化工原理課程設(shè)計(jì)---naoh水溶液三效并流加料蒸發(fā)裝置的設(shè)計(jì)

1、<p>　　《化工原理》課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書</p><p>　　設(shè)計(jì)題目 NaOH水溶液三效并流加料蒸發(fā)裝置的設(shè)計(jì)</p><p>　　學(xué)生姓名 </p><p>　　學(xué) 院 化學(xué)化工學(xué)院 &l

2、t;/p><p>　　專業(yè)班級(jí) 應(yīng)用化學(xué)班 </p><p>　　指導(dǎo)老師 </p><p>　　完成時(shí)間 2012.9.3---2012.9.16 </p><p><b

3、>　　設(shè)計(jì)任務(wù)書</b></p><p>　　一、設(shè)計(jì)題目：NaOH水溶液 三效并流 加料蒸發(fā)裝置的設(shè)計(jì)</p><p>　　二、設(shè)計(jì)任務(wù)及操作條件</p><p>　　1、處理能力： 噸/年 NaOH水溶液</p><p><b>　　2、物料條件</b></p><

4、p>　　NaOH水溶液的原料液（初始）濃度：X0= 10 %(w) ；</p><p>　　濃縮（完成）液濃度： Xn= 30 %(w) ；</p><p>　　加料溫度： 沸點(diǎn) 。（原料液溫度為第一效沸點(diǎn)溫度）</p><p><b>　　3、操作條件</b></p><p>

5、　　加熱蒸汽壓強(qiáng)： 800 kPa </p><p>　　冷凝器壓強(qiáng)： 20 kPa </p><p>　　各效蒸發(fā)器的總傳熱系數(shù)：</p><p>　　K1=1800W/（m2·℃)，K2=1200W/（m2·℃)，K3=600W/（m2·℃)。</p><p>　　各效加熱

6、蒸汽的冷凝液均在飽和溫度下排出。</p><p>　　假設(shè)各效傳熱面積相等，并忽略熱損失。</p><p>　　各效蒸發(fā)器中料液液面高度為：1.2m。 </p><p>　　每年按300天計(jì)，每天24小時(shí)連續(xù)運(yùn)行。</p><p><b>　　三、設(shè)備型式</b></p><p>　　蒸發(fā)器：

7、 中央循環(huán)管式 </p><p>　　蒸汽冷凝器：多層孔板式冷凝器</p><p>　　四、設(shè)計(jì)項(xiàng)目(說(shuō)明書格式)</p><p>　　1、封面、任務(wù)書、目錄。</p><p>　　2、設(shè)計(jì)方案簡(jiǎn)介：對(duì)確定的工藝流程及蒸發(fā)器型式進(jìn)行簡(jiǎn)要論述。</p><p>　　3、蒸發(fā)器的工藝計(jì)算：確定蒸發(fā)器的傳熱面積。<

8、;/p><p>　　4、蒸發(fā)器的主要結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計(jì)。</p><p>　　5、主要輔助設(shè)備選型：物料泵、蒸汽冷凝器及氣液分離器（除沫器）等選型。</p><p>　　6、繪制NaOH水溶液三效并流加料蒸發(fā)裝置的流程圖及蒸發(fā)器設(shè)備工藝簡(jiǎn)圖。</p><p>　　7、對(duì)本設(shè)計(jì)進(jìn)行評(píng)述。</p><p><b>　　8、

9、參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　成績(jī)?cè)u(píng)定 指導(dǎo)教師 </p><p><b>　　目 錄</b></p><p>　　1 設(shè)計(jì)方案簡(jiǎn)介1</p><p>　　1.1 設(shè)計(jì)方案論證1</p><p>　　

10、1.2 蒸發(fā)器簡(jiǎn)介1</p><p><b>　　2 設(shè)計(jì)任務(wù)3</b></p><p>　　2.1 估算各效蒸發(fā)量和完成液濃度3</p><p>　　2.2 估算各效溶液的沸點(diǎn)和有效總溫度差3</p><p>　　2.2.1 各效由于溶液沸點(diǎn)而引起的溫度差損失4</p><p>

11、;　　2.2.2 由于液柱靜壓力而引起的沸點(diǎn)升高（溫度差損失）4</p><p>　　2.2.3 由流動(dòng)阻力而引起的溫度差損失5</p><p>　　2.2.4 各效料液的溫度和有效總溫差5</p><p>　　2.3 加熱蒸汽消耗量和各效蒸發(fā)水量的初步計(jì)算6</p><p>　　2.4 蒸發(fā)器傳熱面積的估算8</p

12、><p>　　2.5 有效溫差的再分配8</p><p>　　2.6 重復(fù)上述計(jì)算步驟9</p><p>　　2.6.1 計(jì)算各效料液濃度9</p><p>　　2.6.2 計(jì)算各效料液的溫度9</p><p>　　2.6.3 各效的熱量衡算10</p><p>　　2.6.4

