蒸發(fā)器換熱系數(shù)的理論數(shù)值

1、632 蒸發(fā)過程的傳熱系數(shù) 蒸發(fā)中的傳熱系數(shù)K是影響蒸發(fā)設(shè)計計算的重要因素之一。根據(jù)傳熱學(xué)知識知 （6-6） 上式忽略了管壁厚度的影響。式中蒸汽冷凝傳熱系數(shù)o可按膜式冷凝的公式計算；管壁熱阻RW往往可以忽略；污垢熱阻Rs可按經(jīng)驗值估計，確定蒸發(fā)總傳熱系數(shù)K的關(guān)鍵是確定溶液在管內(nèi)沸騰的傳熱膜系數(shù)ai。研究表明影響ai的因素較多，如溶液的性質(zhì)、濃度、沸騰方式、蒸發(fā)器結(jié)構(gòu)型式及操作條件等，具體計算可參閱有關(guān)文獻(xiàn) 1,6。 一、總傳熱系數(shù)的經(jīng)驗值 目前，雖然已有較多的管內(nèi)沸騰傳熱研究，但因各種蒸發(fā)器內(nèi)的流動情況難以準(zhǔn)確預(yù)料，使用一般的經(jīng)驗公式有時并不可靠；加之管內(nèi)污垢熱阻會有較大變化，蒸發(fā)的總傳熱系數(shù)

2、往往主要靠現(xiàn)場實測。表6-1給出了常用蒸發(fā)器的傳熱系數(shù)范圍，可供參考。表6-1 常用蒸發(fā)器傳熱系數(shù)K的經(jīng)驗值蒸發(fā)器的型式總傳熱系數(shù)K, W / (m2K)標(biāo)準(zhǔn)式（自然循環(huán)）6003000標(biāo)準(zhǔn)式（強(qiáng)制循環(huán)）12006000懸筐式6003000升膜式12006000降膜式12003500 二、提高總傳熱系數(shù)的方法 管外蒸汽冷凝的傳熱膜系數(shù)o通常較大，但加熱室內(nèi)不凝性氣體的不斷積累將使管外傳熱膜系數(shù)o減小，故須注意及時排除其中的不凝性氣體以降低熱阻。管內(nèi)沸騰傳熱膜系數(shù)i涉及到管內(nèi)液體自下而上經(jīng)過管子的兩相流動。在管子底部，液體接受熱量但尚未沸騰，液體與管壁之間傳熱屬單相對流傳熱，傳熱系數(shù)較??；沿管子

3、向上，液體逐漸沸騰汽泡漸多，起初的傳熱方式與大容積沸騰相近。由于密度差引起的自然對流會造成虹吸作用，管中心的汽泡快速帶動液體在管壁四周形成液膜向上流動，流動液膜與管壁之間的傳熱膜系數(shù)逐漸增加并達(dá)最大值。但如果管子長度足夠，沿管子再向上液膜會被蒸干，汽流夾帶著霧滴一起流動，傳熱系數(shù)又趨下降。因此，為提高全管長內(nèi)的平均傳熱系數(shù)，應(yīng)盡可能擴(kuò)大膜狀流動的區(qū)域。管內(nèi)壁液體一側(cè)的污垢熱阻Rs與溶液的性質(zhì)、管內(nèi)液體的運動狀況有關(guān)。由于溶液中常含有少量的雜質(zhì)鹽類如CaSO4、CaCO3、Mg(OH)2等，溶液在加熱表面汽化會使這些鹽的局部濃度達(dá)到過飽和狀態(tài)，從而在加熱面上析出，形成污垢層。尤其是CaSO4等，

4、其溶解度隨溫度升高而下降，更易在傳熱面上結(jié)垢，且質(zhì)地較硬，難以清除；以CaCO3為主的垢層質(zhì)地雖軟利于清除，但導(dǎo)熱系數(shù)較小；此外，垢層的多孔性也使其導(dǎo)熱系數(shù)較低。所以即使厚度為12mm的垢層也具有較大的熱阻。為降低Rs，工程上可采取定期清理、提高循環(huán)速度、加阻垢劑，或添加少量晶種使易結(jié)晶的物料在溶液中而不是在加熱面上析出等方法。返回目錄6.5.2 多效蒸發(fā)的優(yōu)缺點 6.5.2 多效蒸發(fā)的優(yōu)缺點一、多效蒸發(fā)的經(jīng)濟(jì)性多效蒸發(fā)時，除末效外，各效的二次蒸汽都作為下一效蒸發(fā)器的加熱蒸汽加以利用，因而和單效相比，相同的生蒸汽量D可蒸發(fā)更多的水量W，亦即提高了生蒸汽的經(jīng)濟(jì)性W/D。如前所述，在若干假定條件下

