四效中央循环管蒸发器设计(2)

蒸发的目的是蒸发溶液中的溶剂，因此溶​​剂应为的，溶液中的溶质不应为的. 蒸发操作被广泛用于浓缩各种非水溶液. 它是化学，制药和食品行业中相对常见的单元操作. 在化学生产中，蒸发主要用于以下目的: 除去杂质以获得纯溶剂或半成品. 在蒸发过程中，经常使用饱和蒸汽分配加热. 用作热源的蒸汽通常称为一次蒸汽，从溶液中蒸发的蒸汽称为二次蒸汽. 1.1.2蒸发操作的分类根据操作方式，可分为连续操作或间歇操作. 工业上大多数蒸发过程是连续且稳定的操作过程. 根据二次蒸汽的利用率，可分为单效蒸发和多效蒸发. 如果不使用产生的二次蒸汽，则将其通过冷凝器直接冷凝并排出. 该操作称为单效蒸发. 如果将辅助蒸汽作为加热蒸汽引入另一个工作压力较低的蒸发器，并且将多个蒸发器串联使用，则此操作称为多效蒸发. 在多效蒸发中，充分利用了二次蒸汽的潜热，提高了加热蒸汽的利用率. 根据工作压力四效蒸发器，可分为常压，加压蒸发和减压蒸发. 在加压蒸发中，所获得的二次蒸汽的温度较高，可以用作下一个效果的加热蒸汽. 因此，单效蒸发主要是真空蒸发. 多效蒸发的前效是加压或常压运行，而后效是在真空下运行. 1.1.3蒸发操作的特征从上面的简要介绍到蒸发过程，可以看出，普通蒸发本质上是一种热传递过程，在分隔壁的两侧都有蒸汽凝结和液体沸腾.

因此，蒸发器也是热交换器. 但是，与一般的传热过程相比，蒸发需要注意以下特征. 蒸发物质的沸点是非溶质的溶液，乌拉尔定律是已知的. 在相同温度下，其蒸气压低于纯溶剂的蒸气压. 因此，在相同压力下，溶液的沸点高于纯溶剂的沸点. 溶剂的沸点. 当加热蒸汽温度时，蒸发溶液时的传热温度差小于蒸发纯溶剂时的传热温度差，并且溶液浓度越大，该效果越显着. 节约能源. 在蒸发过程中蒸发的溶剂量很大，并且需要消耗大量的加热蒸汽. 材料的工艺特性蒸发后的溶液本身具有某些特性，例如，某些材料在浓缩时可能结垢或结晶；某些材料可能会结垢或结晶. 一些热敏材料在高温下容易分解和劣化. 如何根据材料的这些特性和工艺要求选择合适的蒸发方法和设备也是蒸发必须考虑的问题. 蒸发设备的作用是加热进入蒸发器的原料液体并将其部分汽化以获得浓缩的成品液体. 同时，次级蒸气需要排出并与夹带的液滴和雾气分离. 蒸发的主要设备是蒸发器，其主要由加热室和蒸发室组成. 用于蒸发的辅助设备包括: 进一步分离液滴的除雾器，以及冷凝所有次级蒸气的冷凝器. 减压操作也需要真空装置. 描述如下: 由于生产要求的不同，蒸发设备具有许多不同的配置. 根据蒸发器中溶液的运动情况，常用的隔墙传热蒸发器大致可分为以下两类: （1）循环蒸发器的特点: 溶液在蒸发器中的蒸发器中流动. 溶液浓度基本相同，接近完井液浓度，运行稳定A中央循环管式蒸发器B吊篮式蒸发器强制循环式蒸发器（2）单程式蒸发器特点: 溶液通过加热室一次为液膜形式，无循环.