13、蒸發(fā)器傳熱面積的計(jì)算11</p><p>　　2.7 計(jì)算結(jié)果列表12</p><p>　　3 蒸發(fā)器的主要結(jié)構(gòu)尺寸的計(jì)算13</p><p>　　3.1 加熱管的選擇和管數(shù)的初步估算13</p><p>　　3.2 循環(huán)管的選擇13</p><p>　　3.3 加熱室直徑及加熱管數(shù)目的確定13&l

14、t;/p><p>　　3.4 分離室直徑和高度的確定13</p><p>　　3.5 接管尺寸的確定14</p><p>　　3.5.1 熱蒸汽進(jìn)口，二次蒸氣出口，其中Vs 為流體的體積流量14</p><p>　　3.5.2 溶液進(jìn)出口，因?yàn)榈谝恍У牧髁孔畲?，所以取其為?jì)算量15</p><p>　　3.

15、5.3 冷凝水出口15</p><p>　　4 蒸發(fā)裝置的輔助設(shè)備的選用計(jì)算16</p><p>　　4.1 氣液分離器16</p><p>　　4.1.1 本設(shè)計(jì)采用的是慣性式除沫器，其主要作用是為了防止損失有用的產(chǎn)品或防止污染冷凝液體。16</p><p>　　4.1.2 分離器的選型16</p><

16、p>　　4.2 蒸汽冷凝器的選型設(shè)計(jì)16</p><p>　　4.2.1 本設(shè)計(jì)采用的是多層孔板式蒸汽冷凝器，其性能參數(shù)如表16</p><p>　　4.2.2 蒸汽冷凝器的選型17</p><p>　　5 三效蒸發(fā)器主要結(jié)構(gòu)尺寸和計(jì)算結(jié)果19</p><p>　　6 評(píng)述......................

17、.......................................22</p><p>　　6.1 可靠性分析..........................................................................................................................22 </p><p>

18、　　6.2 個(gè)人感想..........................................................................................................................................22</p><p>　　7 附圖...........................................

19、..........23</p><p>　　8 參考文獻(xiàn).................................................26</p><p><b>　　1 設(shè)計(jì)方案簡(jiǎn)介</b></p><p>　　1.1 設(shè)計(jì)方案論證</p><p>　　多效蒸發(fā)的目的是：通過(guò)蒸發(fā)過(guò)程中的二次蒸汽

20、再利用，以節(jié)約蒸汽的消耗，從而提高蒸發(fā)裝置的經(jīng)濟(jì)性。目前根據(jù)加熱蒸汽和料液流向的不同，多效蒸發(fā)的操作流程可以分為平流、逆流、并流和錯(cuò)流等流程。本設(shè)計(jì)根據(jù)任務(wù)和操作條件的實(shí)際需要，采用了并流式的工藝流程。下面就此流程作一簡(jiǎn)要介紹。</p><p>　　并流流程也稱順流加料流程（如圖1），料液與蒸汽在效間同向流動(dòng)。因各效間有較大的壓力差，液料自動(dòng)從前效流到后效，不需輸料泵；前效的溫度高于后效，料液從前效進(jìn)入后效呈過(guò)熱

21、狀態(tài)，過(guò)料時(shí)有閃蒸出現(xiàn)。此流程有下面幾點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：①各效間壓力差大，可省去輸料泵；②有自蒸發(fā)產(chǎn)生，在各效間不必設(shè)預(yù)熱管；③由于輔助設(shè)備少，裝置緊湊，管路短，因而溫度損失??；④裝置操作簡(jiǎn)便，工藝條件穩(wěn)定，設(shè)備維修工作減少。同樣也存在著缺點(diǎn)：由于后效溫度低、濃度大，因而料液的黏度增加很大，降低了傳熱系數(shù)。因此，本流程只適應(yīng)于黏度不大的料液。</p><p>　　1.2 蒸發(fā)器簡(jiǎn)介</p><p>

22、;　　隨著工業(yè)蒸發(fā)技術(shù)的發(fā)展，蒸發(fā)設(shè)備的結(jié)構(gòu)與型式亦不斷改進(jìn)與創(chuàng)新，其種類繁多，結(jié)構(gòu)各異。根據(jù)溶液在蒸發(fā)中流動(dòng)情況大致可分為循環(huán)型和單程型兩類。循環(huán)型蒸發(fā)器可分為循環(huán)式、懸筐式、外熱式、列文式及強(qiáng)制循環(huán)式等；單程蒸發(fā)器包括升膜式、降膜式、升－降膜式及刮板式等。還可以按膜式和非膜式給蒸發(fā)器分類。工業(yè)上使用的蒸發(fā)設(shè)備約六十余種，其中最主要的型式僅十余種。本設(shè)計(jì)采用了中央循環(huán)管式蒸發(fā)器，下面就其結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)作簡(jiǎn)要介紹。</p>&

