蒸發(fā)工藝計算

蒸發(fā)技術(shù)---蒸發(fā)工藝計算工藝計算一、水分蒸發(fā)量計算以蒸發(fā)器為系統(tǒng)進行溶質(zhì)的質(zhì)量衡算（以kg/h為基準)：Fx0=(F-W)x1水分蒸發(fā)量：完成液濃度：工藝計算二、加熱蒸汽消耗量

以蒸發(fā)器為衡算范圍，以kJ/h為單位對進出蒸發(fā)器的熱量進行衡算（以0℃液態(tài)為溫度與物態(tài)基準）：

DH+Fh0=Dhc+WH+(F-W)h1+QL

￠Q=D(H-hc)=F(h1-h0)+W(H-h1)+QL注：D-蒸汽消耗量，kg/h；H-加熱蒸汽的焓，kJ/kg；

H'-二次蒸汽的焓，kJ/kg；h0—原料液的焓，kJ/kg；h1—完成液的焓，kJ/kg；hc—冷凝水的焓，kJ/kgQL-蒸發(fā)器的熱損失，J/h。工藝計算二、加熱蒸汽消耗量討論１.加熱蒸汽的冷凝水在飽和溫度下排出則H-hc為冷凝潛熱r(kJ/kg)工藝計算二、加熱蒸汽消耗量討論2.溶液的稀釋熱可以忽略當溶液的稀釋熱不大，可以忽略不計時，溶液的焓值可用比熱容計算。以0℃的液體為基準，則：忽略原料液和完成液比熱容的差異，即

近似取溫度為t1時飽和蒸汽的焓，并忽略溶質(zhì)濃度對比熱容的影響工藝計算二、加熱蒸汽消耗量上式可寫成：表明，加熱蒸汽相變放出的熱量用于：①使原料液由t0升溫至沸點t1；②使水在tl溫度下汽化生成二次蒸汽；③一部分用于蒸發(fā)器的熱損失。工藝計算二、加熱蒸汽消耗量上式可寫成：若溶液為沸點進料(tl=t0)，忽略蒸發(fā)器熱損失蒸汽的汽化潛熱隨壓力變化不大(rr‘)，故D/W

1，說明蒸發(fā)1kg水約需1kg加熱蒸汽。實際上r<r‘，加上熱損失，D/W>1，其值約為1.1或稍高。工藝計算三、蒸發(fā)器傳熱面積計算由傳熱速率方程可知，傳熱面積為：（一）蒸發(fā)器的熱負荷Q

蒸發(fā)器的熱負荷Q可以根據(jù)加熱室的熱量衡算求得。如果忽略加熱室的熱損失，則Q即為加熱蒸汽冷凝放出的熱量：工藝計算三、蒸發(fā)器傳熱面積計算（二）傳熱系數(shù)K1.傳熱系數(shù)原則上可按下式計算:式中：αo—管間蒸汽冷凝時的對流傳熱系數(shù)，W/(m2?K)；

αi—管內(nèi)溶液沸騰時的對流傳熱系數(shù)，W/(m2?K)；

Ro—管外污垢熱阻，(m2?K)/W；

Rw—管壁熱阻，(m2?K)/W；

Ri—管內(nèi)污垢熱阻，(m2?K)/W。工藝計算三、蒸發(fā)器傳熱面積計算（二）傳熱系數(shù)K2.選用經(jīng)驗值蒸發(fā)器的型式總傳熱系數(shù)K,W/(m2·K)標準式（自然循環(huán)）600-3000標準式（強制循環(huán)）1200-6000懸筐式600-3000外熱式（自然循環(huán)）1200-6000外熱式（強制循環(huán)）1200-7000升膜式1200-6000降膜式1200-3500刮板式600-2000

3.現(xiàn)場測定對已有的蒸發(fā)設(shè)備可用實驗方法確定其K值，測定方法和換熱器傳熱系數(shù)的測定方法相同。工藝計算三、蒸發(fā)器傳熱面積計算（三）平均溫度差Δtm蒸發(fā)屬兩相均有相變的恒溫傳熱過程，故傳熱的平均溫度差（亦稱有效溫度差）為：當加熱蒸汽選定時，蒸發(fā)計算需知道溶液的沸點t1，即可計算傳熱溫度差。在實際生產(chǎn)中，由于溶液的真實沸點不便于測量，常以二次蒸汽冷凝器進口附近處或分離室的壓強所對應的飽和蒸汽溫度T

