三效并流蒸发器的设计
三效并流蒸发器的设计: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
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压),试计算所需的蒸发器的传热面积。 解:
1、 计算总蒸发量:
W=F(1-X/X=4500(1-0.05/0.40)=3937.5?/h 03
2、 估算各效蒸发量:
假设:W:W:W=1:1.1:1.2 123
W=W+W+W=3.3W=3937.5 1231
W=1193?/h 1
W=1312?/h 2
W=1432?/h 3
3、 估算各效浓度:
F,X0X==(4500×0.05)/(4500-1193)=0.068 1F-W1
X=4500×0.05/(4500-1193-1312)=0.113 2
X=0.4 3
4、 分配各效压强
假设各效间压降相等
P=5×98.07+101.33=592KPa 1
-3P=101.33-600×133.32×10=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 11
/P=P-2ΔP=592-2×190=212KPa 21
/P=P=21KPa 3K
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:
1 2 3 效数
402 212 21 二次蒸汽压强
/KPa
143.6 121.9 60.7 二次蒸汽温度
/?
2138 2200 2353 汽化潜热(kj/
?)
5、 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? a1a2a3
由于溶液蒸汽压下降引起的温度差损失为:
/Δ=146-143.6=2.4? 1
/Δ=125-121.9=3.1? 2
/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+ρg L/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
3ρ=991?/m 1
3ρ1056?/m 2
3ρ1366?/m 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 ,mp,
///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 ,,
6、 计算总温度差损失
=31.8+11.4=43.2? ,,
7、 计算总传热温度差
,t=T-T-=158.1-60.7-43.2=54.2? ,1K,
8、 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? I1I
: 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 11
T3=?t+t 33
9、 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
10、 估算蒸发器的传热面积
Qi Si,k,,tii
Δt=T-t=158.1-146.8=11.3? 111
假设各效传热系数:
2K=1800W/(mk) 1
2K=1200 W/(mk) 2
2K=600 W/(mk) 3
35Q=D×R=15.8×2093×10/3600=8.77×10W 111
35Q=1428×2138×10/3600=8.48×10W 2
5Q=8.68×10W 3
2S=43.1m 1
2S=41.1m 2
2S=56.3m 3
11、 有效温度差再分配
,t,S,t,S,tS2112233=48.7m ,S,t,
43.1/48.7×11.3=10? ,t,1
41.1/48.7×17.2=14.5? ,t,2
56.3/48.7×25.7=29.7? ,t,3
12、 重新计算各效浓度 X=0.073 1
X=0.136 2
X=0.4 3
13、 计算各效溶液的沸点及相应的焓值
1 2 3 效次
T=158.1 T=146.6 T=125.9 加热蒸汽温度 123
10 14.5 29.7 各效温度差
148.1 132.1 96.2 各效溶液的沸
点
2129 2189 2353 焓值kj/kg
14、 计算各效蒸发量 解方程组:
W=1444?/h 1
W=1393?/h 2
W=1101?/h 3
D=1523?/h
15、 计算各效传热面积
52Q=8.85×10 S=49.2m 11
52Q=8.54×10 S=49.1M 22
52Q=8.47×10 S=47.5M 33
Smin=1-47.5/49.2=0.0346,0.05 取平均面积1-Smax
2S=(49.2+49.1+47.5)/3=48.6M
2取S=1.1S=53.46=[54M]