23、lt;p>　　中央循環(huán)管式蒸發(fā)器（如圖2）又稱標(biāo)準(zhǔn)蒸發(fā)器。其加熱室由一垂直的加熱管束（沸騰管束）構(gòu)成，管束中央有一根直徑較大的管子叫做中央循環(huán)管，其截面積一般為加熱管束截面積的40%~100%。加熱管長(zhǎng)一般為1~2m，直徑25~75mm，長(zhǎng)徑比為20~40。其結(jié)構(gòu)緊湊、制造方便、操作可靠，是大型工業(yè)生產(chǎn)中使用廣泛且歷史長(zhǎng)久的一種蒸發(fā)器。至今在化工、輕工等行業(yè)中廣泛被采用。但由于結(jié)構(gòu)上的限制，其循環(huán)速度較低（一般在0.5m/s以下）

24、；管內(nèi)溶液組成始終接近完成液的組成，因而溶液的沸點(diǎn)高、有效溫差??；設(shè)備的清洗和檢修不夠方便。其適用于結(jié)垢不嚴(yán)重、有少量結(jié)晶析出和腐蝕性較小的溶液。</p><p>　　并流加料三效蒸發(fā)的物料衡算和熱量衡算的示意圖如圖4-15所示。</p><p><b>　　2 設(shè)計(jì)任務(wù)</b></p><p>　?。薄」烙?jì)各效蒸發(fā)量和完成液濃度</p&

25、gt;<p>　　Fx0=（F-W）x3……………………………………………（1）</p><p>　　其中 F—每小時(shí)的進(jìn)料量，Kg/h</p><p>　　W—每小時(shí)的水份蒸發(fā)總量，Kg/h</p><p>　　總蒸發(fā)量 W＝F（1－）＝5555.6×（1－）＝3703.7Kg/h</p><p>　　因并流加料，存

26、在著自蒸發(fā)，又蒸發(fā)中無(wú)額外蒸氣引出，可取</p><p>　　W1：W2：W3＝1: 1.1: 1.2</p><p>　　因?yàn)閃= W1+ W2 + W3 =3 W1 計(jì)算出各效的蒸發(fā)量Wi</p><p>　　W1= =1122.4 Kg/h</p><p>　　W2=1.1×1122.4=1234.7 Kg/h</p&

27、gt;<p>　　W3 =1.2×1122.4=1346.9Kg/h</p><p>　　由（1）式得 …………………………………（2） </p><p>　　由（2）式得 計(jì)算出各效的濃度</p><p>　　x1== = 0.1253</p><p>　　x2=== 0.1737</p&g

28、t;<p><b>　　x3=0.30</b></p><p>　　2.２　估計(jì)各效液的沸點(diǎn)和有效總溫差</p><p>　　設(shè)各效間壓力降相等，則總壓力差為</p><p>　　Δpi===260 kPa</p><p>　　由各效壓力差可求得各效蒸發(fā)室的壓力，即</p><p>

29、　　=P1-ΔPi = 800 – 260 =540 kPa</p><p>　　= P1- 2ΔPi =800-2×260=280 kPa</p><p><b>　　= =20 kPa</b></p><p>　　由各效的二次蒸汽壓從手冊(cè)中可查得相應(yīng)的二次蒸汽的溫度和氣化潛熱，列于表1</p><p>&l

30、t;b>　　表1有關(guān)數(shù)據(jù)列表</b></p><p>　　2.２.１　求各效因溶液沸點(diǎn)而引起的溫度損失Δ’ </p><p>　　根據(jù)各效二次蒸氣溫度（也即相同壓力下水的沸點(diǎn)）和各完成液濃度xi，由NaOH水溶液杜林線圖可得各效NaOH的沸點(diǎn)tAi分別為</p><p>　　tA1= 159.7 ℃ tA2 = 139.1℃

31、 tA2 = 78.0℃ </p><p>　　則各效由于溶液沸點(diǎn)比水的沸點(diǎn)升高而引起的溫差損失</p><p>　　Δ1＇ = tA1 - T1＇=159.7 – 154.7 = 5.0℃ </p><p>　　Δ2＇ = tA2 – T2＇=139.1 – 130.8= 8.3℃ </p><p>　　Δ3＇ = tA3 – T3＇=78

32、 .0– 60.1 = 17.9℃</p><p><b>　　所以 ℃</b></p><p>　　2.２.２　求由于液柱靜壓力而引起的沸點(diǎn)升高（溫度）損失Δ’’</p><p>　　為方便起見(jiàn)，以液層中點(diǎn)處壓力和沸點(diǎn)代表整個(gè)液層的平均壓力和平均溫度，根據(jù)流體靜力學(xué)方程，液層的平均壓力</p><p>　　Pav =

33、Pi＇ + （其中l(wèi)為液面高度，m）…………（3）</p><p>　　所以 Pav1 = P1＇+ =540 + =546.6 kPa</p><p>　　Pav2 = P2＇+ =280 + =287.6 kPa</p><p>　　Pav3 = P3＇+ = 20 + = 28.6 kPa</p><p>　　由平均壓力查得對(duì)應(yīng)

