蒸發(fā)工段設(shè)計(jì)說明書

1、1緒論氯堿工業(yè)是能源與資金密集型基礎(chǔ)化工原料工業(yè)，同時(shí)也是高能耗、重污染的重 化工企業(yè)。燒堿與氯氣廣泛用于化工、輕工、紡織、冶金、農(nóng)業(yè)、醫(yī)藥、電子、食品 等產(chǎn)業(yè)，在國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展中起著重要作用。蒸發(fā)工段是燒堿生產(chǎn)中的重要的工序，是耗能大的生產(chǎn)工段。蒸發(fā)所需的加熱蒸 汽約占燒堿綜合能耗的30%左右，僅次于電解工序。因此，電解液蒸發(fā)工序運(yùn)行狀況 和生產(chǎn)技術(shù)直接影響整個(gè)氯堿系統(tǒng)的用能水平和經(jīng)濟(jì)效益。我國的氯堿企業(yè)生產(chǎn)30% 液體燒堿主要采用雙效順流、三效順流強(qiáng)、三效逆流、四效順流等流程。2設(shè)計(jì)的目的和主要步驟本設(shè)計(jì)的目的就是了解各種燒堿蒸發(fā)工藝的特點(diǎn)，對(duì)蒸發(fā)工藝進(jìn)行論，選取較佳 的蒸發(fā)工藝，并進(jìn)行物料

2、衡算、能量衡算，對(duì)主要設(shè)備進(jìn)行選型和計(jì)算，并設(shè)計(jì)燒堿 蒸發(fā)工段的工藝流程、平立面布置。通過燒堿蒸發(fā)工藝設(shè)計(jì)，了解蒸發(fā)工藝基本知識(shí)，并能夠較好地運(yùn)用化學(xué)工程專 業(yè)知識(shí)完成設(shè)計(jì)工作。3蒸發(fā)工段工藝方案3.1蒸發(fā)的重要性電解液蒸發(fā)是氯堿生產(chǎn)系統(tǒng)中的重要環(huán)節(jié)，它是一個(gè)耗能較多的工序。蒸發(fā)所需 要的加熱蒸汽折成等價(jià)熱值，其數(shù)值約占燒堿綜合能耗的30%左右，僅次于電解工序。 因此電解液蒸發(fā)工序的運(yùn)行情況和生產(chǎn)技術(shù)直接影響整個(gè)氯堿系統(tǒng)的用能水平和經(jīng) 濟(jì)效益。電解堿液的蒸發(fā)，得到一定濃度的燒堿成品，同時(shí)分離NaCl,送化鹽工序回收利 用。3.2三效四體順流流程.stoOrtii a. ft il：A. Mm

3、i. iwa 3.理c合 d. *tra i. ；?tna i_ iWr才有3 i. a.凸皿育碰 n.白ti，*i u. d；i2i-l u. 1 帛由 Li. it-s-.wcM u. o加 u.二枷/W d . =9-! u. *EF33.3工藝路線的論證經(jīng)過比較，選擇三效四體順流流程蒸發(fā)工藝，其原因如下：a）、目前國內(nèi)燒堿使用量最大的為30%液體燒堿，選用生產(chǎn)30%燒堿的蒸發(fā)工 藝。b）、三效四體順流工藝與雙效順流工藝十分相似，操作簡(jiǎn)便，過程容易控制。c）、雙效順流工藝流程設(shè)備對(duì)熱量的利用率較低，蒸汽消耗高，在生產(chǎn)30%堿時(shí)， 燒堿折百后蒸汽單耗為3.5t/t左右，工藝較落后。4物料衡

4、算4.1.計(jì)算依據(jù)1、生產(chǎn)能力：折百燒堿400000t/a，一年操作334天共8000小時(shí)。每小時(shí)產(chǎn)量：400000/8000= 50t/h每天產(chǎn)量:400000/334 = 1200t/d2、1效、II效、III效清堿液進(jìn)料、出料組成、質(zhì)量流量見“表4-1，表4-2”。3、堿損：按1%成品計(jì)（只考慮在成品調(diào)配和包裝損失）；鹽損或略不計(jì)。4、洗效水量：按500Kg/t計(jì)（燒堿折百），即：50X500 = 25000Kg/h = 25t/h三效平均分配，每效洗效水量：25：3 = 8.333t/h5、鹽泥中固液比：6 : 46、旋液分離器分離效率為80%。7、根據(jù)進(jìn)出物質(zhì)守恒定律。表41 I效、

