化工原理課程設計三效逆流蒸發(fā)器

NaOH加料蒸發(fā)裝置的設計設計任務書一、設計題目二、設計任務及操作條件形式沸點溫度，再送進蒸發(fā)器；完成液濃度為40%(wt)。bkPa末效為真空，壓力為15.5kPa(絕壓)。 1.1蒸發(fā)操作的特點 11.2蒸發(fā)設備及蒸發(fā)器 5 2.1三效蒸發(fā)工藝計算 11 11 備選型 30 蒸發(fā)過程的兩個必要組成部分是加熱溶劑使水蒸氣汽化和不斷除去汽化的液中蒸發(fā)出來的水蒸氣在分離室分離后從蒸發(fā)器引出，為了防止液滴隨蒸汽帶出，一般在蒸發(fā)器頂部設有氣液分離用的除沫裝置從蒸發(fā)器蒸出的蒸汽稱為二次氣體來源有兩個方面，料液中溶解的空氣和系統(tǒng)減壓操作時從周圍環(huán)境中漏入的作的產(chǎn)品。根據(jù)各種物料的特性和工藝要求，蒸發(fā)過程可以采用不同的操作條件和方常壓蒸發(fā)和減壓蒸發(fā)凝器和蒸發(fā)器溶液側的操作壓力低數(shù)。D其次，當生蒸汽的壓力(溫度)和冷凝器的壓力(溫度)給定時，不論單效mm(一)蒸發(fā)器的生產(chǎn)能力與生產(chǎn)強度決于傳熱量的大小，因此其生產(chǎn)能力也可表示為若為沸點進料，且不計熱損失，根據(jù)Q=KAtm=Dr=Wr'，則WU==Sr'r(2)提高總傳熱系數(shù)流動，及時排除加熱室中不凝性氣體，定期清洗蒸發(fā)器(加熱室內(nèi)管)，均是提(二)加熱蒸汽的經(jīng)濟性Dre==(三)提高加熱蒸汽經(jīng)濟程度的其他措施，則對蒸發(fā)裝置來說，能量消耗已降至最低限度，只是將加熱率。。3.二次蒸汽的再壓縮(熱泵蒸發(fā))中包括蒸發(fā)器和輔助設備型和單程型(不循環(huán))兩類。(一)循環(huán)型蒸發(fā)器特點：溶液在蒸發(fā)器中循環(huán)流動，因而可以提高傳熱效果。由于引起循環(huán)單位體積溶液的受熱熱管越長，循環(huán)速度越大。但這類蒸發(fā)器受總高限制，通常加熱管為1~2m，直懸筐式蒸發(fā)器是中央循環(huán)管蒸發(fā)器的改進。其加熱室像個懸筐，懸掛在蒸發(fā)器殼體的下部，可由頂部取出，便于清洗與更換。加熱介質(zhì)由中央5-3懸筐式蒸長與直徑之比l=50~100)，且液體下降管(又稱循環(huán)管)，不再受D圖5-4外熱式蒸熱。這樣有利于液體在器內(nèi)的循環(huán)，循環(huán)速度可達1.5m/s。、處理量大的溶液。溶液。尤其在蒸發(fā)粘稠溶液(易結垢及有大量結晶析出)時就更低。為提高循功率約為0.4~0.8kW。(二)單程型蒸發(fā)器(膜式蒸發(fā)器)圖圖5-7所示升膜式蒸發(fā)器，這種蒸發(fā)器的加熱管束可長達m加熱管底部進入，經(jīng)一段距離的加熱，汽化后，適用于：蒸發(fā)量大(較稀的溶液)，熱敏性及易起泡的溶液。分布器分布后呈膜狀向下流動。汽液混合物由加熱管下端引出，經(jīng)圖5-8降膜式蒸發(fā)適用于：適用于：粘度大的物料不適用于：易結晶的物料，固形成均勻的液膜較難，K不高。(3)升-降膜式蒸發(fā)器(4)刮板薄膜式蒸發(fā)器(三)其它蒸發(fā)器1.直接加熱蒸發(fā)器(浸沒燃燒式)將一定比例的燃燒氣與空氣直接噴入溶液中，燃燒氣的溫度可高達1200~優(yōu)點：結構簡單，不需要固定的傳熱面，熱利用率高適于處理易結垢、易結(四)蒸發(fā)器的選型(五)過程和設備的強化與展望((一)除沫器(汽液分離器)蒸發(fā)操作時產(chǎn)生的二次蒸汽，在分離室與液體分離夾帶更為嚴重。為了防止產(chǎn)品損失或冷卻水被污染，常結構示意圖。