5、，單效時的W/D約為1。同理，雙效時約為2，三效時約為3，等等?？紤]實際情況，根據(jù)經(jīng)驗，不同效數(shù)時生蒸汽的經(jīng)濟(jì)性大致如下表：表6-2 生蒸汽經(jīng)濟(jì)性W/D的經(jīng)驗值效數(shù)單效雙效三效四效五效W/D0.911.752.53.333.70正由于多效蒸發(fā)時生蒸汽的經(jīng)濟(jì)性較高，所以在蒸發(fā)大量水分時廣泛采用多效蒸發(fā)。但上表也說明，當(dāng)效數(shù)增加時，W/D值雖然增加，但并不和效數(shù)成正比。二、多效蒸發(fā)的代價首先，多效蒸發(fā)時需要多個蒸發(fā)器，為便于制造和維修，各蒸發(fā)器的傳熱面積常相同，此時，多效蒸發(fā)的設(shè)備費近似和效數(shù)成正比。因此，多效蒸發(fā)時生蒸汽經(jīng)濟(jì)性的提高是以設(shè)備費為代價的。其次，當(dāng)生蒸汽的壓力（溫度）和冷凝器的壓力（

6、溫度）給定時，不論單效或多效蒸發(fā)，其理論傳熱溫度差均為tr=T-T 。這里，T和T分別為加熱蒸汽和冷凝器處二次蒸汽的溫度。換句話說，理論傳熱溫差與效數(shù)無關(guān)，多效蒸發(fā)只是將上述傳熱溫度差按某種規(guī)律分配至各效。而且，多效蒸發(fā)的每一效都存在沸點上升或傳熱溫度差損失，因而各效有效傳熱溫度差之和總有效傳熱溫度差必然小于單效時的有效傳熱溫度差，結(jié)果導(dǎo)致多效時的生產(chǎn)能力小于單效。下面作進(jìn)一步的說明。 由于蒸發(fā)是由傳熱控制的單元操作，因此蒸發(fā)時的生產(chǎn)能力可近似以傳熱率Q來衡量。由傳熱速率方程，對于單效蒸發(fā)：Qs=KsAsts （6-24） 對于m效的多效蒸發(fā)： （6-25）式中，下標(biāo)s表示單效；m表示效數(shù)，i

7、表示多效蒸發(fā)中的第i效。作為粗略計算，設(shè)各效傳熱系數(shù)可取其平均值，各效的傳熱面積相等，且它們分別均和單效時同，則有 （6-26）有效傳熱溫度差t為理論傳熱溫度差 與傳熱溫度差損失之差，對于單效：ts=tr-s (6-27a)對于多效： (6-27b)一般情況下，多效蒸發(fā)中末效的溫度差損失和單效時的溫度差損失相等，故必有 ，因而 。比較式（6-24）和（6-26）可知 Qm<Qs，即多效時的生產(chǎn)能力總是小于單效，且效數(shù)愈多，其生產(chǎn)能力更趨減小。蒸發(fā)器的單位傳熱面積上蒸發(fā)水分的能力稱為蒸發(fā)器的生產(chǎn)強(qiáng)度U，它也是衡量蒸發(fā)過程的一個重要生產(chǎn)指標(biāo)，即U （6-28）式中 U為蒸發(fā)器的生產(chǎn)強(qiáng)度，kg