34、飽和溫度為</p><p>　　T 'Pav1 =155.2℃ T 'Pav2 =132.0℃ T 'Pav3=65.2℃</p><p><b>　　所以溶液的沸點(diǎn)升高</b></p><p>　　Δ1＇＇= T ＇Pav1– T‘1 = 155.2 – 154.7 = 0.85℃ </p>

35、<p>　　Δ2＇＇= T ＇Pav2– T‘2 = 132.0 – 130.8 = 1.2 ℃ </p><p>　　Δ3＇＇= T ＇Pav3– T‘3 = 65.2 – 60.1 = 5.1 ℃</p><p>　　故 ＇＇= 0.85+ 1.2 + 5.1=6.8℃</p><p>　　2.２.３　由流動(dòng)阻力引起的溫差損失Δ＇＇＇ <

36、/p><p>　　取經(jīng)驗(yàn)值1℃，即∑Δ1＇＇＇=Δ2＇＇＇=Δ3 ＇＇＇=1℃ ，則∑Δ＇＇＇=3℃</p><p>　　綜合(1)(2)(3)步得總溫度損失</p><p>　　∑Δ=∑Δ＇+∑Δ＇＇ + ∑Δ＇＇＇=312 + 6.8 + 3= 41.0℃</p><p>　　2.２.４　各效料液的溫度和有效總溫差</p>&l

37、t;p>　　由各效二次蒸汽壓及溫度差損失，即可由下式估算各效料液的溫度。</p><p>　　各效溫度損失∑Δi=∑Δ1＇+∑Δ1＇＇ + ∑Δ1＇＇＇</p><p>　　得　 ∑Δ1=Δ1＇+Δ1＇＇+Δ1＇＇＇= 5.0+ 0.5+1=6.5℃</p><p>　　∑Δ2=Δ2＇+Δ2＇＇+Δ2＇＇＇=8.3+1.2+1=10.5℃</p>

38、<p>　　∑Δ3=Δ3＇+Δ3＇＇ +Δ3＇＇＇=17.9+5.1+1=24.0℃</p><p>　　各效料液的溫度為 由ti=Ti＇+∑Δi </p><p>　　t1=T1＇+Δ1=154.7+6.5= 161.2℃</p><p>　　t2=T2＇+Δ2=130.8+10.5= 141.3℃</p><p>　　t3

39、=T3＇+Δ3=60.1+24.0= 84.1℃</p><p>　　因有效總溫差為 =(Ts-Tk)-</p><p>　　由手冊(cè)查得800kPa飽和汽溫度為170.4℃，氣化潛熱為2052.7KJ/Kg,所以= (Ts-T’3)-i= 170.4-60.1- 41.0 =69.3℃</p><p>　　2.３ 加熱蒸氣消耗量和各效蒸發(fā)水量的初步計(jì)算

40、 由熱量衡算式＇</p><p>　　Qi=Diri=(Fcp0-W1cpw-W2cpw-…-Wn-1cpw)(ti-ti-1)+Wi+………（4）</p><p><b>　　在(4)式，其中</b></p><p>　　Di——第i效加熱蒸氣量,Kg/h</p><p>　　ri——第i效加熱蒸汽

41、的汽化潛熱,KＪ/Kg</p><p>　　——第i效二次蒸汽的汽化潛熱, KＪ/Kg</p><p>　　cp0 ——原料液的比熱容,KＪ/(Kg/℃)</p><p>　　cpw——水的比熱容, KＪ/(Kg/℃)</p><p>　　ti,ti-1——分別為地i效和第i-1效溶液的溫度(沸點(diǎn)), ℃</p><p&g

42、t;<b>　　——熱損失量,KＪ</b></p><p>　　由(4)式兩邊同時(shí)除以得: </p><p>　　Wi=Diri/ +(Fcp0-W1cpw-W2cpw-…-Wn-1cpw)(ti-ti-1)/ - /……（5）</p><p>　　由式(5)去掉- /,乘以熱利用系數(shù)ηi，表示上式得:</p><p>

43、;　　Wi=ηi［Diri/ +( Fcp0-W1cpw-W2cpw-…-Wn-1cpw)(ti-ti-1)/ - /］</p><p>　　對(duì)于沸點(diǎn)進(jìn)料t0=t1,考慮到NaOH溶液濃度濃縮熱影響，熱利用系數(shù)算式為=0.98-0.7</p><p>　　其中為第i效蒸發(fā)器中液料溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)的變化.</p><p>　　1=0.98-0.7×(0.125

44、3-0.10)=0.9623</p><p><b>　　第Ⅰ效熱衡算式為</b></p><p><b>　　W1=1(+)</b></p><p><b>　　=</b></p><p>　　= 0.9392 ……………………………(a) </p>&l

45、t;p><b>　　第Ⅱ效熱衡算式為</b></p><p><b>　　W2=</b></p><p><b>　　=</b></p><p>　　=0.8787W1 + 181.2855……………………………………………(b) </p><p><b>　　

