三效并流蒸发器的换热面积计算.docx

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三效并流蒸发器的工艺设计和换热面积计算

一．设计参数：

处理量（㎏/h）4500，初始温度为20℃，初始浓度5%，完成液浓度为40%，加热蒸汽压强为5at(绝压)，

末效真空度为600mmHg(表压)，试计算所需的蒸发器的传热面积。二．设计方案：

总蒸发量计算：

W=F(1-X/X=4500(1-0.05/0.40)=3937.5㎏/h

0 3

各效蒸发量初步估算：

假设：W

:W:W

=1:1.1:1.2

1 2 3

W=W

+W+W=3.3W=3937.5

1 2 3 1

W=1193㎏/h

1

W=1312㎏/h

2

W=1432㎏/h

3

估算各效浓度：

0X=F X

0

=(4500×0.05)/(4500-1193)=0.068

1 F-W

1

X=4500×0.05/(4500-1193-1312)=0.113

2

X=0.4

3

分配各效压强

假设各效间压降相等的原则进行分配

P=5×98.07+101.33=592KPa

1

P=101.33-600×133.32×10-3=21KPa

K

ΔP=(592-21)/3=571/3=190KPa

则各效蒸发室的压强（二次蒸汽压强）为：

P/=P-ΔP=592-190=402KPa

1 1

P/=P-2ΔP=592-2×190=212KPa

2 1

P/=P=21KPa

3 K

由各效二次蒸汽压强查水蒸汽表可得相应的二次蒸汽温度和气化潜

热如下表：

效数

1

2

3

二次蒸汽压强

/KPa

402

212

21

二次蒸汽温度

/℃

143.6

121.9

60.7

汽化潜热(kj/

㎏)

2138

2200

2353

计算各效传热温度差损失：

（一）、由于蒸汽压下降引起的温度差损失Δ/

根据二次蒸汽温度和各效完成液的浓度，由氢氧化钠的杜林线图可查的各效溶液的沸点分别为：

沸点：t

=146℃ t=125℃ t

=87℃

a1 a2 a3

由于溶液蒸汽压下降引起的温度差损失为：

Δ1/=146-143.6=2.4℃

Δ2/=125-121.9=3.1℃

Δ /=87-60.7=26.3℃3

??/=2.4+3.1+26.3=31.8℃

(二)、由于静压强引起的温度差损失P=p/+ρgL/2

m

取液位高度为2米（即加热蒸汽管长度）

由溶液的沸点和各效完成液的浓度查表可得各效溶液的密度

ρ =991㎏/m3

1

ρ 1056㎏/m3

2

ρ 1366㎏/m3

3

P=402+991×9.81×2/2/1000=412KPa

1

P=212+1056×9.81×2/2/1000=222kpa

2

P=21+1366×9.81×2/2/1000=34kpa

3

对应的各效溶液（水）的温度分别为：144.4℃123.3℃69.9℃

??//

=t/-t

m p

Δ ///=144.4-143.6=0.8℃1

Δ ///=123.3-121.9=1.4℃2

Δ ///=69.9-60.7=9.2℃3

??//

=0.8+1.4+9.2=11.4℃

(三)、流动阻力引起的温度差损失Δ

??///=0

计算总温度差损失

??=31.8+11.4=43.2℃

///

计算总传热温度差

?t=T-T-? ?=158.1-60.7-43.2=54.2℃

1 K

1、 计算各效溶液的沸点及各效加热蒸汽的温度

一效：t=T/+Δ =143.6+2.4+0.8=146.8℃

1 I I

：t=121.9+3.1+1.4=126.4℃

2

:t=60.7+26.3+9.2=96.2℃

3

T2=t-(△

/+△1//+△1///)=146.8-3.2=143.6

1 1

T3=△t+t

3 3

计算加热蒸汽消耗量及各效蒸发水分量解方程组：

W=1428㎏/h

1

W=1420㎏/h

2

W=1091㎏/h

3

D=1508㎏/h

1

估算蒸发器的传热面积

Si? Qi

k??t

i i

Δt=T-t=158.1-146.8=11.3℃

1 1 1

假设各效传热系数：

K=1800W/(m2k)

1

K=1200W/(m2k)

2

K=600W/(m2k)

3

Q=D×R=15.8×2093×103/3600=8.77×105W

1 1 1

Q=1428×2138×103/3600=8.48×105W

2

Q=8.68×105W

3

S=43.1m2

1

S=41.1m2

2

S=56.3m2

3

有效温度差再分配

S?t

S?