8、/m2·h由于多效蒸發(fā)時的生產(chǎn)能力小于單效時的生產(chǎn)能力，而傳熱面積又等于單效時的m倍，所以，多效時的生產(chǎn)強(qiáng)度遠(yuǎn)較單效蒸發(fā)時的為小。 三、多效蒸發(fā)中效數(shù)的限制和選擇隨著效數(shù)的增加，各效傳熱溫度差損失之和 增加，各效總有效傳熱溫度差 減小，蒸發(fā)的生產(chǎn)能力降低。極限情況下，若由于效數(shù)的增加使 ，則 ，蒸發(fā)操作將無法進(jìn)行，因此，多效蒸發(fā)的效數(shù)必存在一定的限制。實際上，由于效數(shù)增加時，生蒸汽經(jīng)濟(jì)性提高的幅度越來越小，例如由單效變?yōu)殡p效，生蒸汽的經(jīng)濟(jì)性約提高了(1.75-0.91)/0.91=92.3% ，而自四效增加為五效，則僅提高(3.7-3.33)/3.3=11.1% ；而設(shè)備的投資費用卻

9、始終隨效數(shù)的增加成比例地增加，所以，即使在相同生產(chǎn)能力條件下，也不可無限制地增加效數(shù)?；谏鲜隼碛?，實際的多效蒸發(fā)過程，效數(shù)不是很多的，除特殊情況（如海水淡化等）外，一般來說，對于電解質(zhì)溶液，如NaOH、NH4NO3等水溶液的蒸發(fā)，由于其沸點升高較大，故通常為23效；對于非電解質(zhì)溶液，如糖的水溶液或其它有機(jī)溶液的蒸發(fā)，其沸點上升較小，所用的效數(shù)可為46效。而從傳熱角度考慮，為使溶液的沸騰傳熱維持在核狀沸騰階段，在確定效數(shù)時，應(yīng)注意使各效分配到的有效溫度差不小于57。近年來，為了更充分地利用熱能，已出現(xiàn)了適當(dāng)增加效數(shù)的趨勢，但適宜效數(shù)的選擇還需要通過經(jīng)濟(jì)核算來確定，原則上應(yīng)使單位生產(chǎn)能力下的設(shè)備

10、與操作費之和為最小。返回目錄上一頁下一6.4.3 蒸發(fā)器的傳熱面積6.4.3 蒸發(fā)器的傳熱面積 由傳熱方程可計算蒸發(fā)器的傳熱面積A為 （6-23） 例6-2 用單效蒸發(fā)濃縮NH4NO3水溶液。設(shè)計進(jìn)料量為2.78kg/s，用壓力為686kPa（絕）的飽和水蒸氣將溶液由68%（質(zhì)量分率，下同）濃縮至90%。若蒸發(fā)室壓力為20kPa（絕）。溶液的沸點為373.15K，蒸發(fā)器的總傳熱系數(shù)為1.2kW/m2·K，沸點進(jìn)料，試求不計熱損失時加熱蒸汽消耗量及蒸發(fā)器的傳熱面積。解：水份蒸發(fā)量 由水蒸汽表查得加熱蒸汽在絕壓為686kPa時的飽和溫度和汽化潛熱為T=437.4K，r =2073kJ/k

11、g蒸發(fā)室的壓力為20kPa（絕）時，二次蒸汽的汽化潛熱為 rt=2356KJ/Kg故在沸點進(jìn)料及忽略熱損失時，加熱蒸汽消耗量為 D=W (rt/r)蒸發(fā)器的傳熱面積為各蒸發(fā)器的總傳熱系數(shù) 2011-05-23 21:23:02| 分類： 化工工藝 | 標(biāo)簽： |舉報 |字號大中小 訂閱各蒸發(fā)器的總傳熱系數(shù)蒸發(fā)器形式總傳熱系數(shù)W/(m2.K夾套式3502330盤管式5803000水平管式(蒸汽管內(nèi)冷凝)5802330水平管式(蒸汽管外冷凝)5804700中央循環(huán)管式5803000帶攪拌的中央循環(huán)管式12005800懸筐式5803500旋液式9301750強(qiáng)制循環(huán)型12007000傾斜管式9303

