年產(chǎn)20萬(wàn)噸碳酸鉀蒸發(fā)車(chē)間設(shè)計(jì)

1、河北工業(yè)大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）中期報(bào)告畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題目：年產(chǎn)2.0萬(wàn)噸碳酸鉀蒸發(fā)車(chē)間設(shè)計(jì)適用專(zhuān)業(yè)：過(guò)程裝備與控制工程學(xué)生信息：學(xué)號(hào)：064049 姓名：郎玥班級(jí)：過(guò)程 C062指導(dǎo)教師信息：姓名、職稱(chēng)：趙景利教授報(bào)告提交日期：2010年5月19日1蒸發(fā)工段物料衡算與熱量衡算1.1物料衡算已知條件：年產(chǎn)碳酸氫鉀2萬(wàn)噸，除去大修、停車(chē)時(shí)間，假設(shè)設(shè)備的年工作日為300天，即工作時(shí)間數(shù)為 7200小時(shí)，則年產(chǎn)量 M =2778kg/h.經(jīng)離子交換工段生成濃度約為10%的碳酸氫鉀溶液，進(jìn)入蒸發(fā)工段，則碳酸氫鉀溶液M 2778的初始濃度x0=10%，故原料處理量 F027780kg/h .X。0.

2、1根據(jù)經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，經(jīng)三效蒸發(fā)后碳酸氫鉀濃度為X3=58%，故三效總蒸水量'x）（0 1 1Wh = F0 1=27780匯 1-一 U22990kg/h." J X3 丿J0.3丿1.2 熱量衡算初算各效傳熱面積總有效傳熱溫差的計(jì)算根據(jù)生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)及指導(dǎo)老師建議，并考慮到鍋爐壓力、管道腐蝕等，確定I效加熱生蒸汽壓強(qiáng)為P1=600kPa （絕壓，以下同），溫度為1587C，考慮到管道傳熱損失，確定I效生蒸 汽溫度為=158 Co根據(jù)生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，確定川效二次蒸汽壓強(qiáng)為P3=15 kPa,溫度為T(mén)3=53.5 C；確定原料液經(jīng)預(yù)熱后預(yù)熱到t0=90 C后，進(jìn)入蒸發(fā)器。蒸發(fā)器內(nèi)溶液的沸點(diǎn)升高

3、為式中.'：由于不扌車(chē)發(fā)溶質(zhì)的存在引起的沸點(diǎn)升咼，c.:由于液柱靜壓力引起的沸點(diǎn)升高，c.：由于管道流動(dòng)阻力引起的沸點(diǎn)升高，c由于本設(shè)計(jì)選用降膜蒸發(fā)器，故可忽略不計(jì)；由于三效蒸發(fā)器間隔距離較近，管道流動(dòng)阻力較小，.丁可忽略。根據(jù)生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，初步估算各效因不揮發(fā)溶質(zhì)存在造成的沸點(diǎn)升高為.-；2C.2=3C厶 3=15C.送也'=2 +3+15 = 20C、 J 、厶=2000 = 20C.總有效傳熱溫差為 v .vt有效二 T0 -T ."： =158-53.5-20 =84.5C總有效溫差在各效的預(yù)分配按等傳熱溫差原則近似分配各效溫差，取.：t28C.£ =2

4、8C.屯=285C計(jì)算各效汽、液相溫度公式如下：T'i 二 T 1迸-TU i =1,2,3T “58Ct0=90C鮎- £ =158-28=130CTi' =ti - i =T2 =130-2 =128Ct2 二T2 - t =128-28 =100CT2 =t2 _A2 =T3 =100_3=97Ct3 訂3 - ：t3 =97-28.5 = 68.5CT3 =t3 也3 =68.515 = 53.5C通過(guò)查閱相關(guān)數(shù)據(jù)，匯總各效二次蒸汽相關(guān)物性數(shù)據(jù)如下表二次蒸汽效數(shù)絕對(duì)壓力（kPa）溫度（C）汽化熱r' (kJ/kg)0 （生蒸汽）600.0158.020