5、II效、III效清堿液進(jìn)料、出料組成效數(shù)堿液進(jìn)料組分%(W/W)堿液出料組成分 %(W/W)NaOHNaClHO2NaOHNaClHO2I效9.7216.8373.4512.318.269.5I效12.318.269.51813.968.1m效1813.968.1305.6664.34冷卻槽305.6664.34成品調(diào)配槽304.9765.03電解液9.7216.8373.45堿鹽水2g/l260g/l表42I效、I效、m效清堿液進(jìn)料、出料量表效數(shù)清堿液進(jìn)料量t/h清堿液出料量t/hNaOHNaClHO2NaOHNaClHO2I效50.587.44381.60750.574.724285.34

6、6I效50.574.724285.34650.538.997191.058m效50.538.997191.05850.59.528108.306冷卻槽50.59.528108.306成品調(diào)配槽508.283108.3834.2總物料衡算1、電解液供應(yīng)量：50：9.72%X 1.01 = 519.547 t/h其中 NaOH： 50X 1.01 = 50.5 t/hNaCl： 519.547X 16.83%=87.440 t/hHO： 519.547X73.45%=381.607 t/h 22、外加洗效水量：25t/h3、總蒸發(fā)水量381.607 + 25 50.5：30%X64.34%=396

7、.859t/h4、三效濃縮液濃縮的水量I效：381.607 50.5：12.3%X69.5%=381.607 285.346= 96.261t/hII效：285.346 50.5：18%X68.1%=285.346191.058= 94.288 t/hIII效：191.058 50.5：30%X64.34% = 191.058 108.306= 82.752 t/h總計(jì)：96.761 + 94.288 + 82.752 = 273.301 t/h5、III效蒸發(fā)水量總蒸發(fā)量：273.301 + 25 = 298.301 t/hI 效：96.261 + 8.333 = 104.594 t/hII

8、效：94.288 + 8.333 = 102.621 t/hIII效：82.752 + 8.333 = 91.085 t/h6、析出鹽量A、總析出鹽量87.44 50.5：30%X4.97%=87.44 8.333 = 79.074t/hB、三效析出鹽量I 效：87.44 74.724=12.716 t/hII效：74.724 38.997 = 35.727 t/hIII效：38.997 9.528 = 29.469 t/h成品調(diào)配槽析鹽量：9.528 8.283 = 1.245 t/h7、堿鹽水產(chǎn)量32.942：260g/lX 103=126.7 m3/h其中含 NaOH 被帶走：126.7

9、 m3/hX2g/lX10-3 = 0.21 t/h41圖 總蒸發(fā)裝置物料平衡圖輸入：1輸出：蒸發(fā)水量298.301t/h電解液 519.547 t/h蒸八、1成品燒堿69.432t/h發(fā) 一洗效水25 t/h工固體鹽79.074t/hL段1堿損 0.21 t/h4.3各設(shè)備進(jìn)出物料衡算1、11效旋液分離器底流排出的總料量A、II 效產(chǎn)鹽量：12.716 + 35.727 = 48.443 t/h其中從底流排出的鹽量：48.443X80%=38.754 t/h隨清液進(jìn)入111效的鹽量：48.443X20%=9.689 t/hB、III效產(chǎn)鹽量：29.469 + 9.689 = 39.158t/

10、h其中向II效排鹽量：39.158X80%=31.326 t/h隨清液進(jìn)入濃堿槽的鹽量：39.158X20% = 7.832t/hC、假設(shè)III效向II效排鹽量26.102 t/h，全部被II效旋液分離器分離，則II效旋 液分離器底流排出的鹽量：（進(jìn)集鹽槽）38.754+26.102 = 64.856 t/h其中夾帶堿液量為64.856X4/6 = 43.237 t/hD、因此II效旋液分離器底流排出的總料量為：64.856 + 43.237 = 108.093 t/h2、集鹽槽進(jìn)料量：108.093 + 7.832+1.245 = 117.17t/h3、離心機(jī)進(jìn)料量：117.17 t/h，出

