多效蒸发计算.ppt

1,已知：w0，F，t0，wn，T1，pn，Ki，Ei求：Di，Wi，Si方法：物料衡算、热量衡算、传热速率方程假设：并流进料；稀释热忽略；汽凝水为饱和温度。,五、多效蒸发计算,Wn,1,2,i,n,E1,E2,Ei,W1,W2,Wi,D1,T1,H1,D2T2H2,DiTiHi,DnTnHn,T1,T2,Ti,Tn,F,w0,t0,w1t1,w2t2,witi,wntn,2,物料衡算,Fx0=(F-W1)w1=(F-W1-W2)w2=(F-W1-Wn)wn,热量衡算（不计热损）:,W为总蒸发水量,D1(H1-cpwT1)=W1H1+(Fcp0-W1cpw)t1-Fcp0t0,3,对第二效，同样得：,D2(H2-cpwT2)+(Fcp0-W1cpw)t1=W2H2+(Fcp0-W1cpw-W2cpw)t2,类推：,讨论：（1），称蒸发系数，其值接近于1，一般为0.950.99；,4,（2），称自蒸发系数，除第一效外，一般为0.00250.025；,（3）计入热损和浓缩热，用hi表示，其值为0.960.98，称热能利用系数。,沸点进料bi=0逆流进料bi0,Wi=aiDi+(Fcp0-W1cpw-W2cpw-Wi-1cpw)bihi,逐效应用：,5,W1=(a1D1+Fcp0b1h1=a1D1+b1,W2=a2D2+(Fcp0-W1cpw)b2h2=a2(W1-E1)+(Fcp0-W1cpw)b2h2=a2D1+b2,Wn=anD1+bn,相加,W=AD1+B,再代入上述各式求Wi,6,传热速率方程,合比定理,其中,总温差,7,等面积分配,可以从最后一效开始往前推算，进行校核。,8,多效蒸发计算程序：,估算Wi,由Wi求wi,估算pi,求取ti,由科氏公式求ai，bi（应选取hi）,求A，BD1,求各效Wi,Qi=Diri,由Ki及有效温差分配求Dti,由Wi重新算wi,从末效起重新算Ti，ti,Wi及ti是否与初始值符合,Yes,计算Si，结束,No,9,例6-4某食品厂每小时要将50吨浓度为10的桃浆浓缩到浓度为42，采用三效蒸发，三个蒸发器的面积分别为500m2、500m2和400m2，第一效蒸发器的饱和加热蒸汽温度为103，三效的总传热系数分别为2200W/(m2K)、1800W/(m2K)、1100W/(m2K)。假设各效蒸发器的浓度效应的沸点升分别为0.5、0.8、1.0，静压效应的沸点升高分别为1.5、2.2、3.0，蒸汽过效的管路摩擦温差损失取1.0，每小时从第一、二效蒸发器分别抽用二次蒸汽量为5吨、6吨，第三效蒸发器的二次蒸汽全部进入冷凝器。沸点进料，忽略料液过效的自蒸发，并设蒸发1kg水需要1.1kg蒸汽。求各效蒸发器的有效温度差和末效蒸发器的二次蒸汽温度。,10,解：(1)W=F(1-w0/w3)=50000(1-0.11/0.42)/3600=10.25kg/s(2)E1=5000/3600kg/s，E2=6000/3600kg/s。作物料衡算：D1=1.1W1W1=E1+D2D2=1.1W2W2=E2+D3D3=1.1W3W=W1+W2+W3=E1+2.1E2+3.31W310.25=5000/3600+2.16000/3600+3W3W3=1.62kg/sW2=3.45kg/sW1=5.18kg/sD3=1.78kg/sD2=3.79kg/sD1=5.70kg/s(3)D1=W1=17635kg/h第一效的加热蒸汽温度为103，查得相应的汽化热为2250.6kJ/kg，由传热速率方程，有效传热温差为：,11,第一效的温差损失：D1=D1+D1”=0.5+1.5=2第一效的二次蒸汽温度：T1=103-11.7-2=89.3第二效加热蒸汽温度：T2=T1-1=88.3查得相应的汽化热为2287.2kJ/kg。,第二效的温差损失：D2=0.8+2.2=3第二效二次蒸汽温度：T2=88.3-9.6-3=75.7第二效加热蒸汽温度：T3=75.7-1=74.7查得相应的汽化热为2320.2kJ/kg。,12,第三效的温差损失：D3=1+3=4第三效的二次蒸汽的温度：T3=74.7-9.4-4=61.3,13,例6-5某糖厂拟采用四效蒸发每小时将120吨浓度为16的稀糖汁浓缩到浓度为60，第一效蒸发器的加热蒸汽温度为130，每效蒸发器抽用的二次蒸汽量分别为：第一效抽14000kg/h、第二效抽20000kg/h、第三效抽4000kg/h，沸点进料，末效绝对压强为0.02MPa。