5、91.1I256.6128.02183.1n91.997.02265.915.053.52370.0由熱量衡算求各效水分蒸發(fā)量因?yàn)檎舭l(fā)器中碳酸鉀分解熱較小，故在熱量衡算中忽略不計(jì)。 由方程組Qi = Dro - W1r i ' Fcpo b -4°Q2 二Wr'i =W2r； FCp° -WCpw t? - tiQ3 =她'2+(FCp0 - WCpw -Cpw 煎3 -1?)W W4 W3 =W計(jì)算各效蒸水量 W、W2> W3及I效加熱蒸汽消耗量 D。由于沒(méi)有查到有關(guān)不同碳酸氫鉀溶液比熱容確定的資料和公式，此處暫用水的比熱容代替，即 CpCp

6、w =4.19kJ/ kg -C將表中物性數(shù)據(jù)代入上方程組得'2091.1D =2183.1W1 +277804.19 匯(130 90)2183.1W =2265.9W4 +4.19乂(27780W1【100 130)2265.9W2 =2370A3 +4.19X27780W WH68.5100)W1 她 W3 二 22990解此方程組得D =9466.4 kg/h=6934.7 kg/hW4 =7837.7 kg., hW3 =8217.6 kg h計(jì)算各效蒸發(fā)器傳熱面積根據(jù)生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)初定各效傳熱系數(shù)為K1 =1500W/m2 C、K2 =1000W/m2 C、K 800W / m2

7、 C o有上述數(shù)據(jù)計(jì)算各效蒸發(fā)器傳熱面積如下:A2Q1Dr0Kr"：t139466.4 2091.1 103600 1500 282= 130.9mQ2K2進(jìn)2W1r'1K2 ：t232183.1 6934.7 103600 1000 28= 150.2m22= 216.4mQ3= W2L2 = 2265.9 7837.7 10K3 ：t3K3 ：t33600 800 28.5因各效傳熱面積相差較大，故進(jìn)行重新計(jì)算復(fù)算各效傳熱面積重新分配總有效傳熱溫差A(yù)ti A2 t2 A3t3二 ti 門(mén)2 -t3130.9 28 150.2 28 216.4 28.5-84.5-166.

8、1m2_ A一 236.00 一每芯150.2 28一 A-236.00 -A3也216.4 28.5."：t2氏3A1. t1130.9 28A25.32C ： 25.5C22.07C ： 22°C236.00®13C 3713C重新計(jì)算各效汽液相溫度根據(jù)重新分配的各效溫差計(jì)算各效氣液相溫度如下:tT - . t1 =158 -22 =136C匸=右-冷=T2 =136-2 = 134Ct2 二T2 - ：t2 =134 -25.5 =108.5CT2 = t2 - 2 二 T3 =108.5 - 3 = 105.5Ct3 =t3 _ 芯=105.5-37 =6

9、8.5CT3 =t3 - 3 = 68.5 -15 =53.5C通過(guò)查閱相關(guān)數(shù)據(jù)，匯總各效二次蒸汽相關(guān)物性數(shù)據(jù)如下表二次蒸汽效數(shù)絕對(duì)壓力(kPa)溫度(C)汽化熱( kJ/kg)0 (生蒸汽)600.0158.02091.1I306.4134.02166.1n124.3105.52244.215.053.52370.0由熱量衡算重新各效水分蒸發(fā)量同理，由如下方程組Q1 = Dr。=Wr； +FCpo(t1 to)Q2 二Wr'1 二Wr； FCpo -WCpw t2 7Q3 =Wr； =W4r'3+(FCpo WCpw WCpw (t _t2)W W4 W3 二 w解得D =

10、9750.5 kg hW = 6940.1kg h她=7768.6kg hW = 8281.3kg h復(fù)算各效蒸發(fā)器傳熱面積 傳熱系數(shù)同上。復(fù)算計(jì)算各效蒸發(fā)器傳熱面積如下：AiQ1Kr t；K2譏2Q3Kr t；W1r'1W2r'29750.52091 /101171處23600 1500 226940"2166" 103，163.8m23600 100025.57768.62244.2103 -.emz3600 80037因各效傳熱面積比較接近，故取傳熱面積為A = 170m2。核算各效傳熱系數(shù) 核算各效蒸發(fā)器傳熱系數(shù)如下K 一 Q - DroK1A1 £A1 址1,Q2W1 r '1K 2A2心上2人2心上29750.5