【《某水溶液蒸发器蒸发工艺设计计算过程案例分析》2500字】

某水溶液蒸发器蒸发工艺设计计算过程案例分析目录TOC\o"1-3"\h\u27874某水溶液蒸发器蒸发工艺设计计算过程案例分析 1299171.1蒸发器的设计步骤 1322931.2各效蒸发量和完成液浓度估算 1101961.3溶液沸点以及有效温度差确定 278421.1.1各效由于溶液的蒸汽压下降所引起的温度差损失 3208171.1.2由溶液静压强所引起的温度损失： 4235291.1.3流阻产生压强降造成的温度差损失 5236531.1.4各效溶液的沸点和有效总温度差 585991.4蒸汽消耗量和蒸发水量的计算 6183651.5估算蒸发器的传热面积 7222791.6重新分配各效的有效温度差： 8151431.7重复上述计算步骤 8213151.8计算蒸发器换热面积 1136261.9传热系数K的计算 12多效蒸发过程的计算基于物料衡算，热量衡算和传热速率方程。蒸发的工艺计算分别是加热蒸汽的消耗量，各效溶剂的蒸发量，各效的传热面积。1.1蒸发器的设计步骤（1）根据工艺要求以及溶液的性质，确定蒸发器的形式、流程以及效数。（2）根据生产经验数据，预先估算各效蒸发量和各效完结液浓度；（3）假设通过各效的蒸汽压降相同，估算各效的沸点和有效总温差；（4）根据焓衡算，求蒸发量和传热量；（5）根据传热速率方程计算各效的传热面积。1.2各效蒸发量和完成液浓度估算原料液加料量：F=1000000000300×24=138888.89（kg/h）(1.1)总蒸发量：W=（1−X0Xn）=92592.59由于并流加热，无额外的蒸汽从系统中排出，可以设：W1:W2:W3=1:1.2:1.3；又W1+W2+W3=92592.59（1.3）可得：W1=26455.03；W2=1.2×26455.03=31746.04；W3=1.3×26455.03=34391.54(1.4)所以X1=FX0F−W1=138888.89×0.15138888.89−26455.03=0.1850(X2=FX0F−W1=138888.89×0.15X3=0.45(1.6)1.3溶液沸点以及有效温度差确定供热蒸汽压力P1=400kpa，冷凝器工作压力Pn=20kpa设各效压力降相等：ΔP=P1−Pnn=127kpa(1.ΔP1’=P1-ΔP=273kpaΔP2’=P1-2ΔP1=146kpaΔP3’=20.2kpa利用ΔP1’、ΔP2’、ΔP3’可查相应二次蒸汽温度及汽化潜热，见表3-1表3-1不同压力下蒸汽温度及汽化潜热参数效数第Ⅰ效第Ⅱ效第Ⅲ效二次蒸汽压强Pi’/kpa27314620二次蒸汽温度T’i/℃13011060.1汽化潜热ri’kJ/kg2177.62232.42355.1根据校正系数法可以计算出KNO3的沸点，根据手册，可得到101.31kpa下各种质量分数的KNO3溶液的沸点如下表所示。表3-2在101.3kPa下不同质量分数的硝酸钾水溶液的沸点质量分数/%11.1921.6632.2339.2045.10沸点/℃101102103104105根据上表，推算得到：18.8%的KNO3溶液的沸点：tA1=102+18.826.05%的KNO3溶液的沸点：tA2=103+26.05%45%的KNO3溶液的沸点：tA3=104+45%1.1.1各效由于溶液的蒸汽压下降所引起的温度差损失利用校正系数法可以计算出各效再蒸气压下降的时候引起的温度差:∆式中∆0'某些溶液在常压下的沸点值在手册找到；f——校正系数，量纲为1；一般f=0.0162×（式中——水的沸点，亦二次蒸汽的饱和温度，℃；——二次蒸汽的汽化热，。