11、料量：母液（堿液）進(jìn)I效量43.237t/h固相（鹽，待化鹽用）量32.976 t/h4、I效蒸發(fā)器A、進(jìn)料量:519.547 + 8.333 + 43.237 = 571.117 t/h其中 NaOH： 50.5 + 43.237X 18%=58.283 t/hNaCl： 87.44 + 43.237X13.9%=93.45 t/hHO： 381.607 + 43.237X68.1%+8.333 = 419.384 t/h2B、出料量:蒸發(fā)水量：104.594 t/h出料總量：571.117 104.594 = 466.723 t/h包括：析鹽量和堿液量，其中析鹽量：12.716 t/h堿液

12、量：466.723 12.716 = 454.007 t/h其中 NaOH： 58.283 t/hNaCl： 93.45 12.716 = 80.734 t/hHO： 419.384104.594 = 314.79 t/h 25、II效蒸發(fā)器A、進(jìn)料量：466.723 + 8.333 + 26.102 = 501.158 t/h其中 NaOH： 58.283t/hNaCl： 93.45 + 26.102 = 119.552t/hHO： 314.79 + 8.333 = 323.123 t/h 2含III效分離器向二效蒸發(fā)器進(jìn)的固體鹽26.102 t/hB、出料量：蒸發(fā)水量：102.621t/h

13、出料總量：501.158 102.621 = 398.537 t/h包括：析鹽量和堿液量，其中析鹽量：12.716 + 35.727 + 26.012 = 74.545t/h堿液量：398.537 74.545 = 323.992 t/h其中 NaOH： 58.545 t/hNaCl： 119.552 74.545 = 45.007 t/hHO： 323.123 102.621 = 220.502 t/h26、II效旋液分離器進(jìn)料總量：398.537 t/h其中 NaOH： 58.283 t/hNaCl：119.552 t/hH O：220.502 t/h2底流排出的總料量：108.093 t

14、/h堿液量19.464t/h其中 NaOH： 43.237X 18% = 7.783 t/hNaCl： 43.237X 13.9%=6.01t/hHO： 43.237X68.1%=29.444t/h 2上流排出的總料量：398.537 108.093 = 290.444 t/h其中 NaOH： 58.283 7.783 = 50.5 t/hNaCl： 119.552 64.856 6.01 = 48.686 t/hHO： 220.502 29.444=191.058t/h 27、III效蒸發(fā)器A、進(jìn)料量：290.444 + 8.333 = 298.777 t/h其中 NaOH： 50.5 t/

15、hNaCl： 48.686 t/hHO： 191.058 + 8.333 = 199.391 t/h2B、出料量：蒸發(fā)水量：91.085 t/h出料總量：298.777 91.085 = 207.692 t/h包括：析鹽量和堿液量，其中析鹽量：39.158 t/h堿液量：207.692 39.158 = 168.534 t/h其中 NaOH： 50.5 t/hNaCl： 46.686 39.158 = 168.534t/hHO： 199.391 91.085 = 108.306t/h 28、III效旋液分離器進(jìn)料量：207.692 t/h其中 NaOH： 50.5 t/hNaCl： 46.68

16、6t/hHO： 108.306t/h2底流排出固鹽量（假設(shè)無夾帶堿液）：39.158X80%=31.326 t/h上流排出總料量：207.692 31.326 = 176.366 t/hNaCl： 46.686 31.326=15.36 t/hHO： 108.306 t/h 29、濃堿槽進(jìn)料量：176.366 t/h其中 NaOH： 50.5 t/hNaCl： 15.36 t/hH O：108.306 t/h 2出料量：包括析鹽和堿液，析鹽進(jìn)集鹽槽，堿液進(jìn)成品調(diào)配槽。析鹽量：39.158X20% = 7.832 t/h堿液量：176.366 7.832 = 168.534 t/h其中 NaOH

17、： 50.5t/hNaCl：15.367.832=7.528 t/hH O：108.306 t/h 210、成品調(diào)配槽進(jìn)料量：168.534 t/h其中 NaOH： 50.5 t/hNaCl： 7.528 t/hH O：108.306 t/h 2出料量：包括成品、析鹽和包裝時(shí)堿損析鹽量：1.245 t/h堿損量：50.5X1%=0.525 t/h調(diào)配加水量：0.066 t/h燒堿成品量：168.5341.245 0.21 + 0.066 = 167.145 t/h其中 NaOH： 50.5 0.21 = 50.29t/hNaCl： 7.528 1.245 = 6.283 t/hHO： 108.