溶液的停留时间短，因此特别适合于热敏材料的蒸发；温差损失小，表面传热系数大. 但是，如果设计或操作不容易，则不容易形成膜，并且热流会显着减少. 它不适合蒸发易结晶和结垢的材料. 升膜式蒸发器B降膜式蒸发器蒸发设备需要多种类型的蒸发设备，但是无论哪种类型的蒸发设备，其结构都必须有利于该过程. 因此，设计蒸发设备时应考虑以下因素: 1.尽可能增加冷凝和沸腾的供热系数. 减慢加热面上污垢的产生速度，并确保设备具有较大的传热系数. 2.它可以适应溶液的某些特性，例如粘度，发泡，热敏性和腐蚀. 3.可以改善汽化和液体的分离. ; 4，可以排除溶液蒸发过程中沉淀出的晶体. 从机械可制造性，设备投资和运行成本的角度来看，蒸发设备的设计还应满足以下要求: 1.设备的材料消耗低，制造安装方便合理； 2.设备易于检修和清洁，使用寿命长； 3.具有足够的机械强度. 蒸发设备的选择该设计需要使用四效中央循环管蒸发器: 选择模型时应考虑的主要因素是: 1.物料液体的性质； 2.工程技术要求，如处理量，蒸发量，安装部位的面积和高度，连续或间歇生产等； 3.所用热源的冷却； 4.在蒸发过程中，材料的粘度随温度和溶液浓度而变化.

结构与原理: 下部加热室由垂直的管束组成，中间有直径较大的中央循环管. 当管中的液体被加热和煮沸时，中央循环管中的气液混合物的平均密度较大；其余加热管中气液混合物的平均密度较小. 在密度差的作用下，溶液从中央循环管下降，从加热管上升，以进行自然循环流动. 溶液的循环流增加了沸腾表面的传热系数并增强了蒸发过程. 该蒸发器结构紧凑，制造方便，传热性好，运行可靠. 它被广泛使用并被称为``标准​​蒸发器. 为了使溶液很好地循环，中央循环管的截面积通常是其余部分. 占总截面积的40％至100％加热管;加热管的高度一般为1至4m;加热管的直径通常为25至75mm. 但实际上，由于结构限制，循环速度通常为0.4至0.5m / s；蒸发器中溶液的浓度始终接近完成液的浓度；清洗和维护不够方便第二节蒸发器的设计任务2.1设计主题NaOH水溶液蒸发器的设计是设计2.2设计任务和工作条件1）设计任务处理能力（Fo）: 25000（Kg / h）进料液浓度（Xo）: 10％质量分数的产品浓度（X4）； 50％质量分数的加热蒸汽温度（T1s） ）: 177.67最终效果冷凝器温度T4s: 60.1 2）工作条件进料方式: 四效平行进料温度: 20.