圖中(a)~(d)直接安裝在蒸發(fā)器頂部，(e)~(g)安裝在蒸發(fā)器外部。(二)冷凝器和真空裝置圖5-12除沫器的主一黏度隨溫度變化較大的物料。流的優(yōu)點，但是操作復雜，適于料液粘度隨濃度顯著增加的場合。1212iii2iW=W=F(10)x1x=0x=01FW1012FWW12Dr+Fc(TT)W=101W=1r'r1W=1Dr+Fc(TT)0r'rη112Wr'+(FcWc)(TT)2W=1101W10r2'r2速率方程其中Ts為熱蒸汽的冷凝溫度，T為來自第一效的二次蒸汽在第二效的冷凝設W1:W2:W3＝1.0:1.1:1.2W＝W1＋W2＋W3＝3.3W1Wkgh2.估算各效溶液的沸點和有效溫度差PP3i4123二次蒸汽壓強P'，kPaii.5ikj/kg(即下一效加熱蒸215522152370汽的比汽化焓)度T'(亦即相同壓強下水的沸點)和各效完成液的濃度x，由NaOH水溶液ii,Ai,t＝138.5℃t＝123.1℃t＝65.3℃AAA3失為'＝t-T'＝138.5-137.6＝0.9℃'＝t-T'＝123.1-116.2＝6.9℃A2'＝t-T'＝79.3-53.5＝25.8℃A3＝0.9＋6.9＋25.8＝33.6℃m2得2PPa＝186kPa22T＝138.3℃T＝117.6℃T＝65.0℃mm2m,3''＝T-T'＝138.3-137.6＝0.7℃m,11''＝T-T'＝117.6-116.2＝1.4℃''＝T-T'＝65.0-53.5＝11.5℃m3123(3)由于流體阻力產(chǎn)生壓強降所引起的溫度差損失123123(4)各效溶液的沸點和有效總溫度差t＝T'＋＝137.6＋0.9＋0.7＋1＝140.2℃11tT.2＋6.9＋1.4＋1＝125.5℃222t＝T'＋＝53.1＋25.8＋11.5＋1＝91.4℃3331t＝(TT')1k＝(151.7-53.5)-(33.6＋13.6＋3)3.加熱蒸汽消耗量和各效蒸發(fā)水量的初步計算第一效：根據(jù)熱量衡算式01η=0.98-0.007Δx=0.98-0.007×(13-10)=0.9591W＝nDr11=0.959×11r'12113D1=0.940D1n＝0.98-0.007×(x-x)221＝0.98-0.007×(19-13)＝0.938p,W＝0.886W＋72.2511 LrW3=n3|Lr3(Fc-Wc-Wc)(t-t)] p1p,W12p,W223|hr'」n＝0.98-0.007×(x-x)332＝0.98-0.007×(40-19)＝0.833查表得c=4.245kJ/(kg·℃)p,W2「2215根W(3157根3.7-4.282根W-4.245根W)(125.5-91.4)]W3＝0.833||=0.731W-0.051W+140.021(c)(c)1123W＋W123(b)、(c)、(d)式，解得 (d)聯(lián)立(a)、＝＝D1WW4.估算蒸發(fā)器的傳熱面積Q=Dr＝925.9×2113＝1956426.7W111Q=Wr'＝870.3×2155＝1875496.5W211Q=Wr'＝842.6×2215＝1826489.0W322t=T一t＝151.7-140.2＝11.5℃111t=T一t=T'一t＝137.6-125.5＝12.1℃2221233323t=T一t=T33323Q1956426.72Kt22Q1826489.0配各效的有效溫差即St'=1t16.211.5=1S1＝24.097.73℃t=t=2t12.1=S27.8=28.85℃上述計算步驟(1)由所求得的各效蒸汽量。求各效溶液的濃度。他們分別為： FWx=1 FWx=1＝1x=0x=02FWW＝＝12(2)計算各效溶液沸點因末效完成液濃度和二次蒸汽壓強不變，各種溫度差損失可視為恒定，故末效溶液的沸點t不變。