18、306 + 0.066=108.372 t/h 2表4-3三效物料衡算表單位：t/h項(xiàng)目總裝置I效II效III效輸入物料其中NaOH50.558.28358.28350.5NaCl87.4493.45119.55248.686HO2381.607419.384323.123108.306母液(43.237)外加洗效水25(8.333)(8.333)(8.333)總量226.857571.117501.158298.777輸出物料蒸發(fā)水量396.859104.384102.62191.085析出鹽量32.97612.71674.54539.158堿液出料量69.732454.007323.992

19、168.534其中NaOH5058.28358.28350.5NaCl6.28380.73445.0077.528HO2108.383314.79220.502108.306堿損0.210調(diào)配成品用水0.066總量226.857571.117501.158298.7775熱量衡算5.1計(jì)算依據(jù)1、能量是守恒的，輸入系統(tǒng)的熱量等于輸出系統(tǒng)的熱量以及損失熱量之和。2、熱力參數(shù)見表5-1、表5-2、表5-3。表5-1蒸發(fā)器熱力參數(shù)表效次加熱蒸汽壓力Mpa（絕）二次蒸汽壓力Mpa（絕）料液沸點(diǎn)CNaOH水溶解熱 kJ/kg洗水溫度C電解液1243I效0.80.4155123950II效0.40.151

20、25121450m效0.150.02185112650表5-2蒸汽參數(shù)蒸汽蒸汽壓力Mpa（絕）蒸汽溫度C飽和蒸汽焓 kJ/kg汽化潛熱 kJ/kg飽和水焓 kJ/kg比容m3/kgI效加熱0.8170.4227692048720.90.2403II效加熱0.4143.6227382133604.70.4624m效加熱0.15111.3826932226467.21.159hi效二次汽0.02161.1426112355255.97.304表5-3其它熱力數(shù)據(jù)項(xiàng) 目比熱kJ/kgC項(xiàng) 目溫度CI效堿液3.78電解液溫度65I效堿液3.654電解液預(yù)熱后溫度130mi效堿液3.57一段預(yù)熱器出口溫

21、度90水4.2二段預(yù)熱器出口溫度130固體鹽0.84鹽結(jié)晶熱kJ/kg86.15.2蒸汽耗估算對(duì)整個(gè)蒸發(fā)裝置耗用的生蒸汽進(jìn)行估算，即進(jìn)入1效蒸發(fā)加熱器的生蒸汽數(shù)量。1、I效蒸發(fā)器熱負(fù)荷(熱損按5%預(yù)算)571.117X 103X(155-130)X3 . 78+104. 3 94X 103 X 2 1 331X1.05=【53970.5565 + 222672.402】X1.05= 290475106.4 kJ/h2、需要生蒸汽量290475106.4：2048 = 141833.548 kg/h3、估算蒸發(fā)折百噸堿耗蒸汽量141833.548：50 = 2836.671 kg/t = 2.8

22、37 t/tI效蒸發(fā)器熱量衡算1、I效蒸發(fā)器輸入的熱量加熱蒸汽帶入的熱量：Q =141833.548X2769 = 392737094.4 kJ/h 1電解液、母液帶入的熱量：Q=(5 1 9 . 5 47 + 43 . 2 3 7)X 103X 130 X 3 . 78 2=276552057.6 kJ/h洗水帶入的熱量：Q=8 . 3 3 3X 103 X 50 X 4.2 3= 1749930 kJ/h鹽結(jié)晶熱：Q=12 . 7 1 6X 103 X 86.1 4=1094847.6 kJ/h所以，輸入熱量：Q =Q+Q+Q+Q 入 1234=392737094.4 + 27655205

23、7.6+1749930+1094847.6二672133929.6kJ/h2、1效蒸發(fā)器輸出的熱量二次汽帶出的熱量：Q =104. 3 94X 103 X 2 7 38 5=285830772 kJ/h堿液帶出的熱量：Q =454. 007X 103 X 3 . 65 4X 155 6=257135944.6 kJ/h結(jié)晶鹽帶出的熱量：Q=12.716X 103X0.84X 155 7= 1655623.2 kJ/h蒸汽冷凝水帶出的熱量：Q =141833.548X720.9 8=102247804.8 kJ/h堿液濃縮吸熱：Q=58.283X 103X(1243 1239) 9=233132