则操作压强下由溶质的引起的升高沸点：f1=0.0162×(130+273)则由于溶液蒸汽压下降在各效产生的温差损失为：Δ1'=fΔ'2=f'Δ'3=f1所以：∑Δ=3.1046+3.4899+3.8226=10.4171C≈10.42∘C1.1.2由溶液静压强所引起的温度损失：根据公式：Pm管长度为3m，液位为2m。查看相关手册：表3-3不同浓度下的溶液密度浓度%18.825.845密度g/cm31.05371.16251.2435pm1=273+1.057×9.8×22=281.33kpa(pm2=273+1.1625×9.8×22=157.4kpa(pm3=273+1.2435×9.8×22=32.20kpa(平均压强pm下水的沸点Pm1下：tam1=142.23+283.33−280300−280Pm2下：tam2=132.23+146−140150−140Pm3下：tam3=66.5+32.20−3040−30×(75.0−66.5)=tA1=141.48+273−280280−270tA2=127.48+187.8−180190−180tA3=60.1+20.3−2030.20Δ所以Δ1''=tΔ2''=tΔ3''=tΔ''=Δ11.1.3流阻产生压强降造成的温度差损失每效取1℃，∑所以总的温度差损失为：∑Δ=∑1.1.4各效溶液的沸点和有效总温度差溶液的沸点为:tΔ1=Δ1Δ2=Δ2Δ3=Δ3则：ttt在400Kpa时，饱和蒸汽温度为141.4℃，汽化潜热为2138.5KJ/KG，所以有效总温度差：∑Δt=T11.4蒸汽消耗量和蒸发水量的计算作热量衡算，假设加热蒸汽的冷凝水在饱和温度下排放，得：DH+Fh0=WH'对于KNO3,又忽略溶液稀释热D=Wr+FC0(假设在第一效蒸发器前加一预热器，采用沸点进料，此时t0=t1，则D=QL为本效加热蒸汽供热的4%，所以热利用系数η1=0.96则第一效：W1=η1第2效：W2=η2按比热容线性加和原则C0=CW料液CP0=CW(1−C所以：W2=0.96[W1同理，第三效的热衡算式为W3=η3又 WWWWD1.5估算蒸发器的传热面积由传热速率方程Qi=KiS式中第i效的传热速率，W。第i效的传热系数，W/（m2℃）.第i效的传热温度差，℃第i效的传热面积，m2S设K1=2300;K2=1500;K3=900Q1=D1SQ2=W1ΔSQ3=W2ΔS误差为：1−1.6重新分配各效的有效温度差：S=S1Δt重新分配有效温度差，得：ΔΔΔ1.7重复上述计算步骤由所求得的蒸汽量可得各效溶液的组成，他们分别为： X1=FX0F−W1=138888.89×0.15X2=FX0F−W1=138888.89×0.15X3=0.45(2)计算各效溶液沸点因为末效的沸点不变:t3=71.1℃第三效加热蒸汽温度T校正系数f2=0.0162×(110+273)常压下，第二效26.05%的KNO3沸点tA2=103+26.05%由于操作压强下引起的沸点升高Δ2'=f2第二效沸点t2同理：tT2=t2由 T校正系数：f常压下，第一效，18.8%的KNO3沸点tA1=102+18.8%Δ1'=f所以第一效沸点 t1=130+1.2082+1=132.2082℃结果表明溶液的温度差损失很想笑，因此可以不必重新计算，有效总温差仍为∑温差重新分配后各效温度情况如下：123加热蒸汽/℃T1=141.3T2=129.02T3=104.8温差/℃△t1'=12.65△t2'=14.8△t3'=31.7溶液沸点/℃t1=132.2t2=114.9t3=71.1各效的焓衡算 T1'=129.02℃r1'=2170.1kJ/kg T2'=104.8℃r2'=2231.86kJ/kg T3'=66.1℃r3'=2331.7kJ/kg第一效η1=0.96W1第二效W2=0.96[W1r第三效W3=η3又：WWW