46、同理得第Ⅲ效</b></p><p>　　=0.6047W2-0.0746W1+373.4843………………………………… (c) </p><p>　　又 W1+W2+W3=3703.7kg/h…………………………………………… (d)</p><p>　　聯(lián)解式(a)至(d),可得</p><p>　　W1=1301.4Kg

47、/h W2=1324.8Kg/h</p><p>　　W3=1077.5 Kg/h D1=1385.6Kg/h </p><p>　　2.４　蒸發(fā)器傳熱面積估算</p><p>　　, Qi=Diri </p><p>　　Q１=D1r1=1385.6×2052.7×103/

48、3600=W</p><p>　　Δt1=T1- t1=170.4 -161.2 =9.2℃</p><p>　　S1===47.7m2</p><p>　　Q2=W1=1301.4×2103.1×103/3600= W</p><p>　　Δt2=T2- t2=T1＇－ t2=154.7 －141.3 =13.4℃<

49、;/p><p>　　S2===47.3m2</p><p>　　Q3=W2=1324.8×2175.2×103/3600=W</p><p>　　Δt3=T3- t3=T2＇- t3=130.8 -84.1=46.7℃</p><p>　　S3===28.6m2</p><p>　　誤差1-，誤差較大，

50、應(yīng)調(diào)整各效有效溫差，使三個(gè)蒸發(fā)器的傳熱面積盡量相等。</p><p>　　2.５　有效溫差的再分配</p><p>　　取平均面積 S==34.8</p><p>　　若使各Ｑ值保持不變則有ＳΔti＇＝ＳiΔti</p><p>　　其中Δti＇是各效經(jīng)過(guò)有效溫差再分配后的溫差</p><p>　　Δt1＇==12.

51、6℃</p><p>　　Δt2＇==18.2℃</p><p>　　Δt3＇==38.38℃</p><p>　　2.６　重復(fù)上述步驟</p><p>　　2.６.１ 計(jì)算各效料液的濃度 </p><p>　　由所求得的各效蒸發(fā)量，可求各效料液的濃度，即 </p><p>　　X1==

52、 =0.131</p><p>　　X2== =0.190</p><p><b>　　X 3=0.30</b></p><p>　　2.６.２ 計(jì)算各效料液溫度</p><p>　　因末效完成液濃度和二次蒸發(fā)汽壓力均不變，各種溫度差損失可視為恒定，故末效溶液溫度仍為86.8℃</p><p>

53、　　即 t3=86.8℃</p><p>　　則第Ⅲ效加熱蒸氣的溫度（也即第Ⅱ效二次蒸汽溫度）為 </p><p>　　T3=T2＇= t3+Δt3＇= 86.8+38.38=125.2℃</p><p>　　由第Ⅱ效蒸汽的溫度及第Ⅱ效料液的濃度查杜林圖，得第Ⅱ效料液沸點(diǎn)為tA2=133.5℃,由液柱靜壓力及流動(dòng)阻力引起的溫度損失可視為不變,故第Ⅱ效的料液溫度

54、為</p><p>　　t2= tA2+Δ2＇+Δ2＇＇＇=133.5+1.2+1.0=135.7℃ </p><p>　　同理 T2=T1＇= t2+Δt2＇=135.7+18.2=153.9℃</p><p>　　由第Ⅰ效蒸汽的溫度及第Ⅰ效料液的濃度查杜林圖，得第Ⅰ效料液沸點(diǎn)為tA1 =157.0℃ ，則第Ⅰ效的料液溫度為</p><p>

55、;　　t1= tA1+Δ1＇＇+Δ1＇＇＇=157.0+0.5+1.0=158.5℃</p><p>　　而第一效料液溫度也可由</p><p>　　由上知，各種溫差損失變化不大，無(wú)需重新計(jì)算。故有效總溫差不變，即=69.3℃ </p><p>　　溫差重新分配后各效溫度列于表2</p><p>　　表2 各效溫差重新分配表</p&g

56、t;<p>　　2.６.３　各效熱量衡算</p><p>　　查手冊(cè)得出 T1＇=153.9℃ r1＇=2106.3 KJ/Kg </p><p>　　T2＇=125.2℃ r2＇=2191.2KJ/Kg </p><p>　　T3＇=60.1℃ r3＇=2854.9 KJ/Kg </p

57、><p><b>　　第Ⅰ效</b></p><p>　　=0.98-0.7=0.98-0.7×(0.131-0.10)=0.958</p><p>　　W1=………………(e)</p><p><b>　　第Ⅱ效</b></p><p>　　=0.98-0.7=0.9

58、8-0.7×(0.190-0.131)=0.9387</p><p><b>　　W2=</b></p><p>　　=0.8615W1+204.5747............................................................(f)</p><p><b>　　第Ⅲ效</

