naoh水溶液三效并流加料蒸发装置的设计_化工原理课程设计(编辑修改稿)

naoh水溶液三效并流加料蒸发装置的设计_化工原理课程设计(编辑修改稿)内容摘要：

下降，所以并流加料不适宜处理随浓度增加而增加较高的物料。 即加热蒸气走向与并流相同，而物料走向则与并流相反。 这种加料的特点是各效中的传热系数较均匀，适于处理黏度随温度变化较大的物料。 即加热蒸气走向与 并流相同，但原料液和完成液则分别从各效 11 中加入和排出。 这种流程适用于处理易结晶物料。 本流程的特点是在各效间兼用并流和逆流加料法。 兼有并、逆流的优点，但是 操作复杂，适于料液粘度随浓度显著增加的场合。 由于本次设计所处理的物料为烧碱溶液，才用一般的并流操作即可。 工艺 流程 图 工艺计算及主体结构计算 三效蒸发工艺计算 三效蒸发器设计流程 用试差法求解的具体计算采取以下步骤： 设各效蒸发量 W1 ,W2，…和各效压力 p1， p2，…为初值。 各效蒸发量的初值可按各效蒸发量相等的 原则确定，也可以根据具体蒸发过程的经验数据确定。 各效的操作压力可按各效压差相等计算，即取相邻两效间的压差相等计算。 根据各效蒸发量的初值，应用物料衡算就确定各效溶液溶液浓度 xi。 根据各效压力的初设值与计算出的溶液浓度 xi，确定各效的温度差损失Δ i和溶液沸点 Ti。 应用热量衡算，解出加热蒸汽用量 D 与各效蒸发量 W1 ,W2，…。 应用传热速率方程式，计算各效所需的传热面积 Ai。 检验各效蒸发量的计算值和初设值是否相等，各效传热面积是否相等，如果不相等，重设初值，重新计算。 一、 物料衡算 第一效，设 溶质在蒸发过 程中不挥发，且蒸发过程是个定态过程，单位时间进入和离开蒸发器的量相等，即 110 )(x xWFF  水分蒸发量： )1( 10xxFW  12 完成液的浓度： 101 WFFxx  式中： F — 原料液量， kg/h； W — 蒸发水量， kg/h； 0w — 原料液中溶质的浓度，质量分数； 1w — 完成液中溶质的浓度，质量分数。 第二效，同第一效， 22111)()x( xWWFWF  完成液的浓度： 2112 )( WWF xWFx  二、 热量衡算 第一效， 对蒸发器作热量衡算， 当加热蒸汽在饱和温度下排出时， )( 01039。 1111 TTFcrWrD  即 39。 1 010111 )(r TTFcrDW  式中 D — 加热蒸汽消耗量， kg/h； r — 加热蒸汽的 冷凝热 ， J/kg； 39。 — 水的汽化热 ， J/kg ； 0c — 原料液的 平均质量热容 ， J/（ kg K） ； T— 温度，（℃） 考虑到稀释热和热损失，需要引入热利用系数η，则： 39。 1 010111 )(r TTFcrDW η 1 溶液稀释热越大，η越小，对于 NaOH 溶液，可以利用下列经验公式计算： η = x 13 其中Δ x 为溶液在蒸发器中浓度的增高值，以质量分数表示。 第二效，同第一效， )()( 121139。 2239。 11 TTcWFrWrW  39。 2 011039。 12))((1 r TTcWFcrWW W η 2 三、 传热速率方程 第一效， )( 111111 TTAKrDQ s  第二效， )( 22,2239。 112 TTAKrW s  其中 sT 为热蒸汽的冷凝温度， 2,sT 为来自第一效的二次蒸汽在第二效的冷凝温度， )( 39。 39。 39。 39。 39。 39。 