每个效果蒸发器中溶液的平均密度: 冷凝器的压力为: 20KPa每个效果蒸发器的总传热系数: K1 = 3400W * m2 K-1 K2 = 2700W * m2 K-1 K3 = 2000W * m2 K-1 K4 = 1500W * m2 K-1相等的传热面积2.3设备型号: 中央循环管蒸发器第3章蒸发工艺设计计算四效并流蒸发器3.1计算每种效果的蒸发并完成液体浓度IV有效蒸发过程计算的主要依据是物料平衡，热平衡和传热速率方程. 主要的计算项目是: 加热蒸汽的消耗，每种效果溶剂的蒸发和每种效果的传热面积. 计算的参数为: 进料液体的流速，温度和浓度，最终液体的浓度，加热蒸汽的压力以及冷凝器中的压力. 蒸发器的设计与计算步骤多效蒸发的计算一般采用试验算法: 根据工艺要求和溶液的性质，确定蒸发的工况（如加热蒸汽的压力和冷凝器的压力）. ），蒸发器的形式，过程和效率. 根据蒸发器的焓平衡计算，可以获得每种效应的蒸发量和热传递. （5）根据传热率方程计算每种效应的传热面积. 如果获得的传热面积不相等四效蒸发器，则应根据下述方法重新分配有效温度差，并重复步骤（3）至（5），直到获得的传热面积的误差小于5％. 物料平衡计算: 将FX0 F-（FX0 / X4）替换为数据以计算总蒸发量: kg / h 20000在同时进料蒸发中未提取额外的蒸汽，W1: W2: W3: W4 1: 1.1: 1.2 : 1.3 W = W1 + W2 + W3 + W4 = 4.6W1 = 20000kg / h可通过以下三个公式得出: W1 = 4347.83kg / h W2 = 4782.61kg / h W3 = 5217.3kg / h W4 = 5652.17kg / h公式FX0 25000.01 0.121 25000 4347.83 Fx 25000.01 0.158 25000 4347.83 4782.61 Fx = 0.53.2确定每种效应溶液的沸点和有效温差使用经验公式估算每种效应的二次蒸气压. 最方便的估算方法是在每个效果之间建立一个关系如果压力降相等，则总压差为: 930232.5每个效果之间的压差可以得到每个效果的蒸发室的压力: P1 / = P0 — Pi = 950-232.5 = 717.5 KPa P2 / Pi = 950-2 232.5 = 485KPa P3 / = P0-3 232.5 = 252.5KPaP4 / = P0-4 232.5 = 20KPa相应的二次蒸汽温度和汽化潜热可以是从（化学工程原理第3卷附录8.9）的各次蒸汽压力中求出与下表相比，第1次作用，第2次作用，第3次作用，第4次作用，第2次蒸汽压Pi /（KPa）717.5 485 252.5 20二次蒸汽温度Ti /（）（即，下一个效应加热蒸汽温度）166 150.7 127.8 60.1二次蒸汽的汽化潜热（即，下一个效应加热的ri /）蒸汽）2068.5 2116.8 2184.5 2355多效蒸发中有效传热的温差可通过以下公式计算: 有效总温差-------总计温差损失是每种效应的温差损失之和，其中- -由管道流体阻力的压降引起的温差损失，3.2.1由每种效应引起的溶液的蒸气压下降引起的温差损失基于Ti /（即相间压力下水的沸点）和每种效应溶液的浓度xi. 可从[化学工程原理P252] NaOH溶液的Durin图中找到每种效果溶液的沸点. NaOH水溶液Ai 168166 154150.7 3.3 135127.8 7.2 9660.1 35.9 3.37.2 35.9 48.4 3.2.2每种效果的解决方案都是为了简化. 白天和晚上的内部沸点可以根据液体表面和底层的平均压力进行检查. 平均压力由静态方程式近似: avav KPP /-二次蒸汽压力，即液面压力，液层高度g-重力加速度，可根据比重图获得以下数据的NaOH水溶液含量: NaOH水溶液密度（Kg / m3）1.1.31889.81 717.5730.8 1.17519.81 485498.8 1.26299.81 252.5267 .4 1.52539.81 2037.96 166.7Pav-根据二次蒸汽压力求出水的沸点: // 1 166.7166 0.7 Pav 151.75150.7 1.05 Pav 129.66127.8 1.86 Pav 74.6460.1 14.54 Pav 0.71.05 1.86 14.54 18.15 3.2 .3由于经验流体阻力而导致的压降导致温度差的损失. 由管道流体阻力引起的压降引起的温差损失. 在多效蒸发中，每种效果的辅助蒸汽流向下一个优先效果. 从第三版附录9中可以发现，由管道阻力降低腔室加热期间的饱和温度引起的温差损失为150.75.35 156.05 127.810.06 137.86 60.151.44 111.54 950KPa化学工程原理》，饱和蒸汽温度为177.67，汽化潜热2027.9 KJ / Kg有效总温差TsTk 177.6760.1 70.55 47.0 3.3计算加热蒸汽消耗量和每种效果的蒸发水量pwpw po上式可用于获得第i个效果的蒸发量. 当在溶液的热收缩率和蒸发器的热损失中包括焓平衡公式时，仍然需要考虑热利用系数以获得0.94-0.7x（其中x是溶液的浓度变化，而质量分数表pwpw po----------原料液体的比热pw效应和第i-1个效果溶液的沸点效应的热利用系数是无量纲的. 加热蒸汽，可以列出每个效果焓平衡公式，并与公式进行比较. 公式（3-2）是通过组合溶液得出的:

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