尿素蒸發(fā)器蒸發(fā)換熱計(jì)算更新版

1、尿素蒸發(fā)器換熱計(jì)算分析尿素蒸發(fā)系統(tǒng)流程圖問(wèn)題提出：1.在現(xiàn)有的工藝條件下，如何將蒸發(fā)器物料出口尿液溫度由120提高至124-126，需要增加換熱面積是多少？已知，進(jìn)蒸發(fā)器尿液濃度x0=70%，流量F為44m3/h，溫度88,蒸發(fā)真空度控制在500650mmHg,蒸發(fā)后尿液濃度x1=95%，溫度120，蒸發(fā)器加熱蒸汽壓力為0.25Mpa（表壓）溫度T=138，現(xiàn)有蒸發(fā)加熱器的換熱面積S0=294.4m2RE-解答過(guò)程在整個(gè)蒸發(fā)過(guò)程中，先考慮理想狀況下忽略熱損失，忽略溶液的稀釋熱，不考慮蒸發(fā)出去的水分（甲胺液）帶走的熱量，即蒸發(fā)器外供蒸汽全部用于尿液提濃所需的能量，其能量衡算關(guān)系如下：FcP0（t

2、1-t0）= S0 K0（T- t） （*） 其中F進(jìn)口尿液流量，cP0尿液的比熱容，S0為蒸發(fā)加熱器的換熱面積；K0為基于外面積的總傳熱系數(shù)； T為加熱蒸汽的溫度，t為操作條件下溶液的沸點(diǎn)。在現(xiàn)有的工藝與外供蒸汽條件一定的前提情況下，F(xiàn)、cP0 、T、 t可視為定值。在出口尿液溫度120時(shí)，能量衡算關(guān)系式： FcP0（120-88）=294.4 K0（T- t0） （1）提高出口尿液溫度125時(shí)，能量衡算關(guān)系式： FcP0（125-88）= S0K0（T- t0） （2） 由（1）（2）可知： S0=322m2修正：考慮整個(gè)蒸發(fā)過(guò)程中熱損失，溶液的稀釋熱，考慮蒸發(fā)出去的水分（甲胺液）帶走的熱

3、量，全部熱量不超過(guò)尿液提濃所需能量的20%，假定修正系數(shù)為1.2 S=1.2 S0- S0=92m2故在現(xiàn)有的工藝條件下，如何將蒸發(fā)器物料出口尿液溫度由120提高至125，需要增加換熱面積92m2RE-蒸發(fā)器換熱分析過(guò)程：（1） 首先進(jìn)行物料衡算（溶質(zhì)不變） Fx0=(F-W) x1水分蒸發(fā)量： （1）（2）其次進(jìn)行能量衡算蒸發(fā)器加熱蒸汽壓力為0.35Mpa（絕對(duì)壓力） 溫度T=138條件下可視為飽和蒸汽，其汽化焓為r=2152.3KJ/kg，尿液的比熱容cP0未知，進(jìn)蒸發(fā)器尿液溫度t0=88，出蒸發(fā)器尿液溫度t1=120, 在加熱蒸汽的冷凝液在飽和溫度下排除，且忽略熱損失，忽略溶液的稀釋熱

4、Dr=W r+FcP0（t1-t0） (2)其中D為加熱蒸汽消耗量，r為加熱蒸汽的汽化熱, r為二次蒸汽的汽化熱（3）蒸汽器的熱負(fù)荷CO2氣提法中使用的升膜式列管蒸發(fā)器，由于膜式蒸發(fā)器的尿液應(yīng)在沸點(diǎn)工況下進(jìn)料，則操作條件下溶液的沸點(diǎn)近似為t0=88,蒸發(fā)器的負(fù)荷 Q=S0K0tm= S0K（T- t0） (3)其中S0為蒸發(fā)器的傳熱外面積；K0為基于外面積的總傳熱系數(shù)；tm為平均溫度差在加熱蒸汽的冷凝液在飽和溫度下排除，且忽略熱損失，忽略溶液的稀釋熱，蒸發(fā)器的熱負(fù)荷 Q=Dr (4)（4）蒸發(fā)溫度t1與水分蒸發(fā)量W的關(guān)系由（2）（3）（4）等式可得 W r+FcP0（t1-t0）= S0 K0

5、（T- t0） （5）在現(xiàn)有裝置、工藝條件下, r、 F、cP0、t0、 S0 、K0、T值為定量，則 t1=a-bW （a、b為定值） （6）由上式我們可以看出出蒸發(fā)器的尿液溫度（蒸發(fā)溫度）t1與水分蒸發(fā)量W成一次線性關(guān)系，所以欲提高蒸發(fā)溫度可通過(guò)調(diào)節(jié)蒸發(fā)量來(lái)實(shí)現(xiàn)。選取崗位上大顆粒蒸發(fā)量與造粒量跟蹤表數(shù)據(jù)，濃度為72%，真空度為540-549mmHg，擬和數(shù)學(xué)模型和分析結(jié)果保持一致。（5）蒸發(fā)器出液濃度x1（造粒量n）與蒸發(fā)溫度t1的關(guān)系由（1）（5）等式可得F（1-x0/x1） r+FcP0（t1-t0）= S0 K0（T- t0） （7）在現(xiàn)有裝置、工藝條件下, r、 F、cP0、t0、

6、 S0 、K0、T值為定量，則蒸發(fā)器出口尿液濃度 （c、d為定值） （8）在進(jìn)口尿液濃度一定情況下，出口尿液濃度與蒸發(fā)溫度成反比例關(guān)系。即 x11/t1而出口尿液濃度直接反映下一工序造粒量n，出口尿液濃度大，相應(yīng)造粒量可增大，則降低蒸發(fā)溫度，相應(yīng)造粒量可增大。即 nx11/t1由示意圖可知，在這個(gè)過(guò)程存在一個(gè)最優(yōu)的過(guò)程。（6）真空度P與蒸發(fā)量W的關(guān)系蒸發(fā)速率與真空度有關(guān)，在相同的供熱速度下，提高真空度就會(huì)降低汽化溫度，蒸發(fā)速度加快（在相同的真空度下，提高加熱速率可以提高蒸發(fā)速率，但能耗增加）。所以提高真空度，對(duì)應(yīng)的蒸發(fā)量（蒸發(fā)速率）就增加。即WP而出蒸發(fā)器的尿液溫度（蒸發(fā)溫度）t1與水分蒸發(fā)量W成一次線性關(guān)系，t1=a-bW則 t1-P即提高真空度會(huì)增加蒸發(fā)量，出口尿液濃度t1（造粒量n）會(huì)減少。附：關(guān)于蒸發(fā)器的總傳熱系數(shù)，它只與列管的材質(zhì)、物料特性、結(jié)垢情況等有關(guān)，