12,  Ts 四、 传热面积计算 miii TK QA  其中， K为蒸发器的加热室传热系数， mT 为加热室两侧的平均温差。 Q 为蒸发器加热室的传热速率，称为蒸发器的热负荷，根据加热室的热量衡算求得，如果忽略加热室的热损失，则 Q即为加热蒸汽冷凝放出的热量。 DrhHDQ cs  )( 设计计算 总蒸发量： F= 104 吨 /年 = 104247。 330247。 24=3157kg/h 14 ) (3157)1(10  xxFW 因并流加料，蒸发中无额外蒸汽引出，可设 Ｗ 1: Ｗ 2: Ｗ 3＝ :: Ｗ＝Ｗ 1＋Ｗ 2＋Ｗ 3＝ 1 解得： Ｗ 1＝ ＝ Ｗ 2＝ ＝ Ｗ 3＝ ＝ 861kg/h 完成液的浓度 ： 101   WF Fxx 2102   WWF Fxx x 设各效间压强降相等，则总压强为：  ＝  kkPa 各效间的平均压强差为 i ＝ kPa 于是二次蒸汽压强： kPakPakPa17739。 339。 239。 1 各效的二次蒸汽压强，从书中查的相应的二次蒸汽温度和比汽化焓列于下表中： 15 4 效数 参数 1 2 3 二次蒸汽压强 39。 i ， kPa 177 二次蒸汽温度 39。 i ， ℃ （即下一效加热蒸汽温度） 二次蒸汽的比汽化焓 39。 ir ，kj/kg(即下一效加热蒸汽的比汽化焓 ) 2155 2215 2370 (1)各效由于溶液的蒸汽压下降所引起的温度差损失 39。  根据各效的二次蒸汽温度 39。 i （亦即相同压强下水的沸点）和各效完成液的浓度 ix ，由 NaOH 水溶液的杜林线图查的各效溶液的沸点 iAt, 分别为 : 1,At ＝ ℃ 2,At ＝ ℃ 3,At ＝ ℃ 则各效由于溶液的蒸汽压下降所引起的温度差损失为 39。 1 ＝ 1,At 39。 1T ＝ ＝ ℃ 39。 2 ＝ 2,At 39。 2T ＝ ＝ ℃ 39。 3 ＝ 3,At 39。 3T ＝ ＝ ℃ 所以  ＝ ＋ ＋ ＝ ℃ (2)各效由于溶液静压强所引起的温度差损失 39。  根据 m ＝ 239。 gl 16 得 1,m ＝ 339 103＋2  ＝ 346 103Pa＝ 346kPa 2,m ＝ 178 103＋2  ＝ 186 103 Pa＝ 186kPa 3,m ＝ 15 103＋2  ＝ 24 103 Pa＝ 24kPa 根据各效溶液的平均压强，由书中查得对应的饱和温度为： 1,mT ＝ ℃ 2,mT ＝ ℃ 3,mT ＝ ℃ 从而得 39。 1 ＝ 1,mT 39。 1T ＝ ＝ ℃ 39。 2 ＝ 2,mT 39。 2T ＝ ＝ ℃ 39。 3 ＝ 3,mT 39。 3T ＝ ＝ ℃ 所以 39。 39。 ＝ 39。 1 ＋ 39。 2 ＋ 39。 3 ＝ ＋ ＋ ＝ ℃ （ 3）由于流体阻力产生压强降所引起的温度差损失 根据经验取 39。 39。 1 ＝ 39。 39。 2 ＝ 39。 39。 3 ＝ 1℃ 所以 39。 39。 39。 ＝ 39。 39。 1 ＋ 39。 39。 2 ＋ 39。 39。 3 ＝ 3℃ （ 4）各效溶液的沸点和有效总温度差 溶液的沸点 1t ＝ 39。 1T ＋ 1 ＝ ＋ ＋ ＋ 1＝ ℃ 2t ＝ 39。 2T ＋ 2 ＝ ＋ ＋ ＋ 1＝ ℃ 3t ＝ 39。 3T ＋ 3 ＝ ＋ ＋ ＋ 1＝ ℃ 有效总温度差 17 t ＝    39。 1 kTT ＝（ ） （ ＋ ＋ 3） ＝ 48℃ 第一效：根据热量衡算式 沸点加。