24、 kJ/h所以，輸出熱量：Q =Q+Q+Q+Q+Q 出 56789=647103276.6kJ/h3、1效的熱效率熱損：q= Q 入Q 出=672133929.6 647103276.64=25030653 kJ/h熱效率：647103276.64:672133929.6X 100%= 96.28%II效蒸發(fā)器熱量衡算1、11效蒸發(fā)器輸入的熱量加熱蒸汽帶入的熱量：Q=285830772 kJ/h 1堿液帶入的熱量：Q =257135944.6 kJ/h 2洗水帶入的熱量：Q =8 . 3 3 3X 103 X 50 X 4.2 3=1749930kJ/hI效結(jié)晶鹽帶入的熱量：Q4=165562

25、3.2 kJ/hIII效結(jié)晶鹽帶入的熱量：Q =31.326X 103X0.84X85 5= 2236676.4 kJ/h鹽結(jié)晶熱：Q=35 . 72 7X 103 X 86.1 6=3076094.7 kJ/h所以，輸入熱量：Q =Q+Q+Q+Q+Q+Q 入 123456=551685040.9 kJ/h2、II效蒸發(fā)器輸出的熱量二次汽帶出的熱量：Q =102 . 621X 103 X 26 93 7=376358353kJ/h堿液帶出的熱量：Q =3 23 . 992X 103 X 3 . 65 4X 125 8=147983346 kJ/h結(jié)晶鹽帶出的熱量：Q =74.545X 103X

26、0.84X 125 9= 7827225 kJ/h蒸汽冷凝水帶出的熱量：Qio=1O4.394X1O3X6O4.7=63127051.8 kJ/h堿液濃縮熱：Q11=58.283X 103X(1239-1214)=1457075 kJ/h所以，輸出熱量：Q =Q+Q+Q+Q +Q 出 7891011=5967530508kJ/h3、11效的熱效率熱損：q= Q 入-Q 出=230839592-207856425=45068009.9kJ/h熱效率：45068009.9:551685040.9X100%= 92.45%III效蒸發(fā)器熱量衡算1、111效蒸發(fā)器輸入的熱量加熱蒸汽帶入的熱量：Q =3

27、76358353 kJ/h1堿液帶入的熱量(II效旋液分離器熱損30%)：Q2= (290.444 9.689)X 103X3.654X 125X70%=89764392.38kJ/h洗水帶入的熱量：Q =8.333X103X50X4.2 3=1749930 kJ/hII效分離器結(jié)晶鹽帶入的熱量：Q=(74.545 68.856)X 103X0.84X 1254= 1017345kJ/hIII效鹽結(jié)晶熱：Q=29.469X 103X86.15=2537280.9 kJ/h所以，輸入熱量：Q =Q+Q+Q+Q+Q 入 12345=471427301.3 kJ/h2、III效蒸發(fā)器輸出的熱量二次汽

28、帶出的熱量：Q=91.089X 103X26116=237822935 kJ/h堿液帶出的熱量：Q=168 . 5 34X 103 X 3 . 57 X 85 7二51141.6423kJ/h結(jié)晶鹽帶出的熱量：Q=39.1X 103X0.84X85 8=2791740 kJ/h蒸汽冷凝水帶出的熱量：Q =91.085X 103X467.2 9=42554912 kJ/h堿液濃縮熱：Q10=50 . 5X 103X(12 1 41126)=4444000 kJ/h所以，輸出熱量：Q = Q +Q +Q +Q +Q 出 678910=287664728.6 kJ/h3、11效的熱效率熱損：q= Q

29、 入一Q 出二287664728.6 471427301.3=183762572.7 kJ/h熱效率：471427301.3:287664728.6X100%= 91.02%表5-4三效順流流程熱量平衡表單位:kJ/h進(jìn)出項(xiàng)目IIIm輸入蒸汽帶入熱量392737094.4285830772376358353堿液帶入熱量276552057.6257135944.689764392.38洗水帶入熱量174993017499301749932結(jié)晶鹽帶入熱量16216411017345鹽結(jié)晶熱量1094847.63076094.72537280.9小計(jì)672133929.6551685040.9471

