蒸發(fā)器的傳熱面積.ppt

1、蒸發(fā)器生產(chǎn)能力的強(qiáng)化,知識(shí)點(diǎn)編號(hào)：ZYKC20112902010403,在傳質(zhì)與分離學(xué)習(xí)領(lǐng)域課程中，已進(jìn)行“蒸發(fā)器生產(chǎn)能力計(jì)算”知識(shí)點(diǎn)學(xué)習(xí)。,回顧1蒸發(fā)器滿負(fù)荷運(yùn)行的傳熱速率可通過(guò)傳熱方程計(jì)算：,式中： A 蒸發(fā)器的傳熱面積，m2； K 蒸發(fā)器滿負(fù)荷運(yùn)行時(shí)的總傳熱系數(shù)，W/(m2K)； tm傳熱平均溫度差，； Q 蒸發(fā)器的傳熱速率，W 。,問(wèn)題1 蒸發(fā)器的生產(chǎn)任務(wù)是什么？ 回答分析蒸發(fā)器的生產(chǎn)過(guò)程：加熱蒸汽進(jìn)入蒸發(fā)器蒸汽被冷凝成水排出沒(méi)有質(zhì)量的變化；與此同時(shí)料液進(jìn)入蒸發(fā)器吸收蒸汽釋放出的熱量，本身溫度升高，水分氣化。從蒸發(fā)器的生產(chǎn)過(guò)程可以得出蒸發(fā)器是一種沒(méi)有質(zhì)的傳遞只有熱量傳遞的換熱設(shè)備，如圖

2、1所示。,圖1 蒸發(fā)器中熱量交換示意圖,蒸發(fā)器生產(chǎn)能力計(jì)算公式 分析強(qiáng)化蒸發(fā)器生產(chǎn)能力方法。 蒸發(fā)器生產(chǎn)能力的強(qiáng)化應(yīng)從傳熱本身和經(jīng)濟(jì)兩個(gè)層面考慮進(jìn)行強(qiáng)化：,一、從傳熱本身強(qiáng)化蒸發(fā)器生產(chǎn)能力的途徑,單位時(shí)間內(nèi)的換熱量Q與冷熱流體的溫差t及傳熱面積A成正比，即Q=kAt 可見(jiàn)強(qiáng)化傳熱可以通過(guò)增加傳熱面積A、加大傳熱溫差t ，提高傳熱系數(shù)K三個(gè)途徑來(lái)實(shí)現(xiàn)。,1.增加傳熱面積A 增加傳熱面積不應(yīng)理解為單一擴(kuò)大設(shè)備體積或臺(tái)數(shù)，而應(yīng)是采用改變傳熱表面結(jié)構(gòu)或材料性能合理提高設(shè)備單位體積的傳熱面積使設(shè)備高效、緊湊、輕巧。如采用螺旋螺紋管、翅片管、波紋管、粗糙表面管、異形管等方法都能使傳熱面積增加。,一、從傳熱

3、本身強(qiáng)化蒸發(fā)器生產(chǎn)能力的途徑,2.加大傳熱溫差t 在考慮到實(shí)際工藝或設(shè)備是否允許的情況下，改變冷熱流體溫度或改變換熱流體同的流動(dòng)方式如逆流、錯(cuò)流等，就可改變傳熱溫差血，但這種方法受生產(chǎn)工藝、設(shè)備條件、環(huán)境條件及經(jīng)濟(jì)性等方面限制，實(shí)際操作時(shí)有一定局限性。,一、從傳熱本身強(qiáng)化蒸發(fā)器生產(chǎn)能力的途徑,3.提高傳熱系數(shù)k 蒸發(fā)器的總傳熱系數(shù)可按下式計(jì)算 式中：i 管內(nèi)溶液沸騰的對(duì)流傳熱系數(shù)，W/(m2)； 0管外蒸汽冷凝的對(duì)流傳熱系數(shù)，W/(m2)； i 管內(nèi)污垢熱阻，m2/W； 0 管外污垢熱阻，m2/W； 管壁熱阻，m2/W。,一、從傳熱本身強(qiáng)化蒸發(fā)器生產(chǎn)能力的途徑,增大K值可采用:(1)加大流體的

