多效蒸发方案(以NaOH为例).docx

冬胞工夕丸卑
化工原理课程设计
NaOH蒸发系统设计
目录
章前言
§1概述'
第二章蒸发工艺设计计算
§1蒸浓液浓度计算
§2溶液沸点和有效温度差的确定
S2•1各效由于溶液的蒸汽压下降所引起的温度差损失
§24）、操作温度低，热损失较小。
在加压蒸发中，所得到的二次蒸气温度较高，可作为下一效的加热蒸气加以利用。因此，单效蒸发多为真空蒸发；多效蒸发的前效为加压或常压操作，而后效则在真空下操作。
3蒸发操作的特点
从上述对蒸发过程的简单介绍可知，常见的蒸发时间壁两侧分别为蒸气冷凝和液体沸腾的传热过程，蒸发器也就是一种换热器。但和一般的传热过程相比，蒸发操作又有如下特点：
（1）沸点升高蒸发的溶液中含有不挥发性的溶质，在港台压力下溶液的蒸气压较同温度下纯溶剂的蒸气压低，使溶液的沸点高于纯溶液的沸点，这种现象称为溶液沸点的升高。在加热蒸气温度一定的情况下，蒸发溶液时的传热温差必定小于加热唇溶剂的纯热温差，而且溶液的浓度越高，这种影响也越显著。
⑵物料的工艺特性蒸发的溶液本身具有某些特性，例如有些物料在浓缩时可能析出晶体，或易于结垢；有些则具有较大的黏度或较强的腐蚀性等。如何根据物料的特性和工艺要求，选择适宜的蒸发流程和设备是蒸发操作彼此必须要考虑的问题。
⑶节约能源蒸发时汽化的溶剂量较大，需要消耗较大的加热蒸气。如何充分利用热量，提高加热蒸气的利用率是蒸发操作要考虑的另一个问题。
4蒸发设备蒸发设备的作用是使进入蒸发器的原料液被加热，部分气化，得到浓缩的完成液，同时需要排出二次蒸气，并使之与所夹带的液滴和雾沫相分离。
蒸发的主体设备是蒸发器，它主要由加热室和蒸发室组成。蒸发的辅助设备包括：使液沫进一步分离的除沫器，和使二次蒸气全部冷凝的冷凝器。减压操作时还需真空装置。兹分述如下：
由于生产要求的不同，蒸发设备有多种不同的结构型式。对常用的间壁传热式蒸发器，按溶液在蒸发器中的运动情况，大致可分为以下两大类：<1）循环型蒸发器
特点：溶液在蒸发器中做循环流动，蒸发器内溶液浓度基本相同，。操作稳定。此类蒸发器主要有
.，
d.
e.。其中，。<2）单程型蒸发器特点：溶液以液膜的形式一次通过加热室，不进行循环。优点：溶液停留时间短，故特别适用于热敏性物料的蒸发；，表面传热系数较大。
缺点：设计或操作不当时不易成膜，热流量将明显下降；不适用于易结晶、结垢物料的蒸发。此类蒸发器主要有
a.，
b.，
c.
本次设计采用的是中央循环管式蒸发器：
结构和原理：其下部的加热室由垂直管束组成，中间由一根直径较大的中央循环管。当管内液体被加热沸腾时，中央循环管内气液混合物的平均密度较大；而其余加热管内气液混合物的平均密度较小。在密度差的作用下，溶液由中央循环管下降，而由加热管上升，做自然循环流动。溶液的循环流动提高了沸腾表面传热系数，强化了蒸发过程。
这种蒸发器结构紧凑，制造方便，传热较好，操作可靠等优点，应用十分广泛，有”标准蒸发器”之称。
为使溶液有良好的循环，中央循环管的截面积，一般为其余加热管总截面积的40%-100%加热管的高度一
般为1〜2m加热管径多为25〜75mm之间。但实际上，由于结构上的限制，〜
以下；蒸发器内溶液浓度始终接近完成液浓度；清洗和维修也不够方便。
第二章蒸发工艺设计计算
W.
ffi1拌流多歌麺授淡曠浓缠工艺流程图§21蒸浓液浓度计算多效蒸发的工艺计算的主要依据是物料衡算和、热量衡算及传热速率方程。计算的主要工程有：加热蒸
气<生蒸气）的消耗量、各效溶剂蒸发量以及各效的传热面积。计算的已知参数有：料液的流量、温度和浓度，最终完成液的浓度，加热蒸气的压强和冷凝器中的压强等。
蒸发器的设计计算步骤多效蒸发的计算一般采用试算法。
（1）根据工艺要求及溶液的性质，确定蒸发的操作条件<如加热蒸气压强及冷凝器的压强），蒸发器的形
式、流程和效数。
（2）根据生产经验数据，初步估计各效蒸发量和各效完成液的浓度。
（3）根据经验假设蒸气通过各效的压强降相等，估算个效溶液沸点和有效总温差。
根据蒸发器的焓衡算，求各效的蒸发量和传热量。
根据传热速率方程计算各效的传热面积。若求得的各效传热面积不相等，则应按下面介绍的方法重新分配有效温度差，重复步骤<3>至<5)，直到所求得各效传热面积相等<或满足预先给出的精度要求)为止。
F=
=
总蒸发量：W=F(1->=(1——〉=
并流加料蒸发中无额外蒸汽引出，可设：W2：W3=1：：
而W二Wi+W2+W3=：W1=
』Ld
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