30、427301.3輸出二次蒸汽帶出熱量285830772376358353237822935堿液帶出熱量257135944.614798334651141.6423結(jié)晶鹽帶出熱量1655623.278272252791740蒸汽冷凝水帶出熱量102247804.863127051.842554912堿液濃縮吸熱量23303214570754444000小計(jì)647103276.65967530508287664728.6熱效率96.2892.4591.02熱損失25030653450680089183762572.76主要設(shè)備介紹6.1蒸發(fā)器1、蒸發(fā)器的分類由于電解堿液蒸發(fā)的蒸發(fā)器一般可以分為兩大

31、類，一類是自然循環(huán)蒸發(fā)器，另一 類是強(qiáng)制循環(huán)蒸發(fā)器。這兩類蒸發(fā)器還可以進(jìn)一步分類。表6-1蒸發(fā)器的分類循環(huán)型蒸發(fā)器自然循環(huán)型內(nèi)熱式：加熱室在蒸發(fā)器內(nèi)，如標(biāo)準(zhǔn)式、懸筐式外熱式：加熱室在蒸發(fā)器外，如列管式強(qiáng)制循環(huán)型內(nèi)循環(huán)式：循環(huán)管在蒸發(fā)器內(nèi)外循環(huán)式：循環(huán)管在蒸發(fā)器外，加熱室可內(nèi)或外2、蒸發(fā)器的結(jié)構(gòu)盡管蒸發(fā)器的種類較多，但絕大多數(shù)蒸發(fā)器均由蒸發(fā)室、加熱室、沉降室和循環(huán) 系統(tǒng)四個(gè)部分組成。3、常見的幾種蒸發(fā)器在電解堿液蒸發(fā)器中，常用的蒸發(fā)器有：標(biāo)準(zhǔn)式蒸發(fā)器、懸筐式蒸發(fā)器、外加熱 式蒸發(fā)器、列文式蒸發(fā)器及其改進(jìn)型蒸發(fā)器、強(qiáng)制循環(huán)蒸發(fā)器6.2蒸發(fā)器的確定燒堿蒸發(fā)的主要設(shè)備為蒸發(fā)器，本設(shè)計(jì)采用強(qiáng)制循環(huán)蒸發(fā)器

32、，選用列文式蒸發(fā) 器。為改變蒸發(fā)器的傳熱狀況，在I、II、III效安裝了強(qiáng)制循環(huán)泵這樣蒸發(fā)器的生 產(chǎn)能力就會(huì)大大提高.7蒸發(fā)器的設(shè)計(jì)7.1工藝參數(shù)的確定與選材7.1.1工藝參數(shù)的確定本設(shè)計(jì)采用強(qiáng)制循環(huán)式蒸發(fā)器設(shè)計(jì)方案，加熱器為列管換熱器，堿液在管內(nèi)流動(dòng)， 蒸汽在殼層流動(dòng)。根據(jù)需要蒸發(fā)器的工作壓力，設(shè)備內(nèi)為0.4MPa（一般二次蒸汽壓力 最高為0.4MPa），一效蒸汽壓力為0.8MPa。本蒸發(fā)器采用規(guī)格為51X3的加熱列管， 加熱室殼體采用12啞厚的鋼板。7.1.2選材由于設(shè)備進(jìn)入的是30%的濃堿，所以有較強(qiáng)的腐蝕性，操作時(shí)溫度較高，主體設(shè) 備選用A31Cr18Ni9Ti作材料，在列管中主要為高

33、溫蒸汽，且內(nèi)部需要有一定的壓力， 材料選用1Cr18Ni9Ti，蒸發(fā)器需要保溫。設(shè)計(jì)中留100mm作保溫層，保溫材料為軟質(zhì) 石棉泥。7.2工藝參數(shù)的確定與選材7.2.1 I效蒸發(fā)加熱器傳熱系數(shù)的計(jì)算I效蒸發(fā)器內(nèi)堿液含NaOH 9.72%，NaCl 16.83%，在自然循環(huán)條件下的傳熱系數(shù) 計(jì)算如下：查得此堿液在155C的物性數(shù)據(jù)：入=0.68 kcal/m hCP =1220kg/m3C=0.85 kcal/kg Cu =0.25cp又查得在155C下沸水的物性數(shù)據(jù)如下：入 w=0.589 kcal/m hCP =912kg/m3 wCw=1.031 kcal/kg Cu w=0.180cp取