4、流速。(2)改變流動(dòng)條件。(3)減小垢層的熱阻R垢。 提高傳熱系數(shù)小的一側(cè)傳熱面之傳熱系數(shù)，就可使設(shè)備總傳熱系數(shù)大幅度提高。當(dāng)今世界上強(qiáng)化傳熱研究的重點(diǎn)就是提高傳熱系數(shù)，有一種趨勢(shì)是改善流體自身流動(dòng)狀態(tài)，加強(qiáng)湍流來(lái)實(shí)現(xiàn)強(qiáng)化傳熱。管殼式換熱器其主要換熱元件是管子，因此改變營(yíng)子截面形狀、改變管子表面結(jié)構(gòu)、在管內(nèi)插入擾流裝置或在流體中摻入顆粒等都能改善流體自身流動(dòng)狀態(tài)從而達(dá)到強(qiáng)化傳熱目的。,二、從經(jīng)濟(jì)考慮強(qiáng)化蒸發(fā)器生產(chǎn)能力的途徑,1.多效 為利用二次蒸汽，采用多效，如三效，二次蒸汽被利用，經(jīng)濟(jì)性明顯。但代價(jià)是需要增加總傳熱面積。假設(shè)蒸發(fā)采用單效流程，需要傳熱面為A，分成三個(gè)后，每個(gè)傳熱面為A，那么由

5、于二次蒸汽溫度下降，故為保證原先的生產(chǎn)能力，需要三個(gè)蒸發(fā)器中每個(gè)傳熱面A A/3,即3A A。 2.采用真空操作 為配合低溫的二次蒸汽在利用、降低生產(chǎn)成本，在技術(shù)上可以采用真空操作。 二次蒸汽的溫度（T）低于加熱蒸汽的溫度（T），但若在第二效、第三效維持較高真空度，則對(duì)應(yīng)物料的沸點(diǎn)（即料液操作溫度t1）會(huì)隨之下降，在第二效、第三效中的（T- t1 ）會(huì)提高，效果相當(dāng)于提高傳熱推動(dòng)力t，從而增大蒸發(fā)器生產(chǎn)能力。,二、從經(jīng)濟(jì)考慮強(qiáng)化蒸發(fā)器生產(chǎn)能力的途徑,3.利用利用二次蒸汽潛熱和冷凝水顯熱 發(fā)器末效會(huì)有二次蒸汽排出，從經(jīng)濟(jì)角度考慮可對(duì)末效的二次蒸汽進(jìn)行再利用。另外，在混合冷凝器中，蒸發(fā)器末效二次蒸汽被冷卻水直接冷凝后形成的冷凝水，溫度較高，可以利用。,課堂鞏固 ,練習(xí)1 從傳熱本身強(qiáng)化蒸發(fā)器生產(chǎn)能力的途徑有哪些？ 練習(xí)2 從經(jīng)濟(jì)考慮強(qiáng)化蒸發(fā)器生產(chǎn)能力的途徑有哪些？,課堂小結(jié) ,1.從傳熱本身強(qiáng)化蒸發(fā)器生產(chǎn)能力的途徑：增加傳熱面積A、加大傳熱溫差t、提高傳熱系數(shù)k。 2.從經(jīng)濟(jì)考慮強(qiáng)化蒸發(fā)器生產(chǎn)能力的途徑有：采用多效、真空操作、利用冷凝水顯熱（或直接利用末效二次蒸汽。 3.增大傳熱溫差t也可以強(qiáng)化蒸發(fā)器生產(chǎn)能力。 4.增大K值可采用:(1)加大流體的流速 (2)改變流動(dòng)條件 (3)減小垢層的熱阻R垢。,作業(yè)布置 ,1.單項(xiàng)選擇 影響蒸發(fā)器生產(chǎn)