59、b></p><p>　　=0.98-0.7=0.98-0.7×(0.30-0.190)=0.903</p><p>　　=0.6284W2 -0.0647 W1 +323.9500………………………………(g)</p><p>　　又 W1+W2+W3=3703.7kg/h…………………………………………(h)</p><p&g

60、t;　　聯(lián)解式(e)至式(h)，得</p><p>　　W1=1303.0Kg/h W2=1327.1Kg/h</p><p>　　W3=1073.6 Kg/h D1=1395.7Kg/h</p><p>　　與第一次結(jié)果比較，其相對(duì)誤差為：</p><p>　　|1|=0.0012 </p

61、><p>　　計(jì)算結(jié)果均在0.05以下，故各效蒸發(fā)量計(jì)算結(jié)果合理，其各效溶液的濃度無(wú)明顯變化，不需重新計(jì)算。</p><p>　　2.６.４　蒸發(fā)器傳熱面積計(jì)算</p><p>　　Q1=D1r1=1395.7×1052.7×103/3600= W</p><p>　　Δt1＇=12.6℃</p><p&g

62、t;<b>　　S1</b></p><p>　　Q2=W1r1＇=1303.0×2106.3×103/3600= W</p><p>　　Δt2＇= 18.2℃</p><p>　　S2==34.9m2</p><p>　　Q3=W2r2＇=1327.1×2191.2×103/3

63、600= W</p><p>　　Δt3＇=38.38℃</p><p><b>　　S3 m2</b></p><p><b>　　誤差 </b></p><p>　　迭代計(jì)算結(jié)果合理，取平均傳熱面積S=35.0 m2</p><p>　　2.７　計(jì)算結(jié)果列表3</p

64、><p><b>　　表3 計(jì)算結(jié)果表</b></p><p>　　3　蒸發(fā)器的主要結(jié)構(gòu)尺寸的計(jì)算</p><p>　　3.１　加熱管的選擇和管數(shù)的初步估算</p><p><b>　　所需管子數(shù)= </b></p><p>　　其中　S—蒸發(fā)器的傳熱面積，m2，由前面的工藝計(jì)

65、算決定</p><p>　　d0—加熱管外徑，m</p><p>　　L—加熱管長(zhǎng)度，m，取L=1.5m,d0=38mm</p><p><b>　　有= =210根</b></p><p>　　3.２　循環(huán)管的選擇</p><p>　　有經(jīng)驗(yàn)公式循環(huán)管內(nèi)徑D1=di，因?yàn)镾較小，取D1=di==

66、454mm</p><p>　　查附表，取48013mm,管長(zhǎng)1.5m的無(wú)縫鋼管</p><p>　　3.３　加熱室直徑及加熱管數(shù)目的確定</p><p>　　按正三角形排列，管束中心線上管數(shù)</p><p>　　nc=1.1=1.1=16根</p><p>　　加熱室內(nèi)徑Di=t(nc-1)+2</p>

67、<p>　　其中t為管心距，取t=48mm, =（11.5）</p><p>　　Di=0.048(16-1)+2×1.2×0.038=0.8112m812mm,</p><p>　　由繪圖可確定加熱管數(shù) n=246根</p><p>　　3.４　分離室直徑和高度的確定</p><p>　　分類室的體積V= 其

68、中W為某效蒸發(fā)器的二次蒸氣流量，kg/h ρ為某效蒸發(fā)器的二次蒸氣的密度，kg/m3，U為蒸氣體積強(qiáng)度， m3/（m3·s） </p><p><b>　　查表得： </b></p><p><b>　　故取v=1.755</b></p><p>　　分離室高度H與直徑D的關(guān)系：V=D2H, mm<

69、;/p><p>　　求得：D=1.038m,H=2.076m</p><p>　　3.５　接管尺寸的確定</p><p>　　流體進(jìn)出口的內(nèi)徑按d=計(jì)算</p><p>　　3.５.１ 熱蒸汽進(jìn)口，二次蒸氣出口，其中Vs 為流體的體積流量</p><p><b>　　故取v=2.282</b><

70、/p><p>　　u為流體的流速30m/s，計(jì)算出d=mm</p><p>　　取管為 驗(yàn)算出實(shí)際流速u==29.86m/s</p><p>　　3.５.２　溶液進(jìn)出口，因?yàn)榈谝恍У牧髁孔畲?，所以取其為?jì)算量</p><p>　　因?yàn)槠淞鲃?dòng)為強(qiáng)制流動(dòng)，所以取u = 1.2 m/s 則有</p><p><b&

71、gt;　　，</b></p><p><b>　　查表，取的無(wú)縫鋼管</b></p><p>　　則實(shí)際流速為u=1.20m/s</p><p>　　3.５.３　冷凝水出口，一般由各效加熱蒸汽消耗量較大者來(lái)定，而末效加熱蒸汽消耗量最大，所以取為計(jì)算量，</p><p><b>　　查表得 </

72、b></p><p><b>　　Vs= m3/s</b></p><p>　　按自然流動(dòng)的液體計(jì)算，取u=0.12m/s，則計(jì)算出d=0.0563m=56mm</p><p><b>　　取無(wú)縫鋼管</b></p><p><b>　　實(shí)際流體流速為</b></p

