多效降膜式蒸發(fā)器換熱面積的確定

多效降膜式蒸發(fā)器換熱面積的確定

由于各活頁層陶瓷的有效流量分布模式，將各活頁層的有效流量分布模式確定熱敏電阻器的影響。隨著蒸發(fā)的進行物料濃度的升高,還有沸點升高的影響,對有些物料影響明顯,往往導致末效面積增大,物料到了末效還面臨降膜管周邊潤濕量不足的問題,對并流加料末效出料的多效來說,減小末效換熱面積無疑可以起到增大降膜管周邊潤濕量減緩結垢結焦的的發(fā)生。除了采用等壓強降的方法分配各效有效溫差外,還可以采用非等壓強降的方法分配各效的有效溫差。采用這種分配方法可以達到所希望某效理想的面積。僅以GNJM03-3600型三效降膜式蒸發(fā)器在果汁上的應用,闡述換熱面積在各效的分配。1有效高差大配置1.1物料出料及預熱1)物料介質:果汁2)進料質量分數:10%3)進料溫度:20℃4)出料質量分數:38%~40%6)各效熱損失按6%計入7)蒸發(fā)狀態(tài)參數本例采用并流加料末效出料,物料經過四個預熱級將物料預熱至沸點以上溫度進料。采用熱壓縮技術即熱泵抽吸一效二次蒸汽作為一效的一部分加熱熱源,如圖圖1。1.2蒸發(fā)總排放系數,現有設備總蒸發(fā)量進料量:S=3200×40/(40-10)=4266.67kg/h取4267kg/h出料量S9=4267-3200=1067kg/h物料預熱計算各效蒸發(fā)量分配為(多次試算而得):1效:1959kg/h;2效:644kg/h;3效:597kg/h。各效占總蒸發(fā)量質量百分數:1效:61.2%;2效:20.1%;3效:18.65%。為減少末效換熱面積,假定一效蒸發(fā)溫度為75℃,二效蒸發(fā)溫度為62℃,三效蒸發(fā)溫度為45℃。常壓下沸點按下式進行估算(以下同):1效:Δ9=fΔa=[0.0038(75+273)2/554.3]×0.86=0.71℃管道溫度損失按1℃計算(以下同),1效沸點溫度為77℃2效:Δ9=fΔa=[0.0038(62+273)2/562.0]×1.19=0.903℃Δ9=fΔa=[0.0038(45+273)2/571.8]×2.42=1.63℃管道溫度損失按1.5℃計算(以下同),三效沸點溫度為48℃沸點溫度:1效沸點:77℃;2效沸點:64℃;3效沸點:48℃。有效溫差:1.3蒸發(fā)蒸汽量用于一效加熱的蒸汽耗量按下式計算:用于一效加熱的蒸汽耗量:這里噴射系數:μ=1.35G0—飽和生蒸汽量,kg/hD—一效蒸發(fā)器加熱蒸汽總量,kg/h。這里D=2181kg/hμ—噴射系數,這里μ=1.35則:G0=2181/(1+1.35)=928kg/h用于一效加熱的一效二次蒸汽量為:2181-928=1253kg/h用于二效加熱的一效二次蒸汽量及熱量分別為:不再試算1.4降膜管周邊潤濕量的分配一效換熱面積這里Q=1959×554.3-4267×0.933(82-77)=1065968.15kcal/h管子根數:n=33.89/(0.0485×π×7.950)=27.8根取28根G0=2308/(0.047×π×28)=558.5kg/(m·h)這里Q=597×571.8-(4267×0.933-1959×1-644×1)(64-48)=287970.8kcal/hk=750kcal/m2·h·℃管子根數:n=27.43/(0.0485×π×7.950=22.66根取23根G0=1664/(0.047×π×23)=490.23kg/(m·h)末效周邊潤濕量安全這樣分配有效溫差可使末效換熱面積變小,降膜管周邊潤濕量增大,可以不用分程蒸發(fā)即可正常進行。二效的加熱溫度較高,適當將面積向二效分配其有效溫差的分配又將發(fā)生變化。2有效高差的調整適當增大一效有效溫差,減小二效有效溫差。其他參數不變重新分配各效有效溫差,看其面積變化情況。沸點溫度:2效:719kg/h;2.1工質及蒸汽總量各效占總蒸發(fā)量質量百分數:2效:22.4%;3效:20%這里噴射系數:μ=1.069G0+μG0=DG0=D/(1+μ)G0—飽和生蒸汽量,kg/hD—一效蒸發(fā)器加熱蒸汽總量,kg/h。