則第三效加熱蒸汽溫度(即第二效二次蒸汽溫度)為：3由第二效的二次蒸汽溫度T'及x查杜林線圖得第二效溶液的t，且由于22A,2＝124.4+1.4+1=126.8℃＝126.8+14.82=141.6℃1x查杜林線圖得第一效溶液的tA,1＝137.5+0.7+1=139.2℃T=t+t'=139.2+7.73=146.9111123加熱蒸汽溫度加熱蒸汽溫度T，℃iiii比熱容c，p4.3124.287(3)各效的焓恒算n＝0.98-0.7×(x-x)110＝0.98-0.7×(0.133-0.1)=0.95711r'1(a)＝0.957×1=0.957(a)21131n＝0.98-0.7×(x-x)221＝0.98-0.7×(0.203-0.133)=0.9311＝0.8996W+61.3311n＝0.98-0.7×(x-x)332＝0.98-0.7×(0.4-0.203)=0.842「2159根W(3157根3.7-4.312根W-4.287根W)(126.8-91.4)]＝0.7559W+155.7-0.0574W211(d)W＋W＋W(d)123聯(lián)立(a)、(b)、(c)、(d)得D＝840.0kg/hW＝803.9kg/h22(4)計算蒸發(fā)器的傳熱面積Q=Dr＝840.0×2134＝1858920W1110Q=Wr'＝803.9×2134＝1698640.7W211Q=Wr'＝794.3×2149＝1706950.7W32222212＝14.6℃t=T一t=T'一t33323＝29.2℃S=2S=3Q Kt22Q Kt3＝75029.2誤差估算:i(1)管心距離：目前在換熱器設計中，管心距的數(shù)據(jù)已經(jīng)標準化，只要確定了管子規(guī)格，管心距則是定值。由于設計中管外徑為57mm，查得管心距為70mm。(2)計算管數(shù)中心線上管數(shù)1nnn為奇數(shù))cc1(3)初估加熱室內(nèi)徑====3=mc0=0.744m(4)作圖，見第2張草圖公式VWV1VVVV=2=3W 3600pU W3W3取D.24m蒸發(fā)器的主要接管有溶液進出口、冷凝水進出口、加熱蒸汽進口與二次蒸汽出口(1)溶液進口V=ssp＝11103600=0.0007V=sd=d=0.000536m3/SV=s＝＝d=dmmVV=s=s＝p=0.000304m3/S＝p14303600d=d(2)溶液的出口W3157803.9＝0.000571m3/SV=＝0.000571m3/Sd=dV=Vs＝=0.000357m3/S＝pp0.000357d=dVVVVVVV=s＝=0.000150m3/Ssp1430360040.000150d=d(3)冷凝水進出口=s＝p=0.000223m3/=s＝p1000360040.000223d=dmm=s=0.000218m=s=0.000218m3/S＝p40.000218d=dmm=s=0.000220m=s=0.000220m3/S＝p40.000218d=d(4)加熱蒸汽進口V=s＝V=s＝mmV=Vsd=d=0.085m3/S=0.085m3/SmmV=spd=0.122m3/S=0.303m3/=0.303m3/S(5)二次蒸汽出口V=s＝V=s＝40.086md=0.0523mV=Vsd=d=0.123m3/S=0.123m3/SmmW794.3V=sd=dm碳鋼(下同)150010，L=14803.1.1本設計采用的是慣性式除沫器壓力降分離效率氣速范圍>50μm196~588KPa85~90％常壓12~25m/s減壓>25m/s.2分離器的選型由DDD:D:D=1:1.5:2.0H=D01123