73、><p><b>　　u0.12m/s</b></p><p>　　4　蒸發(fā)裝置的輔助設(shè)備的選用計(jì)算</p><p><b>　　4.１　氣液分離器</b></p><p>　　4.１.１　本設(shè)計(jì)采用的是慣性式除沫器，其主要作用是為了防止損失有用的產(chǎn)品或防止污染冷凝液體。</p><

74、p><b>　　其性能參數(shù)如表4</b></p><p>　　表4 慣性式除沫器性能參數(shù)如表</p><p>　　4.１.２　分離器的選型</p><p>　　由D0D1 D1：D2：D3：=1：1.5：2.0 H=D3</p><p>　　h=（0.4～0.5）D1</p>&l

75、t;p>　　其中 D0－二次蒸汽的管徑，m</p><p>　　D1－除沫器內(nèi)管的直徑，m</p><p>　　D2－除沫器外管的直徑，m</p><p>　　D3－除沫器外殼的直徑，m</p><p>　　H－除沫器的總高度，m</p><p>　　h－除沫器的內(nèi)管頂部與器頂?shù)木嚯x，m</p>&

76、lt;p>　　所以 D1= D0=351 mm D2=527 mm D3=702 mm</p><p>　　H= D3=702 mm h=0.4D1=140 mm</p><p>　　4.２　蒸汽冷凝器的選型設(shè)計(jì)</p><p>　　4.２.１本設(shè)計(jì)采用的是多層孔板式蒸汽冷凝器，其性能參數(shù)如表5</p><p>　

77、　表5 多層孔板式蒸汽冷凝器性能參數(shù)表</p><p>　　4.２.２　蒸汽冷凝器的選型</p><p>　　4.２.１.１ 冷卻水量的確定</p><p>　　查多孔板冷凝器的性能曲線得20kPa的進(jìn)口蒸汽壓力，冷卻水進(jìn)口溫度20℃,1m3冷卻水可冷卻蒸汽量為X=53Kg，</p><p><b>　　得</b>&

78、lt;/p><p>　　與實(shí)際數(shù)據(jù)比，VL偏小，故應(yīng)取</p><p>　　VL＇=1.25 VL=25.32 m3/h</p><p>　　4.２.１.２　冷凝器的直徑：取二次蒸汽的流速u=15m/s</p><p><b>　　則D=</b></p><p>　　4.２.１.３　淋水板的設(shè)計(jì)<

79、;/p><p>　　因?yàn)镈<500mm,取淋水板5塊</p><p>　　淋水板間距以經(jīng)驗(yàn)公式Ln+1=（0.50.7）Ln ，</p><p>　　弓型淋水板的寬度:最上面那塊 B‘=0.85D=0.85×0.440=0.374mm</p><p>　　其它各塊淋水板： B=0.5D+0.05=0.50.44

80、0+0.05=0.27m</p><p>　　淋水板堰高h(yuǎn)： 因?yàn)镈<500mm取h=40mm</p><p>　　淋水板孔徑d： 冷卻水循環(huán)使用，取8mm</p><p>　　淋水板孔數(shù) ： 淋水孔流速u0=</p><p>　　其中 η-淋水孔的阻力系數(shù)，η=0.95～0.98</p><p>　　-水孔

81、收縮系數(shù)，Ψ=0.80～0.82</p><p><b>　　h-淋水板堰高,m</b></p><p>　　取η=0.96 =0.81 計(jì)算u0=0.96×0.81</p><p>　　孔數(shù) n=</p><p>　　考慮到長(zhǎng)期操作時(shí)易造成孔的堵塞，取最上層孔數(shù)為1.15n=1.15×

82、;203=234個(gè)，其他各板孔數(shù)應(yīng)加大5%，即1.05n=1.05×203=214個(gè)</p><p>　　淋水孔采用正三角形排列。</p><p>　　5 三效蒸發(fā)器主要結(jié)構(gòu)尺寸和計(jì)算結(jié)果 </p><p>　　表6 蒸發(fā)器的主要結(jié)構(gòu)尺寸的確定</p><p>　　加熱管主要結(jié)構(gòu) 設(shè)計(jì)

83、尺寸</p><p>　　加熱管（無(wú)縫鋼管）管徑規(guī)格 </p><p>　　加熱管（無(wú)縫鋼管）長(zhǎng)度 1500mm</p><p>　　加熱管（無(wú)縫鋼管)管數(shù) 246根 </p><p>　　循環(huán)管規(guī)格

84、 </p><p>　　加熱室內(nèi)徑 812mm</p><p>　　分離室直徑 1038mm</p><p>　　分離室高度 2076mm</p><p&g

85、t;　　溶液進(jìn)出口管徑 </p><p>　　加熱蒸氣進(jìn)出口與二次蒸氣出口管徑 </p><p>　　冷凝水出口管徑 </p><p>　　表7 氣液分離器結(jié)構(gòu)尺寸的確定 </p&