34、蒸汽凝側(cè)的傳熱分系數(shù)：a 1=10000 kcal/m2 hC沸騰液體側(cè)的傳熱分系數(shù)：取a w=2250 kcal/m2 hCa =2250(4)0.565 (p/p )2(L)( - )0.4352 人w C 日=2250( 068 )。.565 ( 1220 )2( 2181 )( 0180 )0.4350.5899121.0310.25=2760 kcal/m2 hC已知加熱管壁的厚度6 =3mm=0.003m并查得不銹鋼的導(dǎo)熱系數(shù)入=15 kcal/m hC則在自然循環(huán)情況下，該蒸發(fā)器的傳熱系數(shù)為:1 51+ + 一以 人以11010031+ 10000152760=1515 kcal

35、/m2 hCI效蒸發(fā)加熱器傳熱系數(shù)取整K=1500 kcal/m2 hC1同理也可計(jì)算出II效、III效加熱器的傳熱系數(shù)，但根據(jù)經(jīng)驗(yàn)分別取K=10002kcal/m2 hC，III效的傳熱系數(shù)K =800 kcal/m2 hC 37.2.2用傳熱方程計(jì)算傳熱面積由表5-4查值，可估算出III效蒸發(fā)換熱器的熱負(fù)荷Q3 =376358353-42554912= 333803441 kJ/h由表5-1 III效蒸發(fā)器的溫差為：125-85=40C用傳熱方程式計(jì)算III效蒸發(fā)器的傳熱面積：F 二2483.66m23根據(jù)生產(chǎn)實(shí)際情況，傳熱面積放大1.2倍，即1.2X2483.66 = 2980.39m2

36、I效蒸發(fā)器的傳熱面積確定為2982 m2。有兩個(gè)列管加熱器組成，每個(gè)加熱器面積需1491 m2。采用1Cr18Ni9Ti51X3的加熱列管，列管采用正三角形排列，管心間距1.25X51 = 63.75 mm，管長 6m。殼徑 Ds 為D =0.637 X 眼T X Jarv=2.943 mCL一傳熱管配置角度對(duì)換熱器直徑的影響系數(shù)，此處取1CTP一傳熱管程數(shù)對(duì)換熱器直徑的影響系數(shù)，單程取0.93加熱器管根數(shù)為4353.14160.0516 = 452.5453 根對(duì)于三效順流蒸發(fā)工藝，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，各效傳熱面積之比為：F1 :F2 :F3=1.1:1:0.9因此，I效、II效蒸發(fā)器的傳熱面積分別為

37、：F=1070 m2 1F =970 m2 2同理，計(jì)算出I效加熱器的殼徑為1.8 mII效加熱器的殼徑為1.7 m7.3蒸發(fā)器的基本尺寸的計(jì)算蒸發(fā)器主體選用A31Cr18Ni9Ti材質(zhì)；換熱器為外循環(huán)列管換熱器，殼休采用10mm 厚的不銹鋼板，列管采用規(guī)格為中51X3的加熱列管，選用1Cr18Ni9Ti材質(zhì)。7.3.1蒸發(fā)室內(nèi)徑的計(jì)算已知條件如下：蒸發(fā)裝置采用三效順流操作，查表4-3可查得各效蒸發(fā)水量為:Wsi=1.04394X 105 kg/hWs1.02 621X 105 kg/hWs3=9.1085X 104 kg/h蒸發(fā)室的內(nèi)徑（Dz ）可根據(jù)該蒸發(fā)器每小時(shí)的蒸發(fā)水量和表面汽化強(qiáng)度來

38、計(jì)算：D =、顯 Z 兀/式中：W一蒸發(fā)器的蒸發(fā)水量，kg/h；Za一蒸發(fā)室允許表面汽化強(qiáng)度，kg/（m2h），此值可取12001600,此處取1500。I 效蒸發(fā)室內(nèi)徑：D 二:4*104394 =9.42 m1 3.14 x 1500八4 x 102621 八 vII效烝發(fā)至內(nèi)徑：D = J=9.34 m13.14 x 1500III效蒸發(fā)室內(nèi)徑：D = ： 4X91085 =8.8 m3.14 x 15007.3.2蒸發(fā)室汽相空間的高度的計(jì)算蒸發(fā)室氣相空間的高度（Hz ）是指蒸發(fā)液面至除沫裝置底部的距離，該尺寸可用蒸發(fā)室內(nèi)徑與體積汽化強(qiáng)度來計(jì)算。H = Z 如2 /式中：VZ一蒸發(fā)汽化蒸

