三效并流蒸发器的设计讲解

三效并流蒸发器的设计：处理量（㎏/h ）4500，初始温度为20℃，初始浓度5%，完成液浓度为40%，加热蒸汽压强为5at(绝压)，末效真空度为600mmHg(表压)，试计算所需的蒸发器的传热面积。 解：

1、 计算总蒸发量：

W=F(1-X 0/X 3=4500(1-0.05/0.40)=3937.5㎏/h 2、 估算各效蒸发量： 假设：W 1:W 2:W 3=1:1.1:1.2 W=W 1+W 2+W 3=3.3W 1=3937.5 W 1=1193㎏/h W 2=1312㎏/h W 3=1432㎏/h

3、 估算各效浓度： X 1=

1

W -F X F ⨯=(4500×0.05)/(4500-1193)=0.068

X 2=4500×0.05/(4500-1193-1312)=0.113 X 3=0.4

4、 分配各效压强 假设各效间压降相等

P 1=5×98.07+101.33=592KPa

P K =101.33-600×133.32×10-3

=21KPa ΔP=(592-21)/3=571/3=190KPa

则各效蒸发室的压强（二次蒸汽压强）为： P 1/

=P 1-ΔP=592-190=402KPa

P 2/=P 1-2ΔP=592-2×190=212KPa P 3/

=P K =21KPa

由各效二次蒸汽压强查水蒸汽表可得相应的二次蒸汽温度和气化潜热如下表：

5、 计算各效传热温度差损失 （一）、由于蒸汽压下降引起的温度差损失Δ/ 根据二次蒸汽温度和各效完成液的浓度，由氢氧化钠的杜林线图可查的各效溶液的沸点分别为：

沸点：t a1=146℃ t a2=125℃ t a3=87℃ 由于溶液蒸汽压下降引起的温度差损失为： Δ1/

=146-143.6=2.4℃ Δ2/

=125-121.9=3.1℃ Δ3/

=87-60.7=26.3℃

∑∆/

=2.4+3.1+26.3=31.8℃

(二)、由于静压强引起的温度差损失

P m =p /+ρg L/2

取液位高度为2米（即加热蒸汽管长度）

由溶液的沸点和各效完成液的浓度查表可得各效溶液的密度

ρ1=991㎏/m 3

ρ21056㎏/m 3

ρ31366㎏/m 3

P 1=402+991×9.81×2/2/1000=412KPa P 2=212+1056×9.81×2/2/1000=222kpa P 3=21+1366×9.81×2/2/1000=34kpa

对应的各效溶液（水）的温度分别为：144.4℃ 123.3℃ 69.9℃

∑∆/

/=t m /-t p

Δ1///

=144.4-143.6=0.8℃ Δ2///

=123.3-121.9=1.4℃ Δ3///

=69.9-60.7=9.2℃

∑∆

/

/=0.8+1.4+9.2=11.4℃

(三)、流动阻力引起的温度差损失Δ///

∑∆

///=0

6、 计算总温度差损失

∑∆=31.8+11.4=43.2℃

7、 计算总传热温度差

∆t=T 1-T K -∑∆=158.1-60.7-43.2=54.2℃

8、 计算各效溶液的沸点及各效加热蒸汽的温度 一效：t 1=T I /+ΔI =143.6+2.4+0.8=146.8℃ ： t 2=121.9+3.1+1.4=126.4℃

:t 3=60.7+26.3+9.2=96.2℃

T2=t 1-(△1/+△1//+△1///)=146.8-3.2=143.6 T3=△t 3+t 3

9、 计算加热蒸汽消耗量及各效蒸发水分量 解方程组： W 1=1428㎏/h W 2=1420㎏/h W 3=1091㎏/h D 1=1508㎏/h 10、 估算蒸发器的传热面积

i

t ∆⨯=

i i

k Q Si

Δt 1=T 1-t 1=158.1-146.8=11.3℃ 假设各效传热系数：

K 1=1800W/(m 2k) K 2=1200 W/(m 2k) K 3=600 W/(m 2k)

Q 1=D 1×R 1=15.8×2093×103/3600=8.77×105

W

Q 2=1428×2138×103/3600=8.48×105

W

Q 3=8.68×105

W

S 1=43.1m 2

S 2=41.1m 2

S 3=56.3m 2

11、 有效温度差再分配

∑∆∆+∆+∆=

t

t S t S t 3

32211S S =48.7m 2

=∆1t 43.1/48.7×11.3=10℃ =∆2t 41.1/48.7×17.2=14.5℃ =∆3t 56.3/48.7×25.7=29.7℃

12、 重新计算各效浓度 X 1=0.073 X 2=0.136 X 3=0.4

14、 计算各效蒸发量 解方程组： W 1=1444㎏/h W 2=1393㎏/h W 3=1101㎏/h D=1523㎏/h 15、 计算各效传热面积

Q 1=8.85×105 S 1=49.2m 2

Q 2=8.54×105 S 2=49.1M 2

Q 3=8.47×105 S 3=47.5M 2

m ax

m in

S S -

1=1-47.5/49.2=0.0346＜0.05 取平均面积S=(49.2+49.1+47.5)/3=48.6M 2 取S=1.1S=53.46=[54M 2]