各效的总传热系数可分别取为2900W/(m2K)、2100W/(m2K)、900W/(m2K)、500W/(m2K)；各效的蒸气压降低沸点升高分别为0.3、0.5、1.0、2.3；各效的静压沸点升高分别为1.4、2.0、3.9、10.6。求：（1）该蒸发系统的耗汽量；（2）各效传热面积。糖液的比热容为3.784kJ/(kg.K)，热损失可忽略不计，效间蒸汽流动造成的温度损失可忽略不计，蒸汽的潜热可用经验公式：r=2491.675-2.3085T+0.001633T2-1.88910-5T3表示。,14,解：（1）求总蒸发水量W=F(1-w0/w4)=120000(1-0.16/0.6)=88000kg/h（2）试算按D/W=1估算各效蒸发水量W4=(W-E1-2E2-3E3)/4=5500kg/hW3=W4+E3=9500kg/hW2=W3+E2=29500kg/hW1=W2+E1=43500kg/h用物料衡算计算各效浓度，按等压差分配估算各效压强，用pT关系计算二次蒸汽温度和沸点，用题中给的经验公式计算各效加热蒸汽和二次蒸汽的潜热，将潜热加上显热即得蒸汽的焓（H=r+cpwt），最后求出各效加热蒸汽量、蒸发水量，得附表1。,15,附表1效数1234浓度w/%25.1040.8551.2060.00压强p/MPa0.20760.14510.08250.0020二次蒸汽温度T/121.4110.494.460.1加热蒸汽温度T/130.0121.4110.494.4沸点升高D/1.72.54.912.9沸点t/123.1112.999.373.0加热蒸汽潜热r/(kJ/kg)2178220222312273二次蒸汽潜热r/(kJ/kg)2202223122732355加热蒸汽焓H/(kJ/kg)2722271026942668二次蒸汽焓H/(kJ/kg)2710269426682606,16,效数1234a0.990.9910.9910.988b0.0000.0050.0060.011a0.9920.9650.9060.758b0-11784.7-28447.4-24940.4加热蒸汽量D/(kg/h)422992797490165882蒸发水量W/(kg/h)419742901698827128Q/K8823814762097426Dtm/13.812.89.711.6,17,（3）第一次核算根据试算结果，取其蒸发水量的数据，重新进行物料衡算得：w1=24.61%w2=39.18%w3=49.07%w4=60.00%从末效开始往前推算，末效的沸点为定值，故：t4=73.0T4=t4+Dtm4=73.0+11.6=84.6=T3t3=T3+D3=84.6+4.9=89.5T3=t3+Dtm3=89.5+9.7=99.2=T2t2=T2+D2=99.2+2.5=101.7T2=t2+Dtm2=101.7+12.8=114.5=T1t1=T1+D1=114.5+1.7=116.2T1=t1+Dtm1=116.2+13.8=130.0重新计算蒸汽的潜热和焓，再重复以上计算，得附表2。,18,附表2效数1234浓度w/%24.6139.1849.0760.00二次蒸汽温度T/114.599.284.660.1加热蒸汽温度T/130.0114.599.284.6沸点t/116.2101.789.573.0a0.9840.9870.9930.998b0.0000.0060.0050.007a0.9840.9450.8950.808b0-10899.7-28000.9-27511.1加热蒸汽量D/(kg/h)425232783892676042蒸发水量W/(kg/h)4183829267100426853,19,效数1234Q/K8869.88176.26464.97709.4Dtm/13.612.69.911.8温差相对误差/%1.451.622.071.77蒸发水量相对误差/%0.330.871.623.87计算误差实际上已经足够小，唯末效的误差稍大。可重复第（3）步的核算，最终得到如附表3的结果。根据传热速率方程得到传热面积为651m2。,20,附表3效数1234浓度w/%24.5739.2649.4160.00二次蒸汽温度T/114.799.684.860.1加热蒸汽温度T/130.0114.799.684.8沸点t/116.4102.189.773.0a0.9840.9870.9930.998b0.0000.0060.0050.007a0.9840.9450.8950.807b0-10941.8-2799