8.5.2.1 各效浓度的估算
由设计条件知,原料液的处理量为:
根据式(8-2),总蒸发水量:
设每效蒸发水量W1∶W2=1∶1.1,而W=W1+W2,
所以W1=
=2 369(kg/h)
W2=W-W1=4 975-2 369=2 606(kg/h)
按式(8-3),可初步求得各效浓缩浓度:
8.5.2.2 各效温度分布的计算
根据设计条件可知,蒸发操作总压降:
∑Δp=p0-pn=7×9.81×104-1.013×105+8.27×104=6.68×105(Pa)
设各效的压降Δpi相等,则
p1=p0-Δp1=7×9.81×104-3.34×105=3.53×105(Pa)
p2=pn=1.013×105-8.27×104=1.86×104(Pa)
根据估算条件,在第一效蒸发器溶液浓度x1=0.147,压强p1=3.53×105 Pa的条件下,查杜林线图(图8-1)和纯水的饱和蒸气压表,得T1=147℃,
=138.7℃,NaOH水溶液的密度ρ1=1 100 kg/m3,由式(8-5)求得溶液的沸点升高
取加热管长L=3 m,由式(8-5)求得第一效平均压强
查得
=3.59×105 Pa时,纯水的沸点
=139.7℃,由式(8-6)求得:
根据式(8-7)求得第一效溶液沸点:
同理可得:T2=54.3℃,
=17.5℃,ρ2=1 270 kg/m3,tb2=89.5℃。
8.5.2.3 各效蒸发水量的校核
根据各效的温度、浓度分布估算值,查得各效的有关物性数据,得表8-8。
取各效的热利用系数η=0.98,由式(8-8)、式(8-9)和物料衡算式,即:
表8-8 第一次各效参数估值表
联立求解,可得:D=2 404 kg/h,
=2 297 kg/h,
=2 678 kg/h。
与各效初估蒸发水量比较,误差≤3%,可不必对各效蒸发水量及浓度加以修正。
8.5.2.4 各效温度分布的校核
各效传热量为:
Q1=Dr0=2 404×2 069=1.38×106(W)
Q2=W1r1=2 297×2 150=1.37×106(W)
各效传热温差损失(取Δ‴i=1℃)为:(www.xing528.com)
由式(8-14)可求得各效传热温差为:
Δt1=T0-T1-Δ1=164.2-138.7-9.3=16.2(℃)
Δt2=T1-T2-Δ2=138.7-54.3-36.2=48.2(℃)
各效传热面积为:
为使设备加工及制造方便,选A1=A2,现计算A1≠A2,所以原设温度分布有误,应重新调整。根据式(8-19),有
可重新求得:
同理可求得
=37.1℃。同时,由式(8-20)可重新求得各效的温度分布及物性数据(见表8-9)。
表8-9 第二次各效参数估值
重新进行热量衡算求得:D=2 470 kg/h,W 1=2 353 kg/h,W 2=2 622 kg/h。
各效传热面积为
为安全计,取A=1.1,
=1.1×38.4=42(m2)
8.5.2.5 加热室结构尺寸计算
取加热管直径为38×2.5 mm,由式(8-21)求得加热管根数为
管子以六角形排列,用焊接法,管间距为:
t=1.25d o=1.25×38=48(mm)
查表8-4可知管子排列层数a=6层。六角形对角线上的管数按式(8-23)求得
b=2a-1=2×6-1=11(根)
取e=1.5d o=1.5×38=57 mm
加热室壳径
圆整取D=600 mm。
8.5.2.6 蒸发室结构尺寸的计算
蒸发室直径的确定用蒸发体积强度法。取蒸发体积强度
=1.1 m3/(s·m3)。为使设备制造方便,取各效蒸发室结构相同,同时因W 2较大,压强较低,故以第二效为计算标准。查得第二效二次蒸汽密度ρ2=0.104 kg/m3,则
取蒸发室高径比H/D=2.0,按式(8-25),
VW2=0.785D2×2D V
7.00=2×0.785×1.1D3
解得:D=1.59 mm,圆整取D=1.6 m,H=3.2 m。
上循环管直径取d1=0.2D=0.2×1.6 m=0.32 m。
加热管截面积之和∑F为
由式(8-30)求得下循环管直径:
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