蒸发器工艺尺寸计算

第四章蒸发器工艺尺寸计算

蒸发器的主要结构尺寸（以下均以第一效为计算对象）

我们选取的中央循环管式蒸发器的计算方法如下。

§4·1 加热管的选择和管数的初步估计

§4·1·1加热管的选择和管数的初步估计

蒸发器的加热管通常选用38*2.5mm无缝钢管。

加热管的长度一般为0.6—2m，但也有选用2m以上的管子。管子长度的选择应根据溶液结垢后的难以程度、溶液的起泡性和厂房的高度等因素来考虑，易结垢和易起泡沫溶液的蒸发易选用短管。根据我们的设计任务和溶液性质，我们选用以下的管子。

可根据经验我们选取：L=2M，38*2.5mm

可以根据加热管的规格与长度初步估计所需的管子数n’，

=124（根）

式中S=----蒸发器的传热面积，m2，由前面的工艺计算决定（优化后的面积）；

d0----加热管外径，m；L---加热管长度，m；因加热管固定在管板上，考虑管板厚度所占据的传热面积，则计算n’时的管长应用（L—0.1）m.

§4·1·2循环管的选择

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循环管的截面积是根据使循环阻力尽量减小的原则考虑的。我们选用的中央循环管式蒸发器的循环管截面积可取加热管总截面积的40%--100%。加热管的总截面积可按n’计算。循环管内径以D1表示，则

所以mm

对于加热面积较小的蒸发器，应去较大的百分数。选取管子的直径为：循环管管长与加热管管长相同为2m。

按上式计算出的D1后应从管规格表中选取的管径相近的标准管，只要n和n’相差不大。循环管的规格一次确定。循环管的管长与加热管相等，循环管的表面积不计入传热面积中。

§4·1·3加热室直径及加热管数目的确定

加热室的内径取决于加热管和循环管的规格、数目及在管板撒谎能够的排列方式。

加热管在管板上的排列方式有三角形排列、正方形排列、同心圆排列。根据我们的数据表加以比较我们选用三角形排列式。

管心距t为相邻两管中心线之间的距离，t一般为加热管外径的1.25—1.5倍，目前在换热器设计中，管心距的数据已经标准化，只要确定管子规格，相应的管心距则是定值。我们选用的设计管心距是：

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确定加热室内径和加热管数的具体做法是：先计算管束中心线上管数nc，管子安正三角形排列时，nc=1.1* ；其中n为总加热管数。初步估计加热室Di=t(nc-1)+2b’,式中b’=(1—1.5)d0.然后由容器公称直径系列，试选一个内径作为加热室内径并以该内径和循环管外景作同心圆，在同心圆的环隙中，按加热管的排列方式和管心距作图。所画的管数n必须大于初值n’，若不满足，应另选一设备内径，重新作图，直至合适。

由于加热管的外径为38mm，可取管心距为48mm；以三角形排列计算，b’=(1—1.5)d0=1.5*d0，

Di=t(nc-1)+2b’=48*（13-1）+2*38*1.5=690mm，选取加热室壳体内径为800mm鄙厚为12mm；

§4·1·4分离室直径与高度的确定

分离室的直径与高度取决于分离室的体积，而分离室的体积又与二次蒸汽的体积流量及蒸发体积强度有关。

分离室体积V的计算式为：

式中V-----分离室的体积，m3; W-----某效蒸发器的二次蒸汽量，kg/h; P-----某效蒸发器二次蒸汽量，Kg/m3 ，U-----蒸发体积强度，m3/(m3*s);

即每立方米分离室体积每秒产生的二次蒸汽量。一般用允许值为U=1.1~1.5 m3/(m3*s)

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根据由蒸发器工艺计算中得到的各效二次蒸汽量，再从蒸发体积强度U的数值范围内选取一个值，即可由上式算出分离室的体积。

一般说来，各效的二次蒸汽量不相同，其密度也不相同，按上式计算得到的分离室体积也不会相同，通常末效体积最大。为方便起见，各效分离室的尺寸可取一致。分离室体积宜取其中较大者。确定了分离室的体积，其高度与直径符合关系，确定高度与直径应考虑一下原则：

（1）分离室的高度与直径之比H/D=1~2。对于中央循环管式蒸发器，其分离室一般不能小于1.8m，以保证足够的雾沫分离高度。分离室的直径也不能太少，否则二次蒸汽流速过大，导致雾沫夹带现象严重。

(2)在条件允许的情况下，分离室的直径尽量与加热室相同，这样可使结构简单制造方便。

（3）高度和直径都适于施工现场的安放。现取分离室中U=1.2m3/（m3*s）；m3。H=1.8m，，D=1.2m

§4·2接管尺寸的确定

流体进出口的内径按下式计算

式中-----流体的体积流量m3/s ；U--------流体的适宜流速m/s ，估算出内径后，应从管规格表格中选用相近的标准管。

§4·2·1溶液进出口

于并流加料的三效蒸发，第一效溶液流量最大，若各效设备尺寸一致的话，根据第一效溶液流量确定接管。取流体的流速为0.8 m/s；

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所以取ф57X3.5mm规格管。

§4·2·2加热蒸气进口与二次蒸汽出口

各效结构尺寸一致二次蒸汽体积流量应取各效中较大者。

所以取ф76X3.5mm规格管。

§4·2·3冷凝水出口

冷凝水的排出一般属于液体自然流动，接管直径应由各效加热蒸气消耗量较大者确定。

所以取ф65X3.5mm规格管。

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