NaOH水溶液蒸发装置的设计(4)

??0.945η2?0.98?0.7Δ x2?0.98?0.7??0.199?0.149?Wrt?t?W2?η2?12??Fcp0?W1cpw?12????r2?r2

143.8?124.5??2157??0.945??W1??13333.3?3.77?4.187W12225??2225??0.8818W1?412.0 第Ⅲ效

η3?0.98?0.7??0.30?0.199??0.9093?Wrt?t? W3?η3?23??Fcp0?W1cpw?W2cpw?23???rr3?3?124.5?86.8??2225??0.9093??W2??13333.3?3.77?4.187W?4.187W122355??2355??0.7963W2?0.06095W1?731.7 又因为

W1?W2?W3?8000.0

联解上面各式得

W1?2585.4 kg/hW2?2690.8 kg/hW3?2712.9 kg/hD1?2750.4 kg/h

与第一次计算结果比较，其相对误差为

1?1?1?2610.2?0.00962585.42672.8?0.0067 2690.82717.0?0.00152712.9计算相对误差均在0.05以下，故各效蒸发量的计算结果合理。其各效溶液无明显变化，不需要重新计算。

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（4）蒸发器传热面积的计算

Q1?D1r1?2750.4?2113?1000?1.614?106 W3600Δt1?8.5 ?CS1?Q1K1Δt1?Q2?W1r1?2585.4?2157?1000?1.549?106 W3600 Δt2?12.3 ?C1.614?106??105.5 m21800?8.5Q21.549?106S2???104.9 m2K2Δt21200?12.3?Q3?W2r3?2690.8?2225?1000?1.663?106 W3600Δt3?26.1 ?CS3?Q3K3Δt31.663?106??106.2 m2600?26.1 误差为1? Smin104.9?1??0.012 ＜ 0.05，迭代计算结果合理。 Smax106.2 平均传热面积为

Sm?S1?S2?S3105.5?104.9?106.2??105.5 m233

4.7计算结果列表

表4-3 物料计算的结果

效次 加热蒸汽温度，0C 操作压力P'i,kPa 溶液温度（沸点）ti,0C 完成液浓度xi,% 蒸发量Wi，kg/h 蒸气消耗量D，kg/h 传热面积Si,m2

105.5 Ⅰ 151.7 327 143.8 14.9 2585.4

Ⅱ 136.9 163 124.5 19.9 2690.8 2750.4 105.5

105.5 Ⅲ 112.9 20 86.8 30 2712.9

冷凝器 60.1 20

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5 .主体设备计算和说明

5.1加热管的选择和管数的初步估计 根据加热管的型号选用：φ38×2.5mm 根据实际情况选择加热管长度选用：1.5m 初步估算所需管子数为n

n?s105.5??631.6πd0?L?0.1?3.14?38?10-3??1.5?0.1?

5.2循环管的选择

循环管的截面积是根据使循环阻力尽量减小的原则来考虑的。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%。本次计算取50% 。 则循环管的总截面积为

π2πD1?0.5n?di244 D1?0.5n?di?0.5?631.6??38?2?2.5??586.4 mm 根据上式结果，选取管径相近的标准管型号为φ630×20 mm 循环管的管长与加热管相等，为1.5 m。

5.3加热管的直径以及加热管数目的确定

加热管的内径取决于加热管和循环管的规格、数目及在管板上的排列方式。节热管在管板上的排列方式为正三角形,不同加热管尺寸的管心距查表得

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表5-1 不同加热管尺寸的管心距

加热管外径d0,mm 管心距t,mm

19 25

25 32

38 48

57 70

由上表查得型号为φ38×2.5mm的管心距为

t?48 mmnc?1.1n??1.1?631.6?27.6

估计加热管的内径

Di?t?nc?1??2b?

其中，b???1~1.5?d0

取 b??1.2d0?1.2?38?45.6mm

所以 Di?t?nc?1??2b??48??27.6?1??2?45.6?1368 mm 表5-2 壳体的尺寸标准

壳体内径，mm 最小壁厚，mm

400～700

8

800～1000

10

1100～1500

12

1600～200

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根据估算，及容器的公称直径表，试选用D?1400 mm作为加热管的内径，并以此内径和循环管外径作同心圆，在同心圆的环隙中，按加热管的排列方式和管心距作图。有图可得，当内径为1400mm是，获得管数为1565根，大于估算的管数，满足要求。所以加热管的直径为D?1400 mm,总加热管数n=1565。

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5.4分离室直径和高度的确定 5.4.1分离室体积的计算式为 V?W

3600ρ U 其中，U为蒸发体积强度，一般允许值为1.1～ 1.5 m3/?m3?s?，在此取1.2 m3/?m3?s?。

将工艺计算中二次蒸气的温度和流量以及根据温度所查得的二次蒸气的密度列于下

效次

二次蒸气温度Ti?,0C 二次蒸汽流量Wi，kg/h 二次蒸气密度ρ，，kg/m3 表5-3 二次蒸气相应密度

Ⅰ 136.9 2877.5

1.8089

Ⅱ 112.7 3022.5 0.9000

Ⅲ 60.1 3433.5 0.1307

依据上表数据，分别算出各效分离室数据

V1?V2?V3?

W12585.43??0.3308m3600ρ1U3600?1.8089?1.2W22690.8??0.6921 m3

3600ρ2U3600?0.9000?1.2W32712.9??4.8048 m33600ρ3U3600?0.1307?1.2 为方便起见，各效分离室的尺寸均取一致，所以体积V取最大值

V?4.8048m3。

5.4.2分离室的高度和直径的确定

确定需考虑的原则：

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