39、汽的體積流量，m3/s；b一蒸發(fā)室的體積汽化強(qiáng)度，m3/（sm3）；此值可取11.6，常取1.2為了統(tǒng)一多效蒸發(fā)系統(tǒng)中蒸發(fā)器的高度，有時(shí)常根據(jù)真空效的操作條件來計(jì)算Hz，其它的蒸發(fā)器也選用此值。I效、II效、III效蒸發(fā)室的蒸發(fā)壓力分別為:0.4Mpa、0.15Mpa、0.021Mpa查水蒸汽性質(zhì)表可知，當(dāng)P=0.4Mpa時(shí)，蒸汽的比容為0.4624m3/kg；1P =0.15Mpa時(shí)，蒸汽的比容為1.159m3/kg；2P=0.021Mpa時(shí)，蒸汽的比容為7.304m3/kg3t +rVt羊rr去日 u 104394 x 0.4624 1 o A./I效烝發(fā)至的體積流量為：V =13.41

40、m3/sS1 36003600II效蒸發(fā)室的體積流量為：Vs2= 102121 xL59 =33.04 m3/sIII效蒸發(fā)室的體積流量為：V = 91085 * 7.304 =184.8 ms/sS3 3600則各效汽相空間高度為I效蒸發(fā)室汽相空間高度為：H1II效蒸發(fā)室汽相空間高度為：H2III效蒸發(fā)室汽相空間高度為：H3x 13.41二 =0.16 m瀝D 2 Z 3.14 x 1.2 x 9.4224 x 33.04 八“= -4v =0.40m瀝D 2 Z 3.14 x 1.2 x 9.3424 x 184.8 o “=V =2.53m瀝D 2 Z 3.14 x 1.2 x 8.82

41、7.3.3加熱蒸汽進(jìn)口管內(nèi)徑的計(jì)算對(duì)于蒸發(fā)器的加熱蒸汽進(jìn)口管和二次蒸汽的出口管，其內(nèi)徑dz均可按下式計(jì)算：d = ： % z E式中：Vz蒸汽的體積流量，m3/s；W一蒸汽的流速，m/s,蒸發(fā)裝置的設(shè)計(jì)中，蒸汽在管內(nèi)的流速可取40m/s z左右(經(jīng)驗(yàn)值)。I效、II效、III效的加熱蒸汽壓力分別為:0.8Mpa、0.4Mpa、0.15Mpa查水蒸汽性質(zhì)表：P=0.8Mpa時(shí)，蒸汽的比容為0.2403ms/kg；1P=0.4Mpa時(shí)，蒸汽的比容為0.4624m3/kg；2P =0.15Mpa時(shí)，蒸汽的比容為1.159 m3/kg。3I效內(nèi)加熱蒸汽的體積流量為：V =141946.2x0.2403

42、 =9.47 m3/s TOC o 1-5 h z 3600II效內(nèi)加熱蒸汽的體積流量為：V =104394x0.4624 =13.41 (m3/s)3600I效內(nèi)加熱蒸汽的體積流量為：V = 91085x嘗 =29.32(m3/s)3600則各效加熱蒸汽的內(nèi)徑為：x 9 47I效加熱蒸汽的內(nèi)徑：d二:七二;:一=0.55 m53.14x 40 1 4 x 13 41II效加熱烝汽的內(nèi)徑：d二:二:=0.65 m53.14 x 40 ，4 x 29 32III效加熱蒸汽的內(nèi)徑：d = 嶺二，=0.97 mW 314 x 407.3.4二次蒸汽出口管的內(nèi)徑的計(jì)算I效蒸發(fā)器二次蒸汽體積流量V廣*=9.47 m3/sII效蒸發(fā)器二次蒸汽體積流量VZ2= Vs2=13.41m3/sIII效蒸發(fā)器二次蒸汽體積流量Vz3= Vs29.32 m3/s 則，