’來代替。由于T’比溶液的實際沸點t1要低，兩者之差稱為溫差損失，亦稱為溶液的沸點升高，用Δ表示，即工藝計算三、蒸發(fā)器傳熱面積計算（三）平均溫度差Δtm造成溫度差損失（沸點升高）的主要原因是：

1、因溶質(zhì)存在，使溶液沸點升高導致與純水沸點之差Δ'；

2、蒸發(fā)器操作時需維持一定液位，因加熱管內(nèi)液柱靜壓強而使沸點升高Δ″；

3、二次蒸汽由蒸發(fā)器分離室流動到冷凝器時產(chǎn)生壓強降，導致的溫度差損失Δ（若T′指分離室溫度時，Δ=0）。即

Δ=Δ'+Δ″+Δ工藝計算三、蒸發(fā)器傳熱面積計算（三）平均溫度差Δtm1.由于不揮發(fā)溶質(zhì)存在引起的沸點升高△′

經(jīng)驗公式算法注：Δ'—操作壓力下由于溶質(zhì)存在引起的沸點升高，K；

Δ'a—常壓下由于溶質(zhì)存在引起的沸點升高，K；

?一校正系數(shù)，其值可按下式計算。Δ'=?Δ'a注：T'—操作壓力下二次蒸汽的溫度，K；

r′—操作壓力下二次蒸汽的汽化潛熱，kJ/kg。工藝計算三、蒸發(fā)器傳熱面積計算（三）平均溫度差Δtm1.由于不揮發(fā)溶質(zhì)存在引起的沸點升高△′

應用杜林規(guī)則估算溶液沸點杜林規(guī)則：溶液的沸點與同壓力下溶劑的沸點呈線性關(guān)系。在相同壓力下分別以某種溶液的沸點為縱坐標，水的沸點為橫坐標作圖，可得一條直線。對一定濃度的溶液，只要知道它在兩個不同壓強下的沸點，再查出相同壓強下對應水的沸點，即可繪出該濃度溶液的杜林直線，由此直線即可求得該溶液在其它壓強下的沸點。注：tB′,tB—壓力為p′和p下溶液的沸點，℃；

tw′,tw—壓力為p′和p下水的沸點，℃；工藝計算三、蒸發(fā)器傳熱面積計算（三）平均溫度差Δtm1.由于不揮發(fā)溶質(zhì)存在引起的沸點升高△′

應用杜林規(guī)則估算溶液沸點杜林規(guī)則可用公式表示為或NaOH水溶液的杜林線如圖示。圖中每一條直線代表某一組成下該溶液在不同壓力下的沸點與對應壓力下水的沸點間的關(guān)系。由圖可知，當溶液的組成較低時，各組成下杜林直線的斜率幾乎平行，這表明在任何壓力下，NaOH溶液的沸點升高基本上是相同的。工藝計算三、蒸發(fā)器傳熱面積計算（三）平均溫度差Δtm2、加熱管內(nèi)液柱高度而引起的沸點升高△″某些蒸發(fā)器的加熱管內(nèi)積有一定高度的液位，使得液面以下液體承受更大的壓強，因而導致沸點升高。液層內(nèi)部沸點與表面沸點之差即為因加熱管內(nèi)液柱靜壓強而引起的沸點升高（溫度差損失）Δ″。根據(jù)流體靜力學方程，液層的平均壓力為注：Pm—液柱的平均壓力，Pa；

p′—分離室內(nèi)的壓強，Pa；

ρ—溶液的平均密度，kg/m3；

L—加熱管內(nèi)液柱高度，m。工藝計算三、蒸發(fā)器傳熱面積計算（三）平均溫度差Δtm2、加熱管內(nèi)液柱高度而引起的沸點升高△″式中：tPm—壓強Pm下水的沸點，℃；

tp'—與二次蒸汽壓強P′