式得各效升高的沸点: ℃, ℃,℃ ,℃, ℃ (104)估算各效管路损失: ℃ ℃, =112.72℃ =105.38℃ =96.04℃ =82.84℃ 查《化工原理》附表十得: (105)各效沸点及有效温差计算: 各效沸点:113.72+4.29=118.01℃ =109.24℃ =99.1℃ =85.41℃ =62.36℃ 各有效温差:=2.19℃ ℃ ℃ ℃ ℃ =43.06℃ (106)加热蒸汽消耗量及各效蒸发量: 对各效焓平衡得: 又 式中: F—原料液流量,kg/h —总蒸发量及各效蒸发量,kg/h —原料温度及各效沸点,℃ —分别为原料比热容和冷凝水比热容,kJ/(kg.℃) —各效加热蒸汽潜热及各二次蒸汽焓值,kJ/kg 代入各数解得: (107)各传热面积:(取K=2000W/(㎡.℃)) 相对偏差 大于规定值,故进行重复计算. (108)重新分配有效温度差: ℃ ℃ ℃ ℃ ℃ (109)重新核算各效浓度及各沸点升高 X1=0.7 X2==0.5 X3= =0.4 X4= =0.35 X5= =0.32 根据得 ℃, ℃,℃ ,℃, ℃ (110)重新核算各效加热蒸汽温

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