86、gt;<p>　　氣壓分離器主要結(jié)構(gòu) 設(shè)計(jì)尺寸</p><p>　　除沫器內(nèi)管的直徑 351mm</p><p>　　除沫器外罩管的直徑 527mm</p><p>　　除沫器外殼的直徑 702mm</

87、p><p>　　除沫器的總高度H 702mm</p><p>　　除沫器內(nèi)管頂部與器頂?shù)木嚯xh 140mm</p><p>　　表8 蒸汽冷凝器主要結(jié)構(gòu)的確定</p><p>　　蒸氣冷凝器主要結(jié)構(gòu) 設(shè)計(jì)尺寸</p><p>

88、;　　蒸汽冷凝器類型 多層多孔式冷凝器</p><p>　　冷卻水量 </p><p>　　冷凝器的直徑D 440mm</p><p>　　淋水板數(shù) 5</p><p>　　淋水板間距

89、 640mm</p><p>　　淋水板間距 384mm</p><p>　　淋水板間距 230mm</p><p>　　淋水板間距 138mm </p><p>　　淋水板間距 8

90、3mm</p><p>　　弓形淋水板的寬度 374mm</p><p>　　其它各塊淋水板B 270mm</p><p>　　淋水板堰高h(yuǎn) 40mm</p><p>　　淋水板孔徑d 8mm</p&

91、gt;<p>　　淋水板孔數(shù) 234和214</p><p><b>　　6 評(píng)述</b></p><p>　　6.1 可靠性分析</p><p>　　計(jì)算過(guò)程中有計(jì)算誤差或者人為誤差，沒(méi)有多次驗(yàn)算，而且有些設(shè)備的選擇不是很準(zhǔn)確，所以最后結(jié)果可靠性不是很強(qiáng)。</p><

92、;p><b>　　6.2 個(gè)人感想</b></p><p>　　經(jīng)歷了一個(gè)星期的設(shè)計(jì)與計(jì)算，本次化工原理課程設(shè)計(jì)也將告于段落，在這十幾天的時(shí)間里收獲了許多，是在平時(shí)的學(xué)習(xí)當(dāng)中所感受不到的。</p><p>　　原本課程設(shè)計(jì)在想象中是一件很容易的事情，但是現(xiàn)在心里絕對(duì)不是這種想法了。理解了設(shè)計(jì)人員的不易，每一個(gè)數(shù)據(jù)的確定都要有它自己的依據(jù)，不能憑空捏造，更要明白

93、每個(gè)數(shù)據(jù)存在的意義。更是自己對(duì)上學(xué)期的化工原理的應(yīng)用，讓我明白了化工原理的重要性，以及開設(shè)這門課程的意義，它是我們化工生產(chǎn)中不可缺少的一部分，假如生產(chǎn)時(shí)人，那它就是人腳下的路。想要走好這條路，就必須先鋪好它。</p><p>　　在整個(gè)過(guò)程中也考驗(yàn)了自己多方面的能力，比如計(jì)算的嚴(yán)謹(jǐn)，相信很多人在這方面是深有感觸也包括我自己在內(nèi)，每組數(shù)據(jù)的計(jì)算都在三到四遍那樣。還有對(duì)知識(shí)掌握的扎實(shí)程度，對(duì)公式的理解與運(yùn)用，都是很重

94、要的，真有種牽一發(fā)而動(dòng)全身的感覺(jué)。還有就是電腦的運(yùn)用上，如公式編輯器，Word的應(yīng)用，AutoCAD的運(yùn)用都在這次課程設(shè)計(jì)中體現(xiàn)，。讓我認(rèn)清了一件事，那就是作為當(dāng)代大學(xué)生，不能只顧專業(yè)的學(xué)習(xí)，還要全方面的發(fā)展自己，讓自己將來(lái)在社會(huì)上成為有用之人。</p><p><b>　　7 附圖</b></p><p>　　圖１ 三效并流蒸發(fā)系統(tǒng)</p><

95、;p>　　圖２ 中央循環(huán)管式蒸發(fā)器</p><p>　　加熱室 2-分離室 3-蒸發(fā)室</p><p>　　圖3 強(qiáng)制循環(huán)蒸發(fā)器</p><p>　　圖4 并流加料三效蒸發(fā)的物料衡算和熱量衡算</p><p><b>　　8　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1] 夏清，陳常貴，

96、姚玉英.化工原理上冊(cè)[M].天津：天津大學(xué)出社，2005：325，334-336，357-358，364</p><p>　　[2] 柴誠(chéng)敬，劉國(guó)維，李阿娜.化工原理課程設(shè)計(jì)[M].天津：天津科學(xué)技術(shù)出版社，1994：67-73</p><p>　　[3] 劉光啟，馬連湘，劉杰.化學(xué)化工物性數(shù)據(jù)手冊(cè)[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2002：291</p><p>