這里D=2022.54kg/hμ—噴射系數,這里μ=1.069則:G0=2022.54/(1+1.069)=977.54kg/h2022.54-977.54=1045kg/h用于二效加熱的一效二次蒸汽量及熱量分別為:1833-1045=788kg/h788×554.3=436788.4kcal/h不再試算2.2蒸發(fā)器性能確定一效換熱面積這里Q=1833×554.3-4267×0.933(82-73)=984183.01kcal/h降膜管的規(guī)格為:&50×1.5×7950(mm)G9=4267/(0.047×p×54=535.43kg/(m·h)二效換熱面積這里Q=719×562-(4267×0.933-1833×1)(74-64)=382596.9kcal/hk=900kcal/m2·h·℃管子根數:n=53.14/(0.0485×π×7.950)=43.89根取44根G0=2434/(0.047×G0×44=374.8kg/(m·h)周邊潤濕量安全三效換熱面積這里Q=648×571.8-(4267×0.933-1833×1-719×1)(64-48)=347660.63kcal/hk=750kcal/m2·h·℃管子根數:n=33.11/(0.0485×π×7.950=27.35根取27根G0=1715/(0.047×π×27)=430.4kg/(m·h)末效降膜管周邊潤濕量安全。二效面積如果偏大可適當增大一效傳熱溫差再重復上述試算進行調節(jié)。從上述計算可看出,蒸發(fā)器換熱面積一效最大,二效次之,三效最小。這樣分配是比較合理的。3有效高差分配對結垢結焦的影響當蒸發(fā)器的生產任務及操作條件(加熱蒸汽壓力及冷凝器的操作壓力)均給定時,各效的有效溫差的大小已由傳熱速率方程限定,在操作中自動形成某種分布,不能隨意變動。各效有效溫差:根據傳熱速率方程并結合上述兩種有效溫差在各效分配的計算結果可看出,傳熱系數在各效均系確定(忽略有效溫差差異影響),有效溫差只與傳熱熱量,換熱面積有關。有效溫差的大小決定著各效換熱面積的大小。在多效降膜蒸發(fā)過程中,隨著生產時間的延長料液濃度的提高降膜管會不同程度的產生結垢結焦現象,而并流加料末效出料為最常見的設備工藝流程,這種加料法末效結垢結焦最為嚴重,二效次之,一效很少產生結垢結焦。因此,適當調整一、二效有效傳熱溫差,減小末效的換熱面積無疑可以起到減輕或延緩結垢結焦的發(fā)生。在多效蒸發(fā)器的設計過程中有效溫差分配原則是盡量減少末效換熱面積相應增加一效及二效換熱面積。對于蒸發(fā)濃度較高又易結垢結焦的熱敏性物料來說是有益的。如乳品、蛋品、果蔬汁、膠原蛋白等物料的蒸發(fā)等。4u3000定效多效有效溫差的合理分配關系各效蒸發(fā)面積的大小,也關系蒸發(fā)器的使用性能。在多效蒸發(fā)過程中調整好各效有效溫差,然后進行熱量衡算,盡可能減少末效換熱面積,這樣可以提高降膜管周邊潤適量,可以起到減少或延緩結垢結焦的產生。實際上當蒸發(fā)量一定各效料液的濃度也系確定,對一些物料要解決末效結垢結焦的問題還必須借助分成的方法更加有效。5)物料比熱:3.9kJ/(kg·℃)Q1=4267×0.933(25-20)=19905.6kcal/hQ2=4267×0.933(39-25)=55735.6kcal/hQ3=4267×0.933(53-39)=55735.6kcal/hQ4=4267×0.933(67-53)=55735.6kcal/hQ5=4267×0.933(82-67)=59716.7kJ/h操作壓強下的沸點升高分別是:2效沸點溫度為64℃3效:1效:Δt1=87-77=10℃.2效:Δt2=75-64=11℃.3效:Δt3=62-48=14℃.式中:二效熱量衡算式:二效蒸發(fā)所需熱量:三效的熱量衡算式:用于三效加熱的熱量:644×562=361928kcal/h三蒸發(fā)所需熱量:k=1150kcal/m2·h·℃降膜管的規(guī)格為:&50×1.5×7950(mm)管子根數:n=92.69/(0.0485×π×7.950=76.56根取77根周邊潤濕量(上):G9=4267/(0.047×π×77=375.5kg/(m·h)二效換熱面積這里Q=644×562-(4267×0.9331959×1)(77-64)=335640.56kcal/hk=900kcal/m2·h·℃周邊潤濕量:三效換熱面積周邊潤濕量:1效沸點:74℃;2效沸點:64℃;3效沸點:48℃。有效溫差:1效:Δt1=87-74=13℃;2效:Δt2=72-64=8℃;3效:Δt3=62-48=14℃各