12、500升膜式5805800降膜式12003500外加熱式12005800刮膜式(粘度1100cP)17507000刮膜式(粘度100010000Cp)7001200疊片離心式35004700空氣冷卻器總傳熱系數(shù) 2011-05-23 21:21:22| 分類： 化工工藝 | 標(biāo)簽： |舉報 |字號大中小 訂閱空氣冷卻器總傳熱系數(shù)大致值.W/(m2.)冷凝K值液體冷卻K值氣體冷卻操作壓力kPa(表壓)壓力降kPaK值氨625機(jī)器夾套水710空氣或煙道氣3450.73.557氟利昂-12400柴油14069013.8110汽油460輕瓦斯油37069034170輕碳?xì)浠衔?10輕碳?xì)浠衔?80

13、碳?xì)浠衔餁怏w2417200 430輕石腦油40086221200重石腦油370重整爐液流400690034460重整反應(yīng)器廢氣400殘油85氨反應(yīng)器流體 480低壓蒸汽770焦油40 塔頂蒸汽370 有夾套的容器總傳熱系數(shù) 2011-05-23 21:20:13| 分類： 化工工藝 | 標(biāo)簽： |舉報 |字號大中小 訂閱帶有夾套的容器總傳熱系數(shù)大致值.W/(m2.)夾套內(nèi)的流體容器內(nèi)的流體傳熱壁材料K值夾套內(nèi)的流體容器內(nèi)的流體傳熱壁材料K值蒸汽水不銹鋼8501700蒸汽水玻璃襯里碳鋼400570蒸汽水溶液不銹鋼4501140蒸汽水溶液玻璃襯里碳鋼285480蒸汽有機(jī)液不銹鋼285850蒸汽有

14、機(jī)液玻璃襯里碳鋼170400蒸汽輕油不銹鋼340910蒸汽輕油玻璃襯里碳鋼230425蒸汽重油不銹鋼57285蒸汽重油玻璃襯里碳鋼57230鹽水水不銹鋼2301625鹽水水玻璃襯里碳鋼170450鹽水水溶液不銹鋼200850鹽水水溶液玻璃襯里碳鋼140400鹽水有機(jī)液不銹鋼170680鹽水有機(jī)液玻璃襯里碳鋼115340鹽水輕油不銹鋼200740鹽水輕油玻璃襯里碳鋼140370鹽水重油不銹鋼57170鹽水重油玻璃襯里碳鋼57170傳熱油水不銹鋼2851140傳熱油水玻璃襯里碳鋼170450傳熱油水溶液不銹鋼230965傳熱油水溶液玻璃襯里碳鋼140400傳熱油有機(jī)液不銹鋼170680傳熱油有機(jī)液

15、玻璃襯里碳鋼140370傳熱油輕油不銹鋼200740傳熱油輕油玻璃襯里碳鋼115400傳熱油重油不銹鋼57230傳熱油重油玻璃襯里碳鋼57200 評論這張 轉(zhuǎn)發(fā)至微博 轉(zhuǎn)發(fā)至微博 閱讀(483)|評論(0)|分享到： 喜歡推薦0人 | 轉(zhuǎn)載 浸沒在液體中的盤管總傳熱系數(shù) 空氣冷卻器總傳熱系數(shù)歷史上的今天最近讀者登錄后，您可以在此留下足跡。sunzubin518hbdgyzfcjwsunjliuhongzdongbin7njmscxh2可樂會醉熱度評論點擊登錄|昵稱： 取消浸沒在液體中的盤管總傳熱系數(shù) 2011-05-23 21:17:46| 分類： 化工工藝 | 標(biāo)簽：蒸汽 水溶液 |舉報 |

16、字號大中小 訂閱浸沒在液體中的盤管總傳熱系數(shù)大致值.W/(m2.)熱側(cè)冷側(cè)清潔表面的K值考慮到常見污垢情況下的K值自然對流強(qiáng)制對流自然對流強(qiáng)制對流加熱時應(yīng)用 蒸汽水溶液142018401700312057011408501560蒸汽輕油280400625790270260340620蒸汽中質(zhì)潤滑油230340570738200230280570蒸汽6號柴油11023040051085170340460蒸汽焦油或瀝青8520028040085140220340蒸汽熔融蠟200260260310110200200260蒸汽熔融蠟200260260310140200200280蒸汽空氣或氣體102028365172345蒸汽糖蜜或谷物糖漿11022040051085170340460高溫?zé)崴芤?